增强电压稳定性最佳开断线路的在线识别方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201911015971.2 (22)申请日 2019.10.24 (71)申请人 山东理工大学 地址 255086 山东省淄博市高新技术开发 区高创园A座313室 申请人 中国电力科学研究院有限公司 (72)发明人 王蕾 (74)专利代理机构 济南诚智商标专利事务所有 限公司 37105 代理人 李修杰 (51)Int.Cl. H02H 1/00(2006.01) H02H 7/28(2006.01) H02J 3/00(2006.01) (54)发明名称 增强电压稳定性最佳开。

2、断线路的在线识别 方法 (57)摘要 本发明公开了一种增强电压稳定性最佳开 断线路的在线识别方法， 寻找计及预想事故集的 增强电压稳定性最佳开断线路的数学模型的一 组最佳开断线路方案， 所述方法包括以下步骤： 建立计及预想事故集的增强电压稳定性最佳开 断线路的数学模型； 最严重事故开断线路识别； 执行预期基态电力系统和预想事故的电压稳定 性分析； 预期基态电力系统开断线路识别。 本发 明实现了增强预期基态电力系统电压稳定性， 并 使得所有预想事故的电压稳定程度满足用户预 定要求的在线识别方法， 解决了当前既考虑预期 基态电力系统， 又计及预想事故集的电压稳定性 的安全分析与控制问题， 可为电力。

3、系统运行人员 提供多个开断线路方案， 保障了电力系统电压稳 定运行。 权利要求书3页 说明书9页 附图4页 CN 110729697 A 2020.01.24 CN 110729697 A 1.一种增强电压稳定性最佳开断线路的在线识别方法， 其特征是， 寻找计及预想事故 集的增强电压稳定性最佳开断线路的数学模型的一组最佳开断线路方案， 所述最佳开断线 路方案满足以下条件： 使得所有预想事故集的负荷裕度满足阈值要求、 断线后基态电力系 统的负荷裕度最大， 且断线后电力系统满足运行安全约束。 2.根据权利要求1所述的增强电压稳定性最佳开断线路的在线识别方法， 其特征是， 所 述方法包括以下步骤： 。

4、建立计及预想事故集的增强电压稳定性最佳开断线路的数学模型； 执行预期基态电力系统和预想事故的电压稳定性分析； 最严重事故开断线路识别； 预期基态电力系统开断线路识别。 3.根据权利要求2所述的增强电压稳定性最佳开断线路的在线识别方法， 其特征是， 所 述计及预想事故集的增强电压稳定性最佳开断线路的数学模型的建立过程具体为： 给定当前电力系统状态、 负荷预测数据、 发电计划和电网维修计划， 一组预想事故集， 以及一组备选开断线路； 计及预想事故集的增强电压稳定性最佳开断线路的数学模型目标函数为： 开断线路后预期基态电力系统的连续潮流平衡方程为： 断线后预期基态电力系统的安全运行约束为： 所有预想。

5、事故电力系统的连续潮流平衡方程为： 所有预想事故后电力系统的负荷裕度限值要求为： 其中， B为节点集合； E为电力系统支路集合； C表示给定的预想事故集； ci为第i个预想事 故， 且ciC；和 b分别表示预想事故ci和预期基态电力系统的负荷裕度； th为预想事故 的负荷裕度限值； Nb为预期基态电力系统开断输电线路后的电力网络； Vi， Vi,min， Vi,max分别 表示节点i的电压幅值、 允许的电压下限和上限； S(i,j)和S(i,j),max分别表示连接在节点i与j 之间线路上的功率值和允许的功率最大值。 4.根据权利要求2所述的增强电压稳定性最佳开断线路的在线识别方法， 其特征是。

