一种电网暂态稳定性评估方法及系统

本发明涉及电力系统，特别涉及一种电网暂态稳定性评估方法及系统。

背景技术：

1、随着经济的快速发展，社会对于电力的需求不断增加，优质可靠的电力供应对于社会发展具有重要意义。电力系统规模不断的扩大，大规模远距离直流输电投入运行以及大量新能源机组的装机并网，使得故障后电力系统的动态行为更加复杂，准确判断系统的暂态稳定性变得更加困难。

2、故障发生后，电力系统安全控制人员需要依据实时监测的系统状态，判断系统是否会出现暂态失稳，并据此部署实施不同的紧急控制策略。若系统能自动恢复稳定，则通常无需额外操作；若系统会出现严重的暂态失稳，则需要进行切机或者切负荷操作，使得系统恢复稳定，避免更严重的大范围电力事故的发生。

3、现有的暂态稳定性判别方法通常包括时域仿真、直接法以及人工智能方法，故障后的时域仿真难以满足实时判别的需求，而直接法又难以应用于大规模电力系统，人工智能方法存在难以解释与可靠性差等问题。此外，由于设备安装与通信限制，安全控制人员往往难以获得全电力系统的实时信息，因此仅通过电网少量的暂态状态观测量实时快速判别系统暂态稳定性具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明实施例的目的是提供一种电网暂态稳定性评估方法及系统，通过在若干个支路中选取一定数量的高信息量关键支路，并在电力系统故障消除后间隔预设时长依据高信息量关键支路判断电力系统的暂态稳定性，降低了稳定性判别的所依赖的暂态响应观测数据需求，提升暂态稳定性判别结果的准确性。

2、为解决上述技术问题，本发明实施例的第一方面提供了一种电网暂态稳定性评估方法，包括如下步骤：

3、获取电力系统中的若干个支路两端母线不同工况下的电压幅值和电压相角，确定所述若干个支路中的高信息量关键支路；

4、在所述电力系统发生故障后，间隔预设时长后分别获取若干个所述高信息量关键支路两端母线的电压幅值和电压相角，分别计算每个所述高信息量关键支路的输电能力指数；

5、判断每个所述高信息量关键支路的输电能力指数是否均大于所述输电能力指数临界阈值；

6、如是，则判定当前工况下所述电力系统暂态稳定；

7、如否，则判定当前工况下所述电力系统暂态失稳。

8、进一步地，所述获取电力系统中的若干个支路两端母线不同工况下的电压幅值和电压相角，确定所述若干个支路中的高信息量关键支路，包括：

9、获取电力系统中的若干个支路两端母线的电压幅值和电压相角，分别计算所述若干个支路的输电能力指数；

10、基于若干个所述输电能力指数，获取不同工况下所述若干个支路的输电能力指数最小值与相应系统暂态稳定性，分别计算所述若干个支路与暂态稳定性的互信息熵；

11、对若干个所述互信息熵进行排序，选取所述互信息熵数值最大的若干个支路作为高信息量关键支路。

12、进一步地，所述支路的输电能力指数的计算公式为：

13、

14、其中，tcit是所述支路在t时刻的输电能力指数，u1,t为所述支路一侧母线在t时刻的电压幅值，u2,t为所述支路另一侧母线在t时刻的电压幅值，θ1,t表示所述支路一侧母线在t时刻的电压相角，θ2,t表示所述支路另一侧母线在t时刻的电压相角。

15、进一步地，所述支路与暂态稳定性的互信息熵的计算公式为：

16、

17、其中，mik为支路k与暂态稳定性之间的互信息熵，k为支路编号，c表示暂态稳定性，c为0表示暂态稳定，c为1表示暂态失稳，δmtci表示支路输电能力指数最小值所在的取值区间，u为δmtci所有可能的取值区间，u可选择为从0到1且步长为0.1的区间组，pk(δmtci,c)表示支路k的输电能力指数最小值在区间δmtci内且系统暂态稳定性为c的概率，pk(δmtci)表示支路k的输电能力指数最小值在区间δmtci内的概率，pk(c)表示暂态稳定性为c的工况占全部工况的比例。

18、进一步地，所述预设时长为20ms；和/或

19、所述输电能力指数临界阈值为0.1。

20、相应地，本发明实施例的第二方面提供了一种电网暂态稳定性评估系统，包括：

21、关键支路选取模块，其用于获取电力系统中的若干个支路两端母线不同工况下的电压幅值和电压相角，确定所述若干个支路中的高信息量关键支路；

22、指数计算模块，其用于在所述电力系统发生故障后，间隔预设时长后分别获取若干个所述高信息量关键支路两端母线的电压幅值和电压相角，分别计算每个所述高信息量关键支路的输电能力指数；

23、指数比较模块，其用于判断每个所述高信息量关键支路的输电能力指数是否均大于所述输电能力指数临界阈值；

24、暂态判定模块，其用于在每个所述高信息量关键支路的输电能力指数均大于所述输电能力指数临界阈值时，判定当前工况下所述电力系统暂态稳定；

25、所述暂态判定模块还用于在至少一个所述高信息量关键支路的输电能力指数小于或等于所述输电能力指数临界阈值时，判定当前工况下所述电力系统暂态失稳。

26、进一步地，所述关键支路选取模块包括：

27、指数计算单元，其用于获取电力系统中的若干个支路两端母线的电压幅值和电压相角，分别计算所述若干个支路的输电能力指数；

28、互信息熵计算单元，其用于基于若干个所述输电能力指数，获取不同工况下所述若干个支路的输电能力指数最小值与相应系统暂态稳定性，分别计算所述若干个支路与暂态稳定性的互信息熵；

29、关键支路选取单元，其用于对若干个所述互信息熵进行排序，选取所述互信息熵数值最大的若干个支路作为高信息量关键支路。

30、进一步地，所述支路的输电能力指数的计算公式为：

31、

32、其中，tcit是所述支路在t时刻的输电能力指数，u1,t为所述支路一侧母线在t时刻的电压幅值，u2,t为所述支路另一侧母线在t时刻的电压幅值，θ1,t表示所述支路一侧母线在t时刻的电压相角，θ2,t表示所述支路另一侧母线在t时刻的电压相角。

33、进一步地，所述支路与暂态稳定性的互信息熵的计算公式为：

34、

35、其中，mik为支路k与暂态稳定性之间的互信息熵，k为支路编号，c表示暂态稳定性，c为0表示暂态稳定，c为1表示暂态失稳，δmtci表示支路输电能力指数最小值所在的取值区间，u为δmtci所有可能的取值区间，u可选择为从0到1且步长为0.1的区间组，pk(δmtci,c)表示支路k的输电能力指数最小值在区间δmtci内且系统暂态稳定性为c的概率，pk(δmtci)表示支路k的输电能力指数最小值在区间δmtci内的概率，pk(c)表示暂态稳定性为c的工况占全部工况的比例。

36、进一步地，所述预设时长为20ms；和/或，

37、所述输电能力指数临界阈值为0.1。

38、相应地，本发明实施例的第三方面提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行上述电网暂态稳定性评估方法。

39、相应地，本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现上述电网暂态稳定性评估方法。

40、本发明实施例的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

41、通过在若干个支路中选取一定数量的高信息量关键支路，并在电力系统故障消除后间隔预设时长依据高信息量关键支路判断电力系统的暂态稳定性，降低了稳定性判别的所依赖的暂态响应观测数据需求，提升暂态稳定性判别结果的准确性。