基于多属性分析的电力系统线路脆弱度评估系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力系统稳态分析的技术领域，具体涉及基于多属性分析的电力系统 线路脆弱度评估系统及方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，电力系统大停电事故在世界范围内的频繁发生，造成了严重的社会影响 和巨大的经济损失，引起了人们对电网连锁故障传播机理和电力系统脆弱性的关注。大停 电事故初期往往是少量元件相继故障，在事故扩大阶段则与电力系统中的脆弱环节有密切 的联系。因此，从预防大停电事故的角度出发，辨识电力系统中的脆弱线路对加强该区域的 拓扑稳定性、提高电力系统的可靠性、降低大规模停电事故的发生概率具有重要的指导作 用。
[0003] 针对线路的脆弱度评估，国内外也开展了一系列的研究工作，但是现有的技术中， 却通常只是对单一指标进行研究计算，所以容易导致线路脆弱度的误判。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术的不足，本发明提出基于多属性分析的电力系统线路脆弱度评估系 统及方法。
[0005] 基于多属性分析的电力系统线路脆弱度评估系统，包括EMS信息获取模块、线路拓 扑重要度计算模块、线路关联系数计算模块、经济损失计算模块、隐性故障率计算模块、线 路综合脆弱度计算模块和脆弱线路筛选模块；
[0006] 所述EMS信息获取模块，用于通过与EMS系统通信，获取电力系统中各线路的潮流 信息及历史信息;所述线路的潮流信息包括:正常运行时线路的视在功率和电力系统发生 故障时线路的视在功率;所述线路的历史信息包括:线路的失效时间、线路的抢修次数、线 路的总检修次数、线路从误动到恢复的时间、线路从拒动到恢复的时间。
[0007] 所述线路拓扑重要度计算模块，用于根据电力系统中线路的潮流信息、线路的历 史信息、线路的介数和线路两个端点的带权重度数得到各线路的拓扑重要度指标；
[0008] 所述线路关联系数计算模块，用于根据电力系统中的线路的视在功率比重、断开 该线路前后其他线路的视在功率、以及断开该线路后其他线路的过负荷裕度，计算各线路 的关联系数指标；
[0009] 所述经济损失计算模块，用于根据电力系统中断开某一线路所造成的一级负荷的 有功功率损失、二级负荷的有功功率损失和二级负荷的有功功率损失计算断开线路所造成 的经济损失指标；
[0010]所述隐性故障率计算模块，用于根据线路的硬件故障引起的继电保护失效概率和 断开该线路后的潮流隐性故障率计算得到各线路的隐性故障率指标；
[0011]所述线路综合脆弱度计算模块，用于建立综合脆弱度指标函数，将线路的拓扑重 要度指标、线路的关联系数指标、线路的经济损失指标和线路的隐性故障率指标作为综合 脆弱度指标函数的输入数据，计算得到各线路的综合脆弱度指标；
[0012] 所述脆弱线路筛选模块，用于根据各线路的综合脆弱度指标计算得到线路的临界 脆弱度指标，将电力系统中综合脆弱度指标大于线路的临界脆弱度指标的线路作为重点监 控的线路，即得到电力系统中的脆弱线路。
[0013] 所述线路拓扑重要度计算模块包括:线路状态监控单元、设备检修记录单元、可靠 性权重生成单元和线路拓扑重要度计算单元；
[0014] 所述线路状态监控单元，用于根据电力系统中线路的潮流信息判断线路是否失 效，即是否短路或断路，并记录线路的失效时间；
[0015] 所述设备检修记录单元，用于根据电力系统中线路的历史信息得到线路的抢修次 数和线路的总检修次数并记录；
[0016] 所述可靠性权重生成单元，用于根据线路的失效时间计算线路的失效概率，根据 线路的抢修次数和线路的总检修次数计算得到线路的故障严重率，根据线路的失效概率和 线路的故障严重率计算出各线路的可靠性权重；
[0017] 所述线路拓扑重要度计算单元，用于根据线路的可靠性权重计算得到线路两个端 点的带权重度数，根据线路的介数和线路两个端点的带权重度数得到出各线路的拓扑重要 度指标。
[0018] 所述隐性故障率计算模块包括硬件故障率计算单元、潮流隐性故障率计算单元和 隐性故障率计算单元；
[0019] 所述硬件故障率计算单元，用于根据线路从误动到恢复的时间和线路从拒动到恢 复的时间计算得到该线路由硬件故障引起的继电保护失效概率；
[0020] 所述潮流隐性故障率计算单元，用于根据电力系统中断开某一线路所造成的潮流 信息的变化计算该线路断开后的潮流隐性故障率；