6、， 所 述执行预期基态电力系统和预想事故的电压稳定性分析具体为： 根据给定数据， 进行预期基态电力系统的负荷裕度计算和预想事故分析， 分别计算预 期基态电力系统和预想事故集中所有预想事故的负荷裕度； 然后选择负荷裕度最低的预想 事故作为最严重事故， 进行最佳开断线路识别计算。 5.根据权利要求2所述的增强电压稳定性最佳开断线路的在线识别方法， 其特征是， 所 权利要求书 1/3 页 2 CN 110729697 A 2 述最严重开断线路识别过程具体为： 根据给定的备选开断线路， 对最严重预想事故进行开断线路识别， 然后选择负荷裕度 满足阈值要求的开断线路作为本步骤的解， 并送入下一步骤。 6.。

7、根据权利要求2所述的增强电压稳定性最佳开断线路的在线识别方法， 其特征是， 所 述预期基态电力系统开断线路识别过程具体为： 将最严重事故开断线路识别过程的解作为 备选开断线路， 识别出能够使得预期基态电力系统的电压稳定裕度增大的开断线路， 并按 照负荷裕度进行排序； 同时对识别出的解进行快速预想事故分析， 检验在这些开断线路后 预想事故集中所有预想事故的负荷裕度是否满足要求， 如果满足要求， 则保留该解； 否则从 解集合中剔除该解， 然后继续校验下一个解， 直到将所有解校验完毕。 7.根据权利要求2-6任意一项所述的增强电压稳定性最佳开断线路的在线识别方法， 其特征是， 所述预期基态电力系统和。

8、预想事故的电压稳定性分析包括以下步骤： 1)根据给定的当前电力系统的网络拓扑结构、 负荷预测数据、 预期电力系统的维修计 划、 预期电力系统发电计划、 预想事故集等； 2)应用连续潮流方法计算当前电力系统和预期基态电力系统的静态电压稳定性， 并得 到当前电力系统和预期基态电力系统的电压稳定负荷裕度和鞍结点分岔点电压幅值、 雅可 比矩阵零特征根对应的左特征向量等信息； 3)执行预想事故分析， 对所有预想事故进行负荷裕度计算； 4)如果存在任何一个预想事故的负荷裕度不满足式(6)要求， 则求解最严重事故开断 线路识别问题， 继续向下执行； 否则转入预期基态电力系统开断线路识别问题的求解。 8.根据。

9、权利要求7所述的增强电压稳定性最佳开断线路的在线识别方法， 其特征是， 所 述步骤4)具体包括以下步骤： 4.1)选择负荷裕度最小的预想事故作为最严重预想事故， 并提取最严重预想事故的鞍 结点分岔点电压幅值、 雅可比矩阵零特征根对应的左特征向量和各支路的功率值； 4.2)采用灵敏度方法对所有备选开断线路进行快速扫描， 灵敏度计算方法为： 其中，和分别为最严重预想事故系统c的线路i-j开断前从节点 i流向节点j的有功功率和无功功率；和分别为最严重预想事故系统c的中线路i-j开 断前从节点j流向节点i的有功功率和无功功率； c为最严重预想事故系统c在鞍结点分岔 点处雅可比矩阵零特征根对应的非零左特。

10、征向量；分别为特征向量 c在对应母线i有功功率平衡方程、 母线i无功功率平衡方程、 母线j有功功率平衡方程、 母 线j无功功率平衡方程位置的元素； 对全部备选开断线路逐个计算灵敏度， 并将灵敏度大于等于零的开断线路送入下一步 继续计算； 4.3)采用负荷裕度估算方法对上一步筛选出的备选开断线路进行计算和排序； 对筛选出的全部开断线路逐个估算负荷裕度， 并根据估算值对所有备选开断线路按负 荷裕度从大到小进行排序， 并将排序靠前的备选开断线路送入下一步骤； 同时将负荷裕度 估算值小于预想事故负荷裕度阈值的开断线路剔除； 权利要求书 2/3 页 3 CN 110729697 A 3 4.4)采用连续。

