一種基于事故鏈模型的分布式潮流控制器選址方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于事故鏈模型的分布式潮流控制器選址方法，其方法為：首先以潮流不收斂或功角振蕩發(fā)散為事故鏈的終止條件，掃描全網(wǎng)連鎖故障事故鏈。再建立表征各事故鏈影響程度的多維指標體系，包括電壓偏移指標、頻率偏移指標、潮流均衡度指標和有功負荷損失率指標，采用灰色綜合評價方法對各事故鏈的影響進行定量評價。最后，結(jié)合事故鏈影響綜合評價指標及事故鏈各環(huán)節(jié)的預測指標，定義并計算線路重要性指標，根據(jù)指標排序結(jié)果完成分布式潮流控制器推薦選址。本發(fā)明將灰色綜合評價引入到事故鏈的影響分析中，符合電網(wǎng)事故鏈樣本數(shù)量少的特征，可為分布式潮流控制器的前期規(guī)劃選址提供參考。
【專利說明】
一種基于事故鏈模型的分布式潮流控制器選址方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于柔性交流輸電領(lǐng)域，涉及一種基于事故鏈模型的分布式潮流控制器選 址方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在無任何潮流控制裝置的系統(tǒng)中，電網(wǎng)潮流主要根據(jù)系統(tǒng)輸電線路等的阻抗函數(shù) 而自然分布，較之于高阻抗輸電線路，低阻抗輸電線路將承擔更大的系統(tǒng)潮流。但這種自然 形成的、不受控制的潮流分布一般并不是系統(tǒng)運行所希望的潮流分布，并可能會給系統(tǒng)的 運行帶來輸送能力不足、傳輸損耗大、電壓越限，甚至系統(tǒng)穩(wěn)定破壞等一系列問題。為改善 系統(tǒng)潮流分布，人們提出了采用電力電子技術(shù)改造升級現(xiàn)有線路的思路和方案，也就是柔 性交流輸電系統(tǒng)(Flexible AC Transmission System,FACTS)，來達到控制系統(tǒng)潮流、提高 系統(tǒng)穩(wěn)定水平和輸電能力目的。然而，集中式的大型FACTS設備結(jié)構(gòu)復雜、占地面積大、一次 性投資成本高，對日常運維人員的要求也較高，且目前其控制保護系統(tǒng)、電力電子器件和冷 卻系統(tǒng)等的可靠性也還有待進一步提高。因此，將輸電線路采用的大容量FACTS裝置小型 化、低成本化、可移動化，使其功能更全面、結(jié)構(gòu)更簡單、應用更方便是未來FACTS技術(shù)發(fā)展 的一個重要方向，分布式潮流控制器技術(shù)(D-FACTS)即為實現(xiàn)這一目標的理想選擇。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明目的是在于提供了一種基于事故鏈模型的 分布式潮流控制器選址方法，通過灰色綜合評價定量分析各事故鏈對電網(wǎng)的影響程度，再 結(jié)合事故鏈各環(huán)節(jié)的預測指標定義了線路重要性指標，通過指標排序結(jié)果即可獲知分布式 潮流控制器的推薦安裝線路。
[0004] 為了解決上述問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：
[0005] -種基于事故鏈模型的分布式潮流控制器選址方法，其特征在于，包括以下步驟：
[0006] 步驟一:根據(jù)電網(wǎng)發(fā)電、負荷、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、運行方式數(shù)據(jù)，掃描獲取全網(wǎng)連鎖故障事 故鏈；
[0007] 步驟二:建立表征各事故鏈對電網(wǎng)影響程度的多維指標體系，包括電壓偏移指標、 頻率偏移指標、潮流均衡度指標和有功負荷損失率指標；
[0008] 步驟三:采用灰色綜合評價方法，對各事故鏈的多維指標體系進行定量分析，形成 事故鏈影響綜合評價指標；
[0009] 步驟四：結(jié)合事故鏈影響綜合評價指標及事故鏈各環(huán)節(jié)的預測指標，計算線路重 要性指標并排序；
[0010] 步驟五:根據(jù)線路重要性指標排序完成分布式潮流控制器選址，對于指標數(shù)值高 的線路優(yōu)先安裝。
[0011] 前述基于事故鏈模型的分布式潮流控制器選址方法，其特征在于，步驟二中，全網(wǎng) 連鎖故障事故鏈集合L= {LIL2, . . .，Ln}，n為事故鏈數(shù)量;對于第i條事故鏈A· = ， mi為事故鏈Li的總環(huán)節(jié)數(shù)。事故鏈Li對電網(wǎng)的影響指標Xi = (xvi，Xfi，xni，xei)，其中，電壓偏 移指標xvi、頻率偏移指標Xfi、潮流均衡度指標xni和有功負荷損失率指標^!1的計算公式分別 如下：
