一种基于含多异质RES电网脆弱性评估模型的构建方法与流程

一种基于含多异质res电网脆弱性评估模型的构建方法
技术领域
1.本技术涉及电力系统安全技术领域，特别是涉及一种基于含多异质res电网脆弱性评估模型的构建方法、装置、计算机设备和存储介质。


背景技术：

2.现代智能电网接入了大量的风电、光伏等多异质res(可再生能源)发电体系，电网元件种类和数量日趋增多，且用户的需求使其负荷随时间不断变化，系统内部各个部分联系得更为紧密，运行过程更为复杂多变。
3.由于风电、光伏等多异质res发电技术的快速增长及其在电网中日益提高的渗透率，res发电已成为电力网络的一个重要部分。然而，受环境及新能源自身特征的影响，res出力具有时变性、动态性、随机性、分散异构性等诸多复杂特性，给电网结构及其潮流造成不容忽视的影响，如当res发电出力发生波动时，电网潮流也随之发生变化。且基于用户需求，电力系统负荷具有一定的时变性。含多异质res和时变负荷的电力网络中，各类res资源大规模的并网及其实际出力的随机性、动态特、负荷时变性等导致电力系统结构、潮流和运行方式发生巨大改变，进而对电网脆弱性产生影响。电网脆弱性评估是为了识别和保护脆弱环节，进而预防因脆弱环节断裂而引发连锁故障。由于多异质res和时变负荷的动态特性导致电力系统的脆弱性环节发生不确定性变化。


技术实现要素：

4.基于此，针对上述技术问题，提供一种基于含多异质res电网脆弱性评估模型的构建方法、装置、计算机设备和存储介质。
5.第一方面，一种基于含多异质res电网脆弱性评估模型的构建方法，所述方法包括：获取实际电力系统数据；其中，所述实际电力系统数据包括：网络中接入的res类型、系统负荷要求、实际电网结构；获取各类res出力的波动性、随机性及负荷时变性等动态特性；
6.以实际实际电网结构为基础，根据多异质res和时变负荷的动态特性，获取电网模型的特征参量；所述特征参量包括：节点权重、线路电抗、线路导纳等；
7.基于网络潮流分布计算多异质res出力不同和时变负荷等情况下的动态特征；所述动态特征包括潮流流向、大小等；
8.根据所述动态特征与电网模型的特征参量，构建衡量电网模型综合特征参数；
9.根据所述电网模型综合特征参数构建具有动态特性的含多异质res和时变负荷的实际电网模型；
10.基于具有动态特性的含多异质res和时变负荷的实际电网模型，构建电网整体脆弱性指标评估体系；
11.根据所述电网整体脆弱性指标评估体系，分析多异质res及时变负荷的动态特性给综合脆弱性评估指标带来的影响，构建基于动态特征的电网脆弱性综合评估模型。
12.上述方案中，可选的，所述获取各类res出力的波动性、随机性及负荷时变性等动
态特性的获取方式为：通过收集和查找文件、文献等方式获取。
13.上述方案中，进一步可选的，所述获取实际电力系统数据的获取方式为：针对实际电力系统调研来获取。
14.上述方案中，进一步可选的，在所述构建电网整体脆弱性指标评估体系包括：结合电网运行的电气特性及res、时变负荷的动态特性，采用静态/暂态能量、线路传输容量、功率稳定裕度、功率转移量、支路能力裕度、支路脆弱度、节点电压裕度、节点区间脆弱性等指标对电网运行的实时状态进行分析。
15.上述方案中，进一步可选的，所述构建电网整体脆弱性指标评估体系后：基于各个单一的脆弱性指标，根据指标的特征采用求平均、均方根、求和、最大最小等数学方法，构建电网整体脆弱性指标评估体系。
16.上述方案中，进一步可选的，所述方构建电网整体脆弱性指标评估体系后还包括：采用多类型的归一化方法处理各个指标的实际值；
17.引入信息熵权、spearman rank、数学包络分析、层次分析等方法提出各类指标中脆弱性信息的融合规则，融合各类指标的脆弱信息构建电网节点/支路脆弱性和整体脆弱度的综合评估指标和计算模型。
18.第二方面，一种基于含多异质res电网脆弱性评估模型的构建装置，所述装置包括：
19.获取模块，用于获取实际电力系统数据；其中，所述实际电力系统数据包括：网络中接入的res类型、系统负荷要求、实际电网结构；获取各类res出力的波动性、随机性及负荷时变性等动态特性；以实际实际电网结构为基础，根据多异质res和时变负荷的动态特性，获取电网模型的特征参量；所述特征参量包括：节点权重、线路电抗、线路导纳等；