11、潮流方法对上一步排序后的备选开断输电线路逐个进行负荷裕度准确 计算， 一直计算到首个预想事故负荷裕度不满足阈值要求的开断线路解； 计算后将能够使 得严重预想事故负荷裕度大于 th的开断输电线路保留下来， 并送入下一步进一步分析； 4.5)如果存在开断输电线路解可以使得最严重预想事故的负荷裕度大于 th， 则转入预 期基态电力系统开断线路识别过程； 否则输出结果。 9.根据权利要求8所述的增强电压稳定性最佳开断线路的在线识别方法， 其特征是， 所 述预期基态电力系统开断线路识别过程包括以下步骤： 5)将第4步的解作为本步骤的备选开断输电线路， 执行预期基态电力系统开断线路识 别问题的求解， 即预。

12、期基态电力系统开断线路识别。 10.根据权利要求9所述的增强电压稳定性最佳开断线路的在线识别方法， 其特征是， 所述步骤5具体包括以下步骤： 5.1)该步骤采用灵敏度指标对备选开断线路进行筛选， 灵敏度指标计算方法如下： 其中，为开断输电线路i-j造成的预期基态电力系统负荷裕度的变化量； b为预期基态电力系统在鞍结点分岔点处雅可比矩阵零特征根对应的 非零左特征向量；分别为特征向量b在对应母线i有功功率平衡方 程、 母线i无功功率平衡方程、 母线j有功功率平衡方程、 母线j无功功率平衡方程位置的元 素； 对备选开断线路逐个计算灵敏度， 并将灵敏度大于等于零的开断输电线路送入下一步 骤继续计算； 。

13、5.2)采用负荷裕度估算方法对上一步筛选出的备选开断线路进行负荷裕度的估算， 并 根据计算结果从大到小进行排序， 并将排序靠前的备选开断线路送入下一步继续分析和计 算； 5.3)该步骤采用连续潮流方法对上一步排序后的备选开断线路进行负荷裕度准确计 算， 并根据计算结果排序， 并将识别结果送入下一步继续分析； 5.4)将上一步的识别结果作为解集合， 从解集合中逐个提取一个开断输电线路方案， 将开断输电线路的系统作为预期基态电力系统的网络结构， 根据输入数据执行开断后电力 系统的预想事故分析计算， 若所有预想事故的负荷裕度都满足式(6)要求， 则保留该开断输 电线路解， 否则从解集合中剔除； 继续。

14、提取下一个开断输电线路方案， 重复执行预想事故的校验， 直到所有解全部校验 完毕。 权利要求书 3/3 页 4 CN 110729697 A 4 增强电压稳定性最佳开断线路的在线识别方法 技术领域 0001 本发明涉及一种增强电压稳定性最佳开断线路的在线识别方法， 属于电力网络结 构优化技术领域。 背景技术 0002 电力系统的电压稳定一直是保证电力系统安全稳定运行的重要任务， 具有重大的 经济意义和社会意义。 尤其是在当前新能源大规模接入下， 电力系统面临更多威胁其安全 稳定运行的挑战， 因此发展电力系统的电压稳定分析与控制的在线方法尤为重要。 0003 传统的电压稳定控制多是采用调节变压器。

15、分接头、 投建无功补偿装置(如： 串/并 联电容、 静止无功补偿器等)、 改变发电机出力等措施， 然而这些控制措施需要花费大量成 本进行安装和维护， 安装后存在长时间处于闲置状态的情况； 而且频繁操作影响设备寿命、 控制操作数目较多、 在实际电力系统中实现复杂； 通常的电压稳定控制也只考虑到基态电 力系统的电压稳定程度， 没有考虑预想事故集的电压稳定程度， 因此需要提出一种经济性 更好、 考虑预想事故集的电压稳定控制措施及在线计算方法。 发明内容 0004 针对以上方法存在的不足， 本发明提出了一种增强电压稳定性最佳开断线路的在 线识别方法， 解决当前既考虑预期基态电力系统， 又计及预想事故集。