[0012]
[0013] Vimax、Vimin、ViN分別為事故鏈Li對應工況下的節(jié)點電壓最大值、節(jié)點電壓最小值和 節(jié)點額定電壓；
[0014]
[0015] fi為事故鏈U對應工況下的系統(tǒng)頻率，fN為額定頻率50Hz;
[0016]
[0017] Pl為事故鏈1^工況下的剩余線路條數(shù)，\為線路Ul的負載率，豕為所有線路負載率 的平均值；
[0018]
[0019] Plciss_i為事故鏈Li工況下的有功負荷損失量、Ptcltai為系統(tǒng)連鎖故障前的總有功功 率；
[0020] 前述基于事故鏈模型的分布式潮流控制器選址方法，其中，步驟三中，灰色綜合評 價的最優(yōu)指標集XQ = (XvQ，Xf0，)，其中XvQ、Xf0、和分別為電網(wǎng)無故障時，最優(yōu)潮流 工況下的電壓偏移指標、頻率偏移指標、潮流均衡度指標和有功負荷損失率指標；
[0021] 前述基于事故鏈模型的分布式潮流控制器選址方法，其特征在于，步驟四中，線路 k的重要性指標為Ik，計算公式如下：
[0022]
[0023] 其中，當線路k為事故鏈Li的第qi環(huán)節(jié)時
事故鏈Li第c環(huán) 節(jié)的預測指標最大值；當線路k不屬于事故鏈Li時，Pik = 0;ai為事故鏈Li對應的灰色綜合評 價指標。
[0024] 本發(fā)明所達到的有益效果:本發(fā)明公開了一種基于事故鏈模型的分布式潮流控制 器選址方法，由灰色綜合評價結(jié)果表征各事故鏈對電網(wǎng)的影響程度，由事故鏈各環(huán)節(jié)預測 指標的累乘表征線路的開斷風險，兩者相結(jié)合建立了線路重要性指標。其物理意義為，若某 線路在事故鏈中的環(huán)節(jié)越靠前、在各事故鏈中出現(xiàn)的次數(shù)越多、事故鏈對電網(wǎng)的影響越大， 則該線路越重要。通過在重要線路上安裝分布式潮流控制器，可以有效的阻隔電網(wǎng)連鎖故 障的發(fā)展進程，降低電網(wǎng)失穩(wěn)的風險。
【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明實施流程圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā) 明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。
[0027]如圖1所示，分析流程如下：
[0028] (1)步驟一:根據(jù)電網(wǎng)發(fā)電、負荷、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、運行方式數(shù)據(jù)，掃描獲取全網(wǎng)連鎖故 障事故鏈L= {Li，L2，L3}，其中，事故鏈Li由線路kl、k3、k6組成，且各級的預測指標最大值分 別為?11{ 12上3;事故鏈1^由線路1^、1^組成，且各級的預測指標最大值分別為?21{ 22;事故 鏈L3由線路k5、k3、k7組成，且各級的預測指標最大值分別為F31、F 32、F33。
[0029] (2)步驟二:建立表征各事故鏈對電網(wǎng)影響程度的多維指標體系如下：
[0030]
[0031]其中，各指標計算公式如下：
[0032] 電壓偏移指標：
[0033]
[0034] Vimax、Vimin、ViN分別為事故鏈Li對應工況下的節(jié)點電壓最大值、節(jié)點電壓最小值和 節(jié)點額定電壓；
[0035] 其中，^0、對0、卸()和^!()分別為電網(wǎng)無故障時，最優(yōu)潮流工況下的電壓偏移指標、頻 率偏移指標、潮流均衡度指標和有功負荷損失率指標;x vi、xfi、xi^t^ei，xV2、xf2、xi^P^!2， xv3、xf3、xn3和xe3分別對應于第1、2、3個評價對象工況下的電壓偏移指標、頻率偏移指標、潮 流均衡度指標和有功負荷損失率指標；
[0036] rij表示第i個評價對象與第j個最優(yōu)指標之間的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)計算如下：
[0037] 頻率偏移指標：
[0038]
[0039] fi為事故鏈U對應工況下的系統(tǒng)頻率，fN為額定頻率50Hz;
[0040] 潮流均衡度指標：
[0041]
[0042] Pl為事故鏈1^工況下的剩余線路條數(shù)，為線路m的負載率肩為所有線路負載率 的平均值；
[0043]有功負荷損失率指標：
[0044]
