[发明专利]基于多层级变权理论的电网自组织临界态定量评估方法

说明书

本发明公开了电力系统连锁故障预防与防御领域的基于多层级变权理论的电网自组织临界态定量评估方法，包括：确定影响电网自组织临界态的关键指标集；确定样本集中每一种运行状态下电网的自组织临界性；将原始物理指标集划分为物理层和因子层并基于正负理想变权理论，计算样本集中每个运行状态下物理层指标的权重；基于主成分法计算因子指标的表达式和维度，保证因子指标信息不重叠；基于物理层指标权重构建的一致性判断矩阵以及主成分信息表达因子，计算因子层指标的权重；采用秩和比综合评估方法，以因子层指标为输入，计算评估值；能够综合描述各因素对电网自组织临界态的影响机理，定量评估电网的自组织临界状态，并且计算速度较快。

技术领域

本发明涉及电力系统连锁故障预防与防御领域技术领域，具体地，涉及基于多层级变权理论的电网自组织临界态定量评估方法。

背景技术

随着大规模新能源，尤其风电的快速发展，风电的波动性给电网的安全运行带来诸多不稳定的因素，为了保证电网运行的稳定，风电往往需要采取风火耦合外送的方式进行，但由于常规火电技术出力以及爬坡率的因素限制，其有时难以跟踪风电的波动特性，若此时风电处于高峰时段，急剧的风电波动对电网的稳定性造成极大影响，可能引发大规模停电事故；且大规模风电集群接入使得电网结构极不均匀，风电接入点附近线路传输容量过大，该部分线路故障引发的大量潮流转移或电源缺失会对电网安全运行造成较大冲击，极易发生连锁故障。另一方面，我国新能源发电基地和负荷中心呈现逆向分布，为保证输电的可靠性及经济性，需要采用交直流联合运行的方式进行传输。在交直流电网中，大部分直流线路及部分高压交流线路作为电能传输的主要通道，具有较高的负荷水平，该部分线路发生故障或直流发生闭锁将会引起大规模潮流转移，很可能造成周围线路过载并进一步断开，引发更大规模的连锁故障事故。

对于造成重大停电事故的连锁故障研究，传统上采用还原论的方法，以元件级故障为基础，从微观的角度还原连锁故障的发生过程，研究连锁故障的预防策略。但该方法无法掌握连锁故障发生的宏观规律，相同的元件级故障在不同的运行条件下引发连锁故障的概率也不相同，使得应用自组织临界理论研究连锁故障成为电网安全预警以及故障防御最前沿的课题之一。研究表明，国内外大多数电网均具有自组织临界特性，处于自组织临界态的电网，局部微小的扰动都会通过“多米诺”机制被放大，具有更高的安全运行风险，因此研究电网自组织临界态对于电网安全运行及连锁故障防御具有重要意义。

目前针对自组织临界态的研究方法主要分为两种，其一是基于连锁故障仿真模型的研究方法，其二是基于关键影响因素的研究方法。前者通过以OPA为代表的连锁故障仿真模型，模拟电网连锁故障发生情况，统计停电规模与停电频次之间的关系，若其满足幂率尾特性，则说明目前电网处于自组织临界状态，但这种方法只能定性描述电网是否处于自组织临界态。因此有学者展开了基于关键影响因素的电网自组织演化机理研究，指出平均负载率、网络结构均匀程度、风电平均上网率是影响电网自组织临界态的重要影响因素，且随着熵值理论的发展，部分电力工作者将其应用到电网自组织临界态研究之中，提出了加权潮流熵、网络拓扑熵以及风电波动熵等丰硕的研究成果，为电网自组织临界态的定量评估奠定了重要的基础。但这些研究考虑因素过于单一，目前并没有考虑多因素多层次的电网自组织临界态综合评估体系，也无法定量描述电网自组织临界行为。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出基于多层级变权理论的电网自组织临界态定量评估方法，以解决现有方法存在的上述问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：基于多层级变权理论的电网自组织临界态定量评估方法，主要包括：

步骤1：确定影响电网自组织临界态的关键指标集；

步骤2：根据幂率尾特性以及条件风险价值确定样本集中每一种运行状态下电网的自组织临界性；

步骤3：基于层次分析理论，将原始物理指标集划分为物理层和因子层并基于正负理想变权理论，计算样本集中每个运行状态下物理层指标的权重；