16、的电压稳定性的安全 分析与控制问题， 可为电力系统运行人员提供多个开断线路方案， 保障电力系统电压稳定 运行。 0005 本发明解决其技术问题采取的技术方案是： 0006 本发明实施例提供的一种增强电压稳定性最佳开断线路的在线识别方法， 其特征 是， 寻找计及预想事故集的增强电压稳定性最佳开断线路的数学模型的一组最佳开断线路 方案， 所述最佳开断线路方案满足以下条件： 使得所有预想事故集的负荷裕度满足阈值要 求、 断线后预期基态电力系统的负荷裕度最大， 且断线后预期基态电力系统满足运行安全 约束。 0007 作为本实施例一种可能的实现方式， 所述方法包括以下步骤： 0008 建立计及预想事故集。

17、的增强电压稳定性最佳开断线路的数学模型； 0009 执行预期基态电力系统和预想事故的电压稳定性分析； 0010 最严重事故开断线路识别； 0011 预期基态电力系统开断线路识别。 0012 作为本实施例一种可能的实现方式， 所述计及预想事故集的增强电压稳定性最佳 开断线路的数学模型的建立过程具体为： 0013 给定当前电力系统状态、 负荷预测数据、 发电计划和电网维修计划， 一组预想事故 集， 以及一组备选开断线路； 0014 计及预想事故集的增强电压稳定性最佳开断线路的数学模型目标函数为： 说明书 1/9 页 5 CN 110729697 A 5 0015 开断线路后预期基态电力系统的连续潮。

18、流平衡方程为： 0016 断线后预期基态电力系统的安全运行约束为： 0017 0018 0019 所有预想事故电力系统的连续潮流平衡方程为： 0020 0021 所有预想事故后电力系统的负荷裕度限值要求为： 0022 0023 其中， B为节点集合； E为电力系统支路集合； C表示给定的预想事故集； ci为第i个 预想事故， 且ciC；和 b分别表示预想事故ci和预期基态电力系统的负荷裕度； th为预 想事故的负荷裕度限值； Nb为预期基态电力系统开断输电线路后的电力网络； Vi， Vi， min， Vi， max分别表示节点i的电压幅值、 允许的电压下限和上限； S(i， j)和S(i， j。

19、)， max分别表示连接在 节点i与j之间线路上的功率值和允许的功率最大值。 0024 作为本实施例一种可能的实现方式， 所述执行预期基态电力系统和预想事故的电 压稳定性分析具体为： 0025 根据给定数据， 进行预期基态电力系统的负荷裕度计算和预想事故分析， 分别计 算预期基态电力系统和预想事故集中所有预想事故的负荷裕度； 然后选择负荷裕度最低的 预想事故作为最严重事故， 进行最佳开断线路识别计算。 0026 作为本实施例一种可能的实现方式， 所述最严重开断线路识别过程具体为： 0027 根据给定的备选开断线路， 对最严重预想事故进行开断线路识别， 然后选择负荷 裕度满足阈值要求(式(6)的。

20、开断线路作为本步骤的解， 并送入下一步骤。 作为本实施例一 种可能的实现方式， 所述预期基态电力系统开断线路识别过程具体为： 将最严重事故开断 线路识别过程的解作为备选开断线路， 识别出能够使得预期基态电力系统的电压稳定裕度 增大的开断线路， 并按照负荷裕度进行排序； 同时对识别出的解进行快速预想事故分析， 检 验在这些开断线路后预想事故集中所有预想事故的负荷裕度是否满足要求， 如果满足要 求， 则保留该解； 否则从解集合中剔除该解， 然后继续校验下一个解， 直到将所有解校验完 毕。 0028 作为本实施例一种可能的实现方式， 所述最严重事故开断线路识别过程包括以下 步骤： 0029 1)根据。