[0045] Plciss_i為事故鏈Li工況下的有功負荷損失量、Ptcltal為系統(tǒng)連鎖故障前的總有功功 率；
[0046] (3)步驟三:采用灰色綜合評價方法，對各事故鏈的多維指標體系進行定量分析， 最優(yōu)指標集Χ〇 = (ΧνΟ，Χ??，Χη〇，XM)，其中ΧνΟ、Χ??、Χη()和XM分別為電網(wǎng)無故障時，最優(yōu)潮流工況 下的電壓偏移指標、頻率偏移指標、潮流均衡度指標和有功負荷損失率指標；
[0047]根據(jù)最優(yōu)指標集和各評價對象的指標，構(gòu)建原始數(shù)據(jù)矩陣，并對其進行均值無量 綱化處理，得：
[0048]
[0049] 構(gòu)建各對象與最優(yōu)指標集間的評價矩陣：
[0050]
[0051] 其中，第i個評價對象與第j個最優(yōu)指標之間的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)計算如下：
[0052]
[0053] 其中，[0 1]為分辨系數(shù)，minra丨n|xQ廠.\|為兩級最小差，mpcn^ax|xfl，-x ;/|為兩 級最大差。
[0054]假設各指標的重要程度相同，則權(quán)重矩陣為：
[0055] ff=(0.25 0.25 0.25 0.25)
[0056] 最后，計算灰色關(guān)聯(lián)度矩陣，即灰色綜合評價結(jié)果：
[0057] A=WXRT=(am2a3)，，其中RT表示各對象與最優(yōu)指標集間的評價矩陣R的轉(zhuǎn)置。
[0058] (4)步驟四：結(jié)合事故鏈影響綜合評價指標及事故鏈各環(huán)節(jié)的預測指標，定義線路 k的重要性指標為Ik，計算公式如下：
[0059]
[0060] 其中，當線路k為事故鏈1^的第取環(huán)節(jié)時，[巧__，F(xiàn)lc；_max為事故鏈1^第(3環(huán) c-.l 節(jié)的預測指標最大值；當線路k不屬于事故鏈Li時，Pik = 0;ai為事故鏈Li對應的灰色綜合評 價指標；
[0061] 根據(jù)上述定義，可得事故鏈中各線路的重要性指標計算如下：
[0062] Iki = Fn\ai
[0063] Ik3= (FiiFi2\ai) + (F3iF32\a3)
[0064] Ik6= (FiiFi2Fi3\ai) + (F2iF22\a2)
[0065] Ik2 = F2i\a2
[0066] Ik5 = F3i\a3
[0067] Ik7 = F3iF32F33\a3
[0068] (5)步驟五:根據(jù)線路重要性指標排序為k6>k3>k5>kl>k2,對于指標數(shù)值高的線路 優(yōu)先安裝，則可得分布式潮流控制器選址方案。
[0069] 基于上述，本發(fā)明公是首先以潮流不收斂或功角振蕩發(fā)散為事故鏈的終止條件， 掃描全網(wǎng)連鎖故障事故鏈。再建立表征各事故鏈影響程度的多維指標體系，包括電壓偏移 指標、頻率偏移指標、潮流均衡度指標和有功負荷損失率指標，米用灰色綜合評價方法對各 事故鏈的影響進行定量評價。最后，結(jié)合事故鏈影響綜合評價指標及事故鏈各環(huán)節(jié)的預測 指標，定義并計算線路重要性指標，根據(jù)指標排序結(jié)果完成分布式潮流控制器推薦選址。本 發(fā)明將灰色綜合評價引入到事故鏈的影響分析中，符合電網(wǎng)事故鏈樣本數(shù)量少的特征，可 為分布式潮流控制器的前期規(guī)劃選址提供參考。
[0070] 以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征及優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應該 了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原 理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進 都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界 定。
【主權(quán)項】
