一种基于脆弱性电网预警方法
【专利说明】
[0001] 本案要求了 2015年4月20日提交的中国实用新型专利，申请号为 201520237177. 3 的优先权。
技术领域
[0002] 本发明涉及电网故障预警领域，特别涉及一种基于脆弱性电网预警方法。
【背景技术】
[0003] 如今电网逐渐向超高压、大容量、远距离输电和区域互联方向大力发展，结构空前 复杂。在规模经济效益得到加强的同时，故障传播的复杂性与不确定性及其破坏能力也随 之增加。
[0004] 在遭受各种扰动和故障时，为防止电力方法节点电压水平恶化及支路传输能力下 降引发连锁性灾难事故，需从全局角度出发分析方法当前的脆弱性以及潜在的薄弱环节， 为电网运行的预防控制提供着重点，同时为电网的安全稳定运行以及早期预警提供有价值 的数据参考。基于此，电力方法脆弱性分析理论应运而生，如论文《基于支路能量函数的脆 弱支路评估》（黄昭蒙，李华强，杜涛，等.基于支路能量函数的脆弱支路评估[J].电力 方法保护与控制，2012, 40(15) :7-11.)。
[0005] 上述论文中提供了一种可行的电力方法脆弱性分析方法，能够定量反应电网中的 脆弱元件，通过各个元件脆弱性指标值的大小筛选出脆弱元件。
[0006] 而判断一个元件是否脆弱，与其对网络结构的重要性和其运行状态易受扰动或故 障影响的程度都有密不可分的关系，二者兼顾才更符合电网实际情况。如论文《基于运行状 态和网络结构的节点综合脆弱性评估》（徐行，李华强，赵祥云，等.基于运行状态和网 络结构的节点综合脆弱性评估[J].电网技术，2014, 38 (3) : 731-735.)。
[0007] 有效结合状态脆弱因子和结构脆弱因子得出的综合脆弱度评估指标，能筛选出在 网络中易受扰动影响的节点或支路，全面准确地定位方法中的薄弱环节。
[0008] 而目前，对于方法操作人员来说，关心的不仅是那些运行状态易受扰动影响的节 点或支路，更关心的是在受到扰动后逼近临界状态速度快、距离临界状态更近的节点或支 路，现有的状态脆弱性指标并没有考虑这一点，造成对电网薄弱环节的定位不准确，影响电 网事故预警的准确度。
【发明内容】
[0009] 为了解决上述潜在问题，本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足， 提供一种基于脆弱性电网预警方法，该方法能更加准确反映电网薄弱节点或支路，提高电 网事故预警的准确度。
[0010] 为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：
[0011] -种基于脆弱性电网预警方法，包括以下步骤：
[0012] 计算初始负荷下电网方法的潮流分布；
[0013] 根据计算得到的所述潮流分布，计算不同负荷增长率情况下电网中的每个节点或 支路的状态脆弱性指标；
[0014] 其中，所述状态脆弱性指标用于表征电网方法中每个元件运行状态的优劣性，其 由脆弱趋势指标和脆弱裕度指标共同决定。
[0015] 所述状态脆弱性指标表征为：
[0017] 式中，λ η为所述状态脆弱性指标，α $所述脆弱趋势指标，μ为所述脆弱裕度 指标，μ 1表示μ的-1次方。
[0018] 进一步的，所述脆弱趋势指标表征为：
[0020] 其中，U1为电压幅值，E i为节点i的静态能量函数，
[0022] 式⑵中Pu是节点i的注入有功，Q u是节点i的注入无功，G U是节点i、j之间 的电导，Β。是节点i、j之间的电纳，δ ;、δ 是节点i、j的电压相角，δ 3为稳态时的节点 电压相角；
[0023] 进一步的，所述脆弱裕度指标表征为：
[0025] 式（3)中，E为当前运行状态下的静态能量，Ε"为电压稳定临界点，E。为初始运行 状态下的静态能量；
[0026] 所述状态脆弱性指标表征为：
[0028] 优选的，一种基于脆弱性电网预警方法，还包括以下步骤：
[0029] 计算各个节点或支路的结构脆弱度指标；所述结构脆弱性指标，用于反应电力方 法网络结构的脆弱度。
[0030] 计算各个节点或支路的综合脆弱性指标；所述综合脆弱性指标，用于反映电力方 法综合脆弱度。
[0031] 计算得到的各个节点或支路的所述综合脆弱性指标大小进行排序，根据排序结果 确定电网运行薄弱环节。
[0032] 所述结构脆弱性指标表征为：
[0034] 式中：G为发电机节点集合，L为负荷节点集合，（i，j)为所有"发电-负荷"节点 对，W1为发电节点i的权重，W j为负荷节点j的权重，B _ (η)为（i，j)间加上单位注入电 流源后在节点η上产生的电气介数：
[0036] 式中：Ii_j (m, η)为在（i, j)间加上单位注入电流源后在线路m-n上引起的电流；m 是所有与η有支路直接相连的节点。
[0037] 所述综合脆弱性指标表征为：
[0038] βη= λ ηΧ ωη+1/Β? X (1_ωη) (7)
[0039] 式中λη，Β>)分别为所述状态脆弱指标和所述结构脆弱指标，ωη为节点在不同 电压水平下对应的不同权重因子。
[0040] 与现有技术相比，本发明的有益效果
[0041] 1、本发明的一种基于脆弱性电网预警方法，采用脆弱裕度指标与脆弱趋势指标相 结合的改进后的状态脆弱性评估指标，能筛选出运行状态易受扰动影响，在受到扰动后逼 近临界状态速度快、距离临界状态更近的元件，从而可以准确对电网薄弱环节进行定位，提 高了电网事故预警的准确度。
[0042] 2、本发明的一种基于脆弱性电网预警方法，量化综合脆弱性中状态和结构脆弱性 的权重，对综合脆弱性指标的构建更贴近电力方法实际，方便电网维护人员更快的做出应 对措施。
【附图说明】
[0043] 图1是本发明的一个具体实施例示出的脆弱性电网预警方法中节点/支路状态脆 弱指标计算流程图。
[0044] 图2是本发明的一个具体实施例示出的脆弱性电网预警方法中节点/支路状态脆 弱指标计算流程图。
【具体实施方式】
[0045] 下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明 上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本
【发明内容】
所实现的技术均属于本发明的范 围。
[0046] 实施例1 :
[0047] 图1是本发明的一个具体实施例示出的脆弱性电网预警方法中节点/支路状态脆 弱指标计算流程图，包括以下步骤：
[0048] 步骤一、根据公式（1)建立
[0049] 静态能量函数模型，用于构建状态脆弱指标。
[0050] 具体的，公式⑴为：
[0052] 式⑴中Pu是节点i的注入有功，Q u是节点i的注入无功，G U是节点i、j之间 的电导，Β。是节点i、j之间的电纳，δ ;、δ 是节点i、j的电压相角，δ 3为稳态时的节点 电压相角。
[0053] 步骤二、利用牛顿-拉夫逊潮流算法计算初始负荷下的方法潮流分布。
[0054] 步骤三、根据公式（2)、（3)、（4)，利用步骤二中方法潮流分布与步骤一中静态能量 函数，运用连续潮流法计算不同负荷增长率情况下的各个节点/支路状态脆弱性指标。
[0055] 具体的，所述状态脆弱性指标表征为：
[0057] 式（2)中，a