[发明专利]一种应对飓风灾害的电力系统脆弱线路辨识方法

说明书

本发明公开了一种应对飓风灾害的电力系统脆弱线路辨识方法，该方法首先分别量化飓风风速以及线路潮流越限对线路故障概率的影响；然后将电力系统在极端灾害如飓风下的故障描述为一个考虑了强风持续影响的持续扰动过程；而后采用蒙特卡洛仿真方法模拟系统在灾害下的故障，得到大量连锁故障事故链；进而构建一个描述了线路故障序列和损失情况的连续扰动下故障关联图CFGPD，最后基于CFGPD提出了一种脆弱线路辨识方式。本发明从时间和空间两个维度计算灾害对电力系统的影响程度，通过对所辨识的脆弱线路采取相应的加固措施，大大降低系统失负荷量，为灾害预防提供支持。

技术领域

本发明涉及电力系统运行及灾前预警的技术领域，尤其是指一种应对飓风灾害的电力系统脆弱线路辨识方法。

背景技术

飓风天气是一种极端的自然灾害，极易导致其过境的电力系统区域发生大范围故障，具体表现为输电线路断线、绝缘子闪络、铁塔倒塔、线路自激振动等。目前有很多根据飓风的历史气象数据推导风场风速的模型研究，但其通用性不高且计算繁琐。

为研究电力系统对飓风灾害事件的应对能力，将飓风灾害事件分为飓风灾害天气灾害发生前、灾害发生时和灾害发生后三个阶段考虑。其中，对灾害的事前预警、加固等措施能够有效提高系统的抵抗能力，是降低系统在灾害过程中损失的重要一环。在实际灾害预防过程中，大规模提高线路将带来巨大的成本，因此辨识系统在灾害下的脆弱线路，通过提高少量脆弱线路的方法不仅能够提高系统的抵抗能力并大幅降低加固成本。目前电力系统脆弱线路辨识方法的研究主要集中在电力系统稳定分析上，针对的也只是N-1事件，对灾害场景下的脆弱线路辨识分析较少。

综上，目前基于电力系统稳定分析的脆弱线路辨识并不适用于可能造成大规模故障的灾害场景分析中。基于此，本发明提出针对一种应对飓风灾害的基于故障关联图的电力系统脆弱线路辨识方法，能够在灾害发生前辨识系统中的脆弱线路，并对最脆弱的线路采取相应的增强措施，能够达到提高系统的抵抗能力并大幅降低加固成本的目标，为电力工作人员提供灾害预警及紧急加固措施的指导，使系统在飓风灾害期间的系统损失降到最小。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种应对飓风灾害的电力系统脆弱线路辨识方法，可以有效解决现有系统响应策略是在发生故障后才执行，故目前电网灾变下加固方法的前瞻性不够，缺乏能同时考虑灾害故障概率和灾前预警增强策略的灾变下电网脆弱线路辨识的技术问题。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种应对飓风灾害的电力系统脆弱线路辨识方法，包括以下步骤：

1)建立电力系统输电线路因强风吹断和因潮流越限导致的两种输电线路故障概率模型；

2)根据两种输电线路故障概率模型，构建一个描述线路故障关联关系的故障关联图CFGPD；

3)基于故障关联图CFGPD，计算描述线路脆弱性的脆弱指标，并做归一化处理，得到线路脆弱值；

4)根据线路脆弱值的大小辨识飓风灾害下的脆弱输电线路；其中，线路根据其脆弱值排序即为线路的脆弱性大小。

在步骤1)中，电力系统输电线路因强风吹断导致故障的输电线路故障概率模型，其情况如下：

当线路表面风速v不超过最大设计抗风风速V_des时，元件不受影响正常运行；

当线路表面风速v≥2V_des时，元件一定发生故障并停止运行；

当线路表面风速v处于最大设计抗风风速V_des以及2V_des之间时，因风速导致的线路故障概率p^(w)随风速的增大呈指数形式增加：

电力系统输电线路因潮流越限导致的隐故障模型，其情况如下：