21、给定的当前电力系统的网络拓扑结构、 负荷预测数据、 预期电力系统的维 修计划、 预期电力系统发电计划、 预想事故集， 备选开断线路等； 0030 2)应用连续潮流方法分析当前电力系统和预期基态电力系统的静态电压稳定性， 得到当前电力系统和预期基态电力系统的电压稳定负荷裕度和鞍结点分岔点电压幅值、 雅 可比矩阵零特征根对应的左特征向量等信息； 说明书 2/9 页 6 CN 110729697 A 6 0031 3)执行预想事故分析， 对所有预想事故进行负荷裕度计算； 0032 4)如果存在任何一个预想事故的负荷裕度不满足式(6)阈值要求， 则求解最严重 事故开断线路识别问题， 继续向下执行； 否。

22、则转入预期基态电力系统开断线路识别问题的 求解。 0033 作为本实施例一种可能的实现方式， 所述步骤4具体包括以下步骤： 0034 4.1)选择负荷裕度最小的预想事故作为最严重预想事故， 并提取最严重预想事故 的鞍结点分岔点电压幅值、 雅可比矩阵零特征根对应的左特征向量和各支路的功率值； 0035 4.2)采用灵敏度方法对所有备选开断线路进行快速扫描， 灵敏度计算方法为： 0036 0037其中，和分别为最严重预想事故系统c的线路i-j开断前 从节点i流向节点j的有功功率和无功功率；和分别为最严重预想事故系统c的中线 路i-j开断前从节点j流向节点i的有功功率和无功功率； c为最严重预想事故。

23、系统c在鞍 结点分岔点处雅可比矩阵零特征根对应的非零左特征向量；分别为 特征向量c在对应母线i有功功率平衡方程、 母线i无功功率平衡方程、 母线j有功功率平 衡方程、 母线j无功功率平衡方程位置的元素； 0038 对全部备选开断线路逐个计算灵敏度， 并将灵敏度大于等于零的开断线路送入下 一步继续计算； 0039 4.3)采用负荷裕度估算方法对上一步筛选出的备选开断线路进行计算和排序； 0040 对筛选出的全部开断线路逐个估算负荷裕度， 并根据估算值对所有备选开断线路 按负荷裕度从大到小进行排序， 并将排序靠前的备选开断线路送入下一步骤； 同时将负荷 裕度估算值小于预想事故负荷裕度阈值的开断线路。

24、剔除； 0041 4.4)采用连续潮流方法对上一步排序后的备选开断输电线路逐个进行负荷裕度 准确计算， 一直计算到首个预想事故负荷裕度不满足阈值要求的开断线路解； 计算后将能 够使得严重预想事故负荷裕度大于 th的开断输电线路保留下来， 并送入下一步进一步分 析； 0042 4.5)如果存在开断输电线路解， 可以使得最严重预想事故的负荷裕度大于 th， 则 转入预期基态电力系统开断线路识别过程； 否则输出结果。 0043 作为本实施例一种可能的实现方式， 所述预期基态电力系统开断线路识别过程包 括以下步骤： 0044 5)将第4步的解作为本步骤的备选开断输电线路， 执行预期基态电力系统开断线 。

25、路识别问题的求解， 即预期基态电力系统开断线路识别。 0045 作为本实施例一种可能的实现方式， 所述步骤5具体包括以下步骤： 0046 5.1)该步骤采用灵敏度指标对备选开断线路进行筛选， 灵敏度指标计算方法如 下： 0047 0048其中，为开断输电线路i-j造成的预期基态电力系统负荷裕度的变化量； 说明书 3/9 页 7 CN 110729697 A 7 b为预期基态电力系统在鞍结点分岔点处雅可比矩阵零特征根对应的 非零左特征向量；分别为特征向量b在对应母线i有功功率平衡方 程、 母线i无功功率平衡方程、 母线j有功功率平衡方程、 母线j无功功率平衡方程位置的元 素； 0049 对备选开。