[0021] 所述隐性故障率计算单元，用于根据线路的硬件故障引起的继电保护失效概率和 断开该线路后的潮流隐性故障率计算得到各线路的隐性故障率指标。
[0022] 采用基于多属性分析的电力系统线路脆弱度评估系统进行线路脆弱度评估的方 法，包括以下步骤：
[0023]步骤1:通过与EMS系统通信，获取电力系统中各线路的潮流信息及历史信息；
[0024] 步骤2:根据电力系统中线路的潮流信息、线路的历史信息、线路的介数和线路两 个端点的带权重度数得到各线路的拓扑重要度指标；
[0025] 步骤2.1:根据电力系统中线路的潮流信息判断线路是否失效，即是否短路或断 路，并记录线路的失效时间；
[0026] 步骤2.2:根据电力系统中线路的历史信息得到线路的抢修次数和线路的总检修 次数并记录；
[0027] 步骤2.3:根据线路的失效时间计算线路的失效概率；
[0028] 步骤2.4:根据线路的抢修次数和线路的总检修次数计算得到线路的故障严重率；
[0029] 步骤2.5:根据线路的失效概率和线路的故障严重率计算出各线路的可靠性权重；
[0030] 步骤2.6:根据线路的可靠性权重计算得到线路两个端点的带权重度数；
[0031] 步骤2.7:根据线路的介数和线路两个端点的带权重度数得到出各线路的拓扑重 要度指标。
[0032] 所述根据线路的介数和线路两个端点的带权重度数得到出各线路的拓扑重要度 指标的具体方法为：
[0033] 所述线路i的拓扑重要度指标&的计算公式为：
其中，p 和q为线路i的两个端点，LP为与节点p相连的线路的集合，Lq为与节点q相连的线路的集合， η为线路1的可靠性权重，r。为线路〇的可靠性权重，nlt为线路i被网络中所有发电机与负荷 之间最短路径经过的次数，α为线路两个端点带权重度数的权重，β为线路介数的权重。
[0034] 步骤3:根据电力系统中的线路的视在功率比重、断开该线路前后其他线路的视在 功率、以及断开该线路后其他线路本身的过负荷裕度，计算各线路的关联系数指标；
[0035] 所述根据电力系统中的线路的视在功率比重、断开该线路前后其他线路的视在功 率、以及断开该线路后其他线路本身的过负荷裕度，计算各线路的关联系数指标的具体方 法为：
[0036]所述线路i的关联系数指标γ i的计算公式为：
为线路i的视在功率比重，Slb(3为线路i断开前线路i的视在功率，St。为电力系统中所有线路 总的视在功率，η为该电力系统中线路的总数目，ken
为线路i断开后线路k 的过负荷裕度，Slkb是线路i断开前线路k的视在功率，Slka是线路i断开后线路k的视在功率， Skmax为线路k可承受的极限视在功率。
[0038] 步骤4:根据电力系统中断开某一线路所造成的一级负荷的有功功率损失、二级负 荷的有功功率损失和二级负荷的有功功率损失计算断开线路所造成的经济损失指标；
[0039] 所述根据电力系统中断开某一线路所造成的一级负荷的有功功率损失、二级负荷 的有功功率损失和二级负荷的有功功率损失计算断开线路所造成的经济损失指标的具体 方法为：
[0040] 所述断开线路i所造成的经济损失指标Wi的计算公式为:Wi= ω 4^6+ω 2P2ie+ω 3P3le，其中，ω:为断开某一线路所造成的一级负荷的经济损失权重，ω2为断开某一线路所 造成的二级负荷的经济损失权重，ω 3为断开某一线路所造成的三级负荷的经济损失权重， Pm为断开线路i所造成的一级负荷的有功功率损失的标么值，Ρ&为断开线路i所造成的二 级负荷的有功功率损失的标幺值，P&为断开线路i所造成的三级负荷的有功功率损失的标 幺值。
[0041] 步骤5:根据线路的硬件故障引起的继电保护失效概率和断开该线路后的潮流隐 性故障率计算得到各线路的隐性故障率指标；
[0042]步骤5.1:根据线路从误动到恢复的时间和线路从拒动到恢复的时间计算得到该 线路由硬件故障引起的继电保护失效概率；
[0043]所述线路i由硬件故障引起的继电保护失效概率Pu的计算公式为：/? =1-6'其 为线路i从误动到恢复的时间，t12为线路i从拒动到恢复的时间，t为预
，. 测的时间；
[0044] 步骤5.2:根据电力系统中断开某一线路所造成的潮流信息的变化计算该线路断 开后的潮流隐性故障率；
[0045] 所述线路i断开后的潮流隐性故障率Pl2的计算公式为：
其中，sihaS与线路i相连的线路h在线路i断开后的视在功率，sihb为与线路i相连的线路h在 线路i断开前的视在功率，nlh为该电力系统中与线路i连接的线路数目，Shmax为与线路i相连 的线路h的极限视在功率，6,为与线路i相连的线路的集合；<