20.构建模块，用于基于网络潮流分布计算多异质res出力不同和时变负荷等情况下的动态特征；所述动态特征包括潮流流向、大小等；根据所述动态特征与电网模型的特征参量，构建衡量电网模型综合特征参数；根据所述电网模型综合特征参数构建具有动态特性的含多异质res和时变负荷的实际电网模型；基于具有动态特性的含多异质res和时变负荷的实际电网模型，构建电网整体脆弱性指标评估体系；根据所述电网整体脆弱性指标评估体系，分析多异质res及时变负荷的动态特性给综合脆弱性评估指标带来的影响，构建基于动态特征的电网脆弱性综合评估模型。
21.第三方面，一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：获取实际电力系统数据；其中，所述实际电力系统数据包括：网络中接入的res类型、系统负荷要求、实际电网结构；获取各类res出力的波动性、随机性及负荷时变性等动态特性；
22.以实际实际电网结构为基础，根据多异质res和时变负荷的动态特性，获取电网模型的特征参量；所述特征参量包括：节点权重、线路电抗、线路导纳等；
23.基于网络潮流分布计算多异质res出力不同和时变负荷等情况下的动态特征；所述动态特征包括潮流流向、大小等；
24.根据所述动态特征与电网模型的特征参量，构建衡量电网模型综合特征参数；
25.根据所述电网模型综合特征参数构建具有动态特性的含多异质res和时变负荷的实际电网模型；
26.基于具有动态特性的含多异质res和时变负荷的实际电网模型，构建电网整体脆弱性指标评估体系；
27.根据所述电网整体脆弱性指标评估体系，分析多异质res及时变负荷的动态特性给综合脆弱性评估指标带来的影响，构建基于动态特征的电网脆弱性综合评估模型。
28.第四方面，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
29.获取实际电力系统数据；其中，所述实际电力系统数据包括：网络中接入的res类型、系统负荷要求、实际电网结构；获取各类res出力的波动性、随机性及负荷时变性等动态特性；
30.以实际实际电网结构为基础，根据多异质res和时变负荷的动态特性，获取电网模型的特征参量；所述特征参量包括：节点权重、线路电抗、线路导纳等；
31.基于网络潮流分布计算多异质res出力不同和时变负荷等情况下的动态特征；所述动态特征包括潮流流向、大小等；
32.根据所述动态特征与电网模型的特征参量，构建衡量电网模型综合特征参数；
33.根据所述电网模型综合特征参数构建具有动态特性的含多异质res和时变负荷的实际电网模型；
34.基于具有动态特性的含多异质res和时变负荷的实际电网模型，构建电网整体脆弱性指标评估体系；
35.根据所述电网整体脆弱性指标评估体系，分析多异质res及时变负荷的动态特性给综合脆弱性评估指标带来的影响，构建基于动态特征的电网脆弱性综合评估模型。
36.本发明至少具有以下有益效果：
37.本发明提出考虑动态特性的含多异质res和时变负荷的电网建模方法，基于接入的多异质res和时变负荷的波动性、随机性等动态特征，结合实际网络连接方式构建考虑动态特征的含多异质res和时变负荷的电网模型，并设计模型参量描述多异质res和时变负荷给系统带来的动态变化过程。提出考虑动态特性的网络脆弱性评估指标体系。分析多异质res和时变负荷的波动性、随机性等动态特征给系统脆弱性带来的影响，基于网络结构和电气运行特性，提出考虑动态特性的电网节点/支路脆弱性指标评估体系，进而提出了考虑动态特性的电网整体脆弱度指标评估体系。提出考虑动态特性的电网脆弱性评估方法。针对电网脆弱性指标体系，分析指标所携带的脆弱性信息的相异性，提出脆弱信息融合的规则和方法，针对res和时变负荷的动态场景，结合层次分析法、熵权法等形成基于动态特性的电网脆弱性评估模型及评估方法。
附图说明
38.图1为本发明一个实施例提供的一种基于含多异质res电网脆弱性评估模型的构建方法的流程示意图；
39.图2为本发明一个实施例中一种基于含多异质res电网脆弱性评估模型的构建方法总体技术路线实施的详细技术方案具体流程示意图；
40.图3为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
41.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