1. 一種基于事故鏈模型的分布式潮流控制器選址方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟一:全網(wǎng)連鎖故障事故掃描;根據(jù)電網(wǎng)發(fā)電、負荷、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、運行方式數(shù)據(jù)，掃描 獲取全網(wǎng)連鎖故障事故鏈； 步驟二:建立事故鏈影響的多維指標體系；建立表征各全網(wǎng)連鎖故障事故鏈對電網(wǎng)影 響程度的多維指標體系，包括電壓偏移指標、頻率偏移指標、潮流均衡度指標和有功負荷損 失率指標； 其中，全網(wǎng)連鎖故障事故鏈集合L= IL^L2,...，Ln}，n為事故鏈數(shù)量;對于第i條事故鏈 4、= …^，mi為事故鏈Li的總環(huán)節(jié)數(shù)；事故鏈Li對電網(wǎng)的影響指標Xi =(Xvi，Xfi，XiU， Mi)，其中，電壓偏移指標Xvi、頻率偏移指標Xfi、潮流均衡度指標Xni和有功負荷損失率指標 ^ii的計算公式分別如下：Vimax、Vimin、ViN分別為事故鏈Li對應工況下的節(jié)點電壓最大值、節(jié)點電壓最小值和節(jié)點 額定電壓；fi為事故鏈Li對應工況下的系統(tǒng)頻率，fN為額定頻率50Hz;P1為事故鏈1^工況下的剩余線路條數(shù)，為線路U1的負載率，琿為所有線路負載率的平 均值；Pic>ss_i為事故鏈Li工況下的有功負荷損失量、PtcitaI為系統(tǒng)連鎖故障前的總有功功率； 步驟三:灰色綜合評價;采用灰色綜合評價方法對各事故鏈的多維指標體系進行定量 分析，形成事故鏈影響綜合評價指標； 步驟四：計算線路重要性指標;結(jié)合事故鏈影響綜合評價指標及事故鏈各環(huán)節(jié)的預測 指標，計算線路重要性指標并排序； 步驟五:指標排序確定安裝線路;根據(jù)線路重要性指標排序完成分布式潮流控制器選 址，對于指標數(shù)值高的線路優(yōu)先安裝。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于事故鏈模型的分布式潮流控制器選址方法，其特征 在于，步驟三中，灰色綜合評價的最優(yōu)指標集XQ =( XvQ，XfQ，XnQ，XM )，其中XvQ、Xf Q、XnQ和XM分 別為電網(wǎng)無故障時，最優(yōu)潮流工況下的電壓偏移指標、頻率偏移指標、潮流均衡度指標和有 功負荷損失率指標。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于事故鏈模型的分布式潮流控制器選址方法，其特征 在于，步驟四中，線路k的重要性指標為Ik，計算公式如下： 其中，當線路k為事故鏈Li的第qdFic^max為事故鏈Li第c環(huán)節(jié)的預 測指標最大值;當線路k不屬于事故鏈Li時，Pik = O ;ai為事故鏈Li對應的灰色綜合評價指標。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于事故鏈模型的分布式潮流控制器選址方法，其特征 在于，步驟三中，根據(jù)最優(yōu)指標集和各評價對象的指標，構(gòu)建原始數(shù)據(jù)矩陣，并對其進行均 值無量綱化處理，得： 構(gòu)建各對象與最優(yōu)指標集丨'| 其中，^〇、^〇、卸()和^!()分別為電網(wǎng)無故障時，最優(yōu)潮流工況下的電壓偏移指標、頻率偏 移指標、潮流均衡度指標和有功負荷損失率指標;Xvl、Xf I、Xnl和XPl，XV2、Xf 2、Xn2和Xf!2，Xv3、Xf 3、 Xn3和XM分別對應于第1、2、3個評價對象工況下的電壓偏移指標、頻率偏移指標、潮流均衡 度指標和有功負荷損失率指標； 表示第i個評價對象與第j個最優(yōu)指標之間的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)計算如下：其中，ξ e [0 1 ]為分辨系數(shù)，min mPk-AI為兩級最小差，max mfx hi,· - ^ I為兩級最 大差;表示最優(yōu)潮流工況下的第j個最優(yōu)指標，Xlj表示第i個評價對象的第j個指標。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于事故鏈模型的分布式潮流控制器選址方法，其特征 在于，設各指標的重要程度相同，則權(quán)重矩陣為： ff=(0.25 0.25 0.25 0.25) 最后，計算灰色關(guān)聯(lián)度矩陣，即灰色綜合評價A結(jié)果： A=WXRt=U a2 a3)，其中Rt表示各對象與最優(yōu)指標集間的評價矩陣R的轉(zhuǎn)置。
【文檔編號】H02J3/06GK105896545SQ201610431982
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月16日
【發(fā)明人】陳靜, 劉建坤, 周前, 崔林, 趙靜波, 王大江, 安海云, 胡昊明
【申請人】國網(wǎng)江蘇省電力公司電力科學研究院, 國家電網(wǎng)公司