一种基于电气介数的复杂电力网络连锁故障抑制方法
【专利摘要】本发明公开了电力系统连锁故障控制【技术领域】中的一种基于电气介数的复杂电力网络连锁故障抑制方法。包括，建立复杂电力网络，计算电力网络中各节点的电气介数和生成介数之差，确定拟选孤岛，将其余网络作为大电网，切除连接孤岛与大电网的边，使孤岛与大电网解列，计算大电网中各节点的电气介数，并将其作为相应节点的负荷，统计大电网中过负荷节点的数量，当过负荷节点的数量大于设定阈值时，从大电网中移除设定比例的电气介数和生成介数之差最小的节点。本发明在连锁故障传播前主动解列孤岛和移除少量节点，在有效降低各节点的负荷的同时，减小了移除节点对网络结构和性能的影响，从而有效地抑制了连锁故障的传播，将连锁故障的危害最小化。
【专利说明】—种基于电气介数的复杂电力网络连锁故障抑制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电力系统连锁故障控制【技术领域】，尤其涉及一种基于电气介数的复杂电力网络连锁故障抑制方法。
【背景技术】
[0002]随着发电厂、输变电站和输电线路不断扩建，电力系统的复杂度越来越高，少数元件或局部故障诱发的连锁故障大停电事故的危害也日益严重。因此，亟需研究积极有效的连锁故障防御策略，以抑制连锁故障大规模蔓延，减小其对电力系统乃至社会的影响。
[0003]复杂网络理论是研究复杂的电力系统连锁故障的有效方法之一，许多研究者基于该理论对大停电发生机理和复杂电力网络的鲁棒性进行了大量的研究，并尝试通过各种途径来防止连锁故障发生或减小连锁故障带来的影响。其中，Motter等在《Cascade controland defense in complex networks)) 一文中提出了在初始故障发生后连锁故障传播前，立即人为地主动移除一些重要度较低而产生的负荷较大的节点，在故障初期迅速降低节点负荷水平，最终达到抑制连锁故障大范围蔓延的目的。产生的负荷较大的节点的移除可以降低其他节点的负荷，同时由于其重要度较低，因此其移除对网络结构和性能的影响较小，故而可以有效的抑制连锁故障大规模传播。文献《Non-monotonic increase of robustnesswith capacity tolerance in power grids》中，关于复杂电力网络连锁故障异常现象的分析结果，也可说明这种以较小的代价抑制连锁故障大规模传播的方案切实可行。Pahwa等在《Optimal intent1nal islanding to enhance the robustness of power grid networks》一文中，尝试将电网分割成独立可控的区域(每个区域都有自己独立的电源)，切断区域之间的电能传输，降低网络负荷水平，同时由于每个区域都有自己独立的电源，可以满足自身的用电需求，或者甩去较小的负荷就可以正常运行，从而抑制连锁故障大规模传播。该策略通常被作为终极防御策略，目的是尽可能地保护更多的区域。上述防御策略都可以抑制连锁故障大规模传播，提高复杂电力网络的鲁棒性。然而，当网络容量较小时，对于某些关键元件故障诱发的连锁故障，上述防御策略不能有效地抑制连锁故障传播，连锁故障传播结束后，网络的结构完整性和传输性能依然较差。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于，提供一种基于电气介数的复杂电力网络连锁故障抑制方法，通过切除电力网络中少量的边，使电网解列为一大一小可以独立运行的两个子区域；同时，根据实际情况切除少量重要度较低但给网络产生的负荷较大的节点，来降低网络中节点的负荷水平，抑制连锁故障大规模传播。
[0005]为了实现上述目的，本发明提出的技术方案是，一种基于电气介数的复杂电力网络连锁故障抑制方法，其特征是所述抑制方法包括:
[0006]步骤1:建立复杂电力网络模型；具体为，将实际电力系统中的发电厂、输变电站和用户分别抽象为复杂电力网络中的发电节点、传输节点和配电节点，将连接发电厂、输变电站和用户的输电线路抽象为复杂电力网络中的边；
[0007]步骤2:计算复杂电力网络中各节点的电气介数和生成介数之差；
[0008]步骤3:确定拟选孤岛，将其余网络称为大电网；确定的孤岛满足条件，发电量基本上可以满足用户用电需求，或者只需甩去较小的负荷量，且大电网与孤岛的连接较少；
[0009]步骤4:切除连接孤岛与大电网的边，使孤岛与大电网解列；
[0010]步骤5:计算大电网中各节点的电气介数，将各节点的电气介数作为相应节点的负荷；
[0011]步骤6:统计大电网中过负荷节点的数量；
[0012]步骤7:如果大电网中过负荷节点的数量大于设定阈值，则执行步骤8 ;否则，执行步骤9 ;
[0013]步骤8:在大电网中，移除设定比例的电气介数和生成介数之差最小的节点；
[0014]步骤9:连锁故障抑制结束。
[0015]所述抑制方法应该在连锁故障传播前执行。
[0016]所述节点的电气介数的计算公式为:
[0017]
【权利要求】
1.一种基于电气介数的复杂电力网络连锁故障抑制方法，其特征是所述抑制方法包括: 步骤1:建立复杂电力网络模型；具体为，将实际电力系统中的发电厂、输变电站和用户分别抽象为复杂电力网络中的发电节点、传输节点和配电节点，将连接发电厂、输变电站和用户的输电线路抽象为复杂电力网络中的边； 步骤2:计算复杂电力网络中各节点的电气介数和生成介数之差； 步骤3:确定拟选孤岛，除孤岛以外的其余网络称为大电网； 步骤4:切除连接孤岛和大电网的边，使孤岛与大电网解列； 步骤5:计算大电网中各节点的电气介数，将各节点的电气介数作为相应节点的负荷； 步骤6:统计大电网中过负荷节点的数量； 步骤7:如果大电网中过负荷节点的数量大于设定阈值，则执行步骤8 ;否则，执行步骤9 ； 步骤8:在大电网中，移除设定比例的电气介数和生成介数之差最小的节点； 步骤9:连锁故障抑制结束。
2.根据权利要求1所述的抑制方法，其特征是所述抑制方法在连锁故障传播前执行。
3.根据权利要求1所述的抑制方法，其特征是所述节点的电气介数的计算公式为:
4.根据权利要求1所述的抑制方法，其特征是当复杂电力网络中的节点为发电节点或配电节点时，所述节点的生成介数的计算公式为:
5.根据权利要求4所述的抑制方法，其特征是当复杂电力网络中的节点为传输节点时，所述节点的生成介数为O。
6.根据权利要求1所述的抑制方法，其特征是所述复杂电力网络中过负荷节点是:如果节点k的电气介数B (k) >Ck，则节点k为过负荷节点； 其中，Ck为节点k的容量且Ck = TLk(O)； T为耐受系数且TS I; Lk(O)为节点k的初始负荷，即复杂电力网络发生初始故障前节点k的电气介数。
7.根据权利要求1所述的抑制方法，其特征是所述设定阈值为f.η ;其中，f为设定的过负荷阈值且f〈l，η为当前复杂电力网络的节点总数。
8.根据权利要求1所述的抑制方法，其特征是所述步骤9之后还包括复杂电力网络的连通性水平、相对加权效率和传输电量的计算步骤； 所述连通性水平的计算公式为:
【文档编号】H02H7/28GK104037743SQ201410227549
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年5月27日 优先权日:2014年5月27日
【发明者】姚建曦, 马天琳, 齐程, 朱红路, 李旭 申请人:华北电力大学