42.本技术提供的一种基于含多异质res电网脆弱性评估模型的构建方法，第一方面，一种基于含多异质res电网脆弱性评估模型的构建方法，所述方法包括：获取实际电力系统数据；其中，所述实际电力系统数据包括：网络中接入的res类型、系统负荷要求、实际电网结构；其中，所述获取实际电力系统数据的获取方式为：针对实际电力系统调研来获取。
43.获取各类res出力的波动性、随机性及负荷时变性等动态特性；所述获取各类res出力的波动性、随机性及负荷时变性等动态特性的获取方式为：通过收集和查找文件、文献等方式获取。
44.以实际实际电网结构为基础，通过分析多异质res和时变负荷的动态特性，设计电网模型的特征参量；所述特征参量包括：节点权重、线路电抗、线路导纳等；
45.基于网络潮流分布计算多异质res出力不同和时变负荷等情况下的潮流流向、大小等动态特征，将所述动态特征与电网模型的特征参量有效结合，构建衡量电网模型综合特征参数；
46.根据所述电网模型综合特征参数构建具有动态特性的含多异质res和时变负荷的实际电网模型；
47.基于具有动态特性的含多异质res和时变负荷的实际电网模型，构建具有动态特性的电网节点/支路脆弱性评估指标体系；构建电网整体脆弱性指标评估体系；
48.其中，在所述构建具有动态特性的电网节点/支路脆弱性评估指标体系包括：结合电网运行的电气特性及res、时变负荷的动态特性，采用静态/暂态能量、线路传输容量、功率稳定裕度、功率转移量、支路能力裕度、支路脆弱度、节点电压裕度、节点区间脆弱性等指标对电网运行的实时状态进行分析。
49.所述构建具有动态特性的电网节点/支路脆弱性评估指标体系后：基于各个单一的脆弱性指标，根据指标的特征采用求平均、均方根、求和、最大最小等数学方法，构建电网整体脆弱性指标评估体系。
50.采用多类型的归一化方法处理各个指标的实际值；
51.引入信息熵权、spearman rank、数学包络分析、层次分析等方法提出各类指标中脆弱性信息的融合规则，融合各类指标的脆弱信息构建电网节点/支路脆弱性和整体脆弱度的综合评估指标和计算模型。
52.通过综合分析多异质res及时变负荷的动态特性给综合脆弱性评估指标带来的影响，构建基于动态特征的电网脆弱性综合评估模型。
53.上述一种基于含多异质res电网脆弱性评估模型的构建方法中，提出考虑动态特性的含多异质res和时变负荷的电网建模方法。基于接入的多异质res和时变负荷的波动性、随机性等动态特征，结合实际网络连接方式构建考虑动态特征的含多异质res和时变负荷的电网模型，并设计模型参量描述多异质res和时变负荷给系统带来的动态变化过程。提出考虑动态特性的网络脆弱性评估指标体系。分析多异质res和时变负荷的波动性、随机性等动态特征给系统脆弱性带来的影响，基于网络结构和电气运行特性，提出考虑动态特性
的电网节点/支路脆弱性指标评估体系，进而提出了考虑动态特性的电网整体脆弱度指标评估体系。提出考虑动态特性的电网脆弱性评估方法。针对电网脆弱性指标体系，分析指标所携带的脆弱性信息的相异性，提出脆弱信息融合的规则和方法，针对res和时变负荷的动态场景，结合层次分析法、熵权法等形成基于动态特性的电网脆弱性评估模型及评估方法。
54.在一个实施例中，如图2所示，首先，针对实际电力系统调研，包括网络中接入的res类型、系统负荷要求、网络的基本结构等。通过收集和查找文件、文献等资料分析各类res出力的波动性、随机性及负荷时变性等动态特性，以理论推导的方式导出描述多异质res和时变负荷动态特性的概率模型，由此建立具有动态特征的含多异质res和时变负荷的实际电网模型。然后，分析多异质res并网及其出力的波动性、随机性、负荷时变性等动态特征给电网脆弱性带来的影响，基于复杂网络理论和电气特性，提出能全面反映多异质res和时变负荷动态特征的电网节点/支路脆弱性、网络整体脆弱度评估指标体系。最后，分析各类脆弱性指标评估侧重点、携带的脆弱信息、指标之间的关系等，融合所建模型及仿真分析方法，探索各类脆弱信息的融合规则和方法，形成考虑动态特性的电网脆弱性综合评估模型和评估模型。另外，贯穿项目的研究过程，申请人将依据实际电网和数据，应用matlab、pscad、complex等软件搭建仿真平台，为构建具有动态特性的含多异质res和时变负荷的电网模型及其脆弱性评估理论研究、参数设计、性能验证等提供平台支撑。