26、断线路逐个计算灵敏度， 并将灵敏度大于等于零的开断输电线路送入下 一步骤继续计算； 0050 5.2)采用负荷裕度估算方法对上一步筛选出的备选开断线路进行负荷裕度的估 算， 并根据计算结果从大到小进行排序， 并将排序靠前的备选开断线路送入下一步继续分 析和计算； 0051 5.3)该步骤采用连续潮流方法对上一步排序后的备选开断线路进行负荷裕度准 确计算， 并根据计算结果排序， 并将识别结果送入下一步继续分析； 0052 5.4)将上一步的识别结果作为解集合， 从解集合中逐个提取一个开断输电线路方 案， 将开断输电线路的系统作为预期基态电力系统的网络结构， 根据输入数据执行开断后 电力系统的预想。

27、事故分析计算， 若所有预想事故的负荷裕度都满足式(6)要求， 则保留该开 断输电线路解， 否则从解集合中剔除； 0053 继续提取下一个开断输电线路方案， 继续执行预想事故的校验， 直到所有解全部 校验完毕。 0054 作为本实施例一种可能的实现方式， 所述方法还包括以下步骤： 0055 输出结果， 输出的结果包括所有有效开断输电线路解、 预期基态电力系统的负荷 裕度、 预想事故集分析结果、 最小负荷裕度的预想事故。 0056 本发明实施例的技术方案可以具有的有益效果如下： 0057 本发明实现了增强预期基态电力系统电压稳定性， 并使得所有预想事故的电压稳 定程度满足用户预定要求的在线识别方法。

28、， 解决了当前既考虑预期基态电力系统， 又计及 预想事故集的电压稳定性的安全分析与控制问题， 可为电力系统运行人员提供多组开断线 路方案， 保障了电力系统电压稳定运行。 0058 本发明根据实时电力系统数据、 短期预测数据(包括电力系统各节点预测负荷、 发 电计划、 维修计划)和预想事故集， 通过计算选择有效的开断输电线路， 从而优化电力网络 结构， 在确保所有预想事故满足最低电压稳定裕度限值上， 最大化预期基态电力系统的静 态电压稳定性。 0059 本发明同时考虑了预期基态电力系统和预想事故集的电压稳定性， 提出了满足预 想事故裕度要求的最佳开断线路识别数学模型， 模型上考虑了电力系统实时运。

29、行情况和安 全运行要求； 计算方法上提出了一种基于分解思想的分解计算方法， 将原问题计算难度大 幅降低， 避免了重复采用连续潮流方法的计算方式， 计算速度快， 提出了一种快速开断线路 识别方法， 可为增强电力系统的电压稳定提供运行指导。 附图说明： 0060 图1是根据一示例性实施例示出的一种增强电压稳定性最佳开断线路的在线识别 说明书 4/9 页 8 CN 110729697 A 8 方法的流程图； 0061 图2是根据一示例性实施例示出的一种增强电压稳定性最佳开断线路的在线识别 方法整体框图； 0062 图3是根据一示例性实施例示出的另一种增强电压稳定性最佳开断线路的在线识 别方法的具体流。

30、程图； 0063 图4是开断输电线路前后， 预期基态电力系统的P-V曲线对比图； 0064 图5是开断输电线路前后， 所有预想事故负荷裕度对比图。 具体实施方式 0065 下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明： 0066 为能清楚说明本方案的技术特点， 下面通过具体实施方式， 并结合其附图， 对本发 明进行详细阐述。 下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结 构。 为了简化本发明的公开， 下文中对特定例子的部件和设置进行描述。 此外， 本发明可以 在不同例子中重复参考数字和/或字母。 这种重复是为了简化和清楚的目的， 其本身不指示 所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。。

