基于多属性分析的电力系统线路脆弱度评估系统及方法_3

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[0094] 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。
[0095] 本实施方式中,线路i的故障严重率niq的计算公式如式(3)所示:
[0097]以IEEE9节点系统的9条线路中的线路8为例,线路8的故障严重率q8q如式(4)所示:
[0099] 其中,n8为线路8的抢修次数为1,n8t。为线路8的总检修次数记为20。
[0100] 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。
[0101] 本实施方式中,线路i的可靠性权重ri如式(5)所示:
[0103]以IEEE9节点系统的9条线路中的线路8为例,线路8的可靠性权重r8如式(6)所示:
[0105] 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。
[0106] 本实施方式中,线路i两个端点为p和q,则线路i两个端点的带权重度数表示为
'其中为线路1的可靠性权重,r。为线路〇的可靠性权重,"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。
[0107] 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。
[0108] 本实施方式中,线路两个端点带权重度数的权重为0.9,线路介数的权重为0.1,以 IEEE9节点系统的9条线路中的线路8为例,L8为与节点8相连的线路的集合,L9为与节点9相 连的线路的集合,n 8t为该线路被网络中所有发电机与负荷之间最短路径经过的次数,因此 得到线路8的拓扑重要度指标B8如式(7)所示:
[0110] 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的过负荷裕度,计算各线路的关联系数指标。
[0111] 本实施方式中,分别计算IEEE9节点系统的9条线路的关联系数,其中线路8断开前 后其他线路的视在功率和各线路可承受的极限视在功率如表2所示:
[0112] 表2线路8断开前后其他线路的视在功率和各线路可承受的极限视在功率
[0113]
[0114] 则计算得到线路8的关联系数指标γ 8如式(8)所示:
[0115]
[0116]
为线路8的视在功率比重,S8be3为线路8断开前线路8的视在功率,S t。为电 力系统中所有线路总的视在功率,
为线路8断开后线路k的过负荷裕度,S8kb是线路8断 开前线路k的视在功率,S8ka是线路8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,该电力系统中线路的总数目η = 9。
[0117]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。
[0118] 本实施方式中,分别计算IEEE 9节点系统的9条线路分别断开后所造成的经济损 失,其中断开线路8所造成损失指标W8如式(9)所示:
[0119] ff8 = ω iPi8e+ ω 2P28e+ ω 3P38e = 0.6*0.05+0.3*0.2+0.1*0.4 = 0.13 (9)
[0120] 其中,P18e = 0.05为断开线路8所造成的一级负荷的有功功率损失的标幺值,P28e = 0.2为断开线路8所造成的二级负荷的有功功率损失的标幺值,Ρ38(3 = 0.4为断开线路i所造 成的三级负荷的有功功率损失的标么值,ω1 = 〇.6为断开某一线路所造成的一级负荷的经 济损失权重,ω 2 = 〇 . 3为断开某一线路所造成的二级负荷的经济损失权重,ω 3 = 〇 . 1为断开 某一线路所造成的三级负荷的经济损失权重。
[0121] 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,如图5所示。
[0122] 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。
[0123] 本实施方式中,分别计算ΙΕΕΕ9节点系统的9条线路由硬件故障引起的继电保护失 效概率。线路8从误动到恢复的平均时间t 81为30分钟,线路8从拒动到恢复的平均时间t82为 30分钟,预测的时间为10080分钟,线路8在预测时间t内由硬件故障引起的继电保护失效概 率P81如式(10)所示:
[0126] 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。
[0127] 本实施方式中,以线路8为例,与线路8相连的线路分别为线路6、线路7和线路9。线 路6、线路7和线路9在线路8断开前后的视在功率如表3所示:
[0128] 表3线路6、线路7和线路9在线路8断开前后的视在功率
[0130]因此,计算出线路8断开后的潮流隐性故障率P82如式(11)所示:
[0132]其中,S8ha*与线路8相连的线路h在线路8断开后的视在功率,S8hb为与线路8相连 的线路h在线路8断开前的视在功率,n8h = 3为该系统中与线路8连接的线路数目,S8hmax与线 路8相连的线路h的极限视在功率,G8为与线路8相连的线路的集合。
[0133] 步骤5.3:将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 性故障率的乘积作为线路的隐性故障率指标,得到各线路的隐性故障率指标。
[0134] 本实施方式中,线路i的隐性故障率指标Pi的计算公式如式(12)所示:
[0135] Pi = PiiPi2 (12)
[0136] 以线路8为例,线路8的隐性故障率P8如式(13)所示:
[0137] Ρ8 = Ρ81Ρ82 = 〇· 6837*0.7751 = 0.5298 (13)
[0138] 步骤6: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。
[0139] 本实施方式中,分别计算IEEE 9节点系统的9条线路的综合脆弱度指标,其中,电 力系统线路中拓扑重要度指标、关联系数指标、经济损失指标和隐性故障率指标的最大值 和最小值如表4所示:
[0140] 表4电力系统线路中拓扑重要度指标、关联系数指标、经济损失指标和隐性故障率 指标的最大值和最小值
[0141]
[0142] 计算线路8的综合脆弱度指标函数V8的计算公式如式(14)所示:
[0144]其中,规范化后的线路8的拓扑重要度指标V 8如式(15)所示:
[0146]规范化后的线路8的关联系数指标,8如式(16)所示:
[0148]规范化后的线路8的经济损失指标矿8如式(17)所示:
[0150]规范化后的线路8的隐性故障率指标K 8如式(18)所示:
[0152] 步骤7: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。
[0153] 本实施方式中,分别计算IEEE系统中的9条线路的综合脆弱度指标如表5所示:
[0154]表5IEEE系统中的9条线路的综合脆弱度指标
[0155]
[0156]计算得到的线路的临界脆弱度指标疒如式(19)所示:
[0158]其中,μ为灵敏度系数,μ取0.8。
[0159]通过计算得到需要重点监控的线路集合为Ε={6,7},即需要重点监控线路6和线 路7。
【主权项】
1. 基于多属性分析的电力系统线路脆弱度评估系统,其特征在于,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; 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; 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; 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、W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; 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Ξ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; 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; 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
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