[发明专利]一种复杂电网自组织临界状态的辨识方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统连锁故障预防技术领域，尤其涉及一种复杂电网自组织临界状态的辨识方法。

背景技术

自组织临界理论最早用于阐述并分析非线性的、无序复杂系统的行为特征。该理论建立后，即在工程、自然和社会等诸多领域产生了深刻的影响。进入21世纪以后，自组织临界理论被广泛应用于电力系统。该理论认为：电网总是处于持续的非平衡状态；而又由于电力系统内部要素之间的作用，又进一步自发性地驱使系统运行到一种临界稳定的状态，即临界态。当电力系统处于这种自组织临界状态时，任何微小的扰动都有可能引发意外的后果，甚至引发电力系统连锁故障事件并最终导致灾变，即大停电事故发生。因此，如果对电网自组织临界态能够进行有效的辨识，对预防连锁故障的发生具有重要的现实意义。

目前对系统自组织临界性的识别，都是对海量已知电网事故数据进行时间序列分析，从而得出宏观临界特征，最终从统计学角度分析及预测系统的动态行为。比如，在《电网组织结构对其自组织临界性的影响》（电力系统保护与控制，梁才、刘文颖、温志伟、平德明，2010年10月16日，第38卷第20期）中，给出了一种通过快动态过程和慢动态过程，并考虑输电线路扩容、负荷水平和发电容量增长等因素，判断电网非长期演化过程中的自组织临界状态的方法。该方法采用牛顿拉夫逊交流算法计算系统的潮流分布，必要时通过调整系统有功输入／输出来找到新的运行点以计算损失负荷。然而，现有的方法都有难以克服的局限性，即缺乏对当前运行的电网自组织临界态的明确表征，对电网调度人员指导意义不大。电网调度人员关心的是当前电网是否处于自组织临界态、发生连锁故障的概率，以及发生连锁故障后负荷损失的大小和发生大规模负荷损失停电事故的相对概率，即电网自组织临界态的量化刻画问题，这是进行电网自组织临界态辨识首要解决的基础问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种复杂电网自组织临界状态的辨识方法，用以解决现有自组织临界状态辨识方法存在的不足。

为了实现上述目的，本发明提出的技术方案是，一种复杂电网自组织临界状态的辨识方法，其特征是所述方法包括：

步骤1：获取电网发生随机故障的实际负荷损失；

步骤2：根据电网发生随机故障的实际负荷损失和设定的负荷损失量，计算电网发生随机故障的累计概率；

步骤3：对设定的负荷损失量和所述累计概率进行回归分析从而确定电网是否处于自组织临界状态；当电网处于自组织临界状态时，执行步骤4；电网不处于自组织临界状态时，结束流程；

步骤4：计算电网负荷损失期望值并确定电网发生负荷损失故障的相对概率。

所述获取电网发生随机故障的实际负荷损失包括如下子步骤：

子步骤101:设定电网发生随机故障的次数K，令j=1；

子步骤102：随机地选择一条线路进行开断操作，通过直流潮流计算法计算每条线路的潮流；

子步骤103：检查是否存在线路的潮流超过该条线路的潮流极限，如果存在线路的潮流超过该条线路的潮流极限，则执行子步骤104；否则，执行子步骤105；

子步骤104：断开该条线路同时断开所述断开线路的相邻线路中存在隐藏故障的线路，判断电网中是否存在网络解裂和丢失负荷的情况，若存在网络解裂和丢失负荷的情况，则执行子步骤105；否则，返回子步骤101；

子步骤105：统计本次随机故障的切除负荷量s_j，令j=j+1，判断j>K是否成立，如果j>K，则执行子步骤106；否则，返回子步骤101;

子步骤106：令S=[s₁,s₂,...s_K]，S即为电网发生随机故障的实际负荷损失。

所述计算电网发生随机故障的累计概率包括如下子步骤：

子步骤201：根据公式计算每个设定的负荷损失量x_l的概率分布；其中，x_l是设定的负荷损失量，是切除负荷量s_j等于设定的负荷损失量x_l的频次，j=1,2,...,K，K是电网发生随机故障的次数，l=1,2,...,n，n是设定的负荷损失量的数目；

子步骤202：根据公式计算电网发生随机故障的累计概率；其中，y_i是设定的负荷损失量为x_i时电网发生随机故障的累计概率，K是电网发生随机故障的次数，i=1,2,...,n，n是设定的负荷损失量的数目。