构建含多异质res和时变负荷的电网动态模型：现代电网中大规模的接入了多异质res，能源体系呈现多样式发展趋势，由于环境因素及各类res自身发电特征导致其出力具有波动性、间歇性、随机性等特点，且用户要求及电网配套的管理系统对电力负荷的主动管理要求负荷随时间不断变化，加剧了电网稳定运行的负担。因此，需依据实际电网构建具有动态特性的电网模型。本项目针对多异质res、时变负荷等电网组成资源进行分析，研究环境因素、市场需求等因素对多异质res发电功率、负荷功率的影响，构建能反映实际res功率输入/输出和时变负荷特征的功率动态曲线和概率数学模型，并探索其动态特性给电网运行带来的影响。再者由于电源种类的增多，电力电子设备、智能设备等也相应增加，使得电网结构更加复杂。以实际电网结构为基础，通过分析多异质res和时变负荷的动态特性设计电网模型的特征参量如节点权重、线路电抗、线路导纳等，基于网络潮流分布计算多异质res出力不同和时变负荷等情况下的潮流流向、大小等动态特征，将这些动态特征与网络模型的特征参量有效的结合，构建衡量电网模型综合特征参数，进而构建具有动态特性的含多异质res和时变负荷的实际电网模型。
55.提出具有动态特征的电网脆弱性评估指标体系：电网中因多异质res电源种类的增多和负荷的随机调度使网络结构和运行方式更为复杂多变，且网络潮流也具有很强的不确定性和多变性，这些特征大大的影响了系统脆弱性，增大了系统运行和控制的风险。为了研究电网的脆弱性特征，本项目基于含多异质res和时变负荷的电网模型，以复杂网络为理论基础，拟构建以度中心、节点凝聚度、节点重要性、介数中心性、紧密度、节点路径效能等指标来研究电网结构性能；结合网络运行的电气特性及res、时变负荷的动态特性，拟采用静态/暂态能量、线路传输容量、功率稳定裕度、功率转移量、支路能力裕度、支路脆弱度、节点电压裕度、节点区间脆弱性等指标对电网运行的实时状态进行分析，由此构建具有动态特性的电网节点/支路脆弱性评估指标体系；基于各个单一的脆弱性指标，根据指标的特征拟采用求平均、均方根、求和、最大最小等数学方法，构建电网整体脆弱性指标评估体系来
分析电网的整体脆弱度。形成基于动态特征的电网脆弱性综合评估模型：网络中关键环节的断裂可能导致系统功率不平衡，甚至引发大规模停电，保证电网安全运行的关键在于识别和保护电网的关键环节。考虑到脆弱性评估指标体系中各个指标的侧重点不同、携带的脆弱信息相异、量纲也不一致、甚至指标之间存在矛盾等问题，拟采用多类型的归一化方法处理各个指标的实际值，然后引入信息熵权、spearman rank、数学包络分析、层次分析等方法提出各类指标中脆弱性信息的融合规则，融合各类指标的脆弱信息构建电网节点/支路脆弱性和整体脆弱度的综合评估指标和计算模型，综合分析多异质res及时变负荷的动态特性给综合脆弱性评估指标带来的影响，形成基于动态特征的电网脆弱性综合评估模型。
56.本领域技术人员可以理解，图3中示出的结构，仅仅是与本技术方案相关的部分结构的框图，并不构成对本技术方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
57.在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，涉及上述实施例方法中的全部或部分流程。
58.在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，涉及上述实施例方法中的全部或部分流程。
59.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(read-only memory，rom)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(random access memory，ram)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(static random access memory，sram)或动态随机存取存储器(dynamic random access memory，dram)等。
60.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
61.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。