31、 应当注意， 在附图中所图示的部件不一定按比例 绘制。 本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。 0067 本发明实施例提供的一种增强电压稳定性最佳开断线路的在线识别方法， 其特征 是， 寻找计及预想事故集的增强电压稳定性最佳开断线路的数学模型的一组最佳开断线路 方案， 所述最佳开断线路方案满足以下条件： 使得所有预想事故集的负荷裕度满足阈值要 求、 断线后预期基态电力系统的负荷裕度最大， 且断线后的预期电力系统满足运行安全约 束。 0068 图1是根据一示例性实施例示出的一种增强电压稳定性最佳开断线路的在线识别 方法的流程图。 如图1所示， 本发明实施例提供的一。

32、种增强电压稳定性最佳开断线路的在线 识别方法包括以下步骤： 0069 建立计及预想事故集的增强电压稳定性最佳开断线路的数学模型； 0070 执行预期基态电力系统和预想事故的电压稳定性分析： 根据给定数据， 进行预期 基态电力系统的负荷裕度计算和预想事故分析， 分别计算预期基态电力系统和预想事故集 中所有预想事故的负荷裕度； 然后选择负荷裕度最低的预想事故作为最严重事故， 进行最 佳开断线路识别计算； 0071 最严重事故开断线路识别： 根据给定的备选开断线路， 对最严重预想事故进行开 断线路识别， 然后选择负荷裕度满足阈值要求(式(6)的开断线路作为本步骤的解， 并送入 下一步骤； 0072 。

33、预期基态电力系统开断线路识别： 将最严重预想事故开断线路识别过程的解作为 备选开断线路， 识别出能够使得预期基态电力系统的电压稳定裕度最大的开断线路； 同时 对识别出的解进行快速预想事故分析， 检验在这些开断线路后预想事故集中所有预想事故 的负荷裕度是否满足阈值要求， 若满足， 则保留该解； 否则从解集合中剔除该解， 然后继续 校验下一个解， 直到将所有解校验完毕。 0073 作为本实施例一种可能的实现方式， 所述方法还包括以下步骤： 0074 输出结果， 输出的结果包括所有有效开断输电线路解、 预期基态电力系统的负荷 说明书 5/9 页 9 CN 110729697 A 9 裕度、 预想事故。

34、集分析结果、 最小负荷裕度的预想事故。 0075 作为本实施例一种可能的实现方式， 所述计及预想事故集的增强电压稳定性最佳 开断线路的数学模型的建立过程具体为： 0076 给定当前电力系统状态、 负荷预测数据、 发电计划和电网维修计划， 一组预想事故 集， 以及一组备选开断线路； 计及预想事故集的增强电压稳定性最佳开断线路的数学模型 目标函数为： 0077 0078 开断线路后预期基态电力系统的连续潮流平衡方程为： 0079 0080 断线后预期基态电力系统的安全运行约束为： 0081 0082 0083 所有预想事故电力系统的连续潮流平衡方程为： 0084 0085 所有预想事故后电力系统的。

35、负荷裕度限值要求为： 0086 0087 其中， B为节点集合； E为电力系统支路集合； C表示给定的预想事故集； ci为第i个 预想事故， 且ciC；和 b分别表示预想事故ci和预期基态电力系统的负荷裕度； th为预 想事故的负荷裕度限值； Nb为预期基态电力系统开断输电线路后的电力网络； Vi， Vi， min， Vi， max分别表示节点i的电压幅值、 允许的电压下限和上限； S(i， j)和S(i， j)， max分别表示连接在 节点i与j之间线路上的功率值和允许的功率最大值。 0088 式(1)-(6)是计及预想事故集的电压稳定增强最佳开断线路的数学模型。 该模型 描述的是， 寻找一。

36、组最佳开断线路， 能够使得所有预想事故集的负荷裕度满足阈值要求、 断 线后预期基态电力系统的负荷裕度最大， 且断线后预期电力系统满足运行安全约束。 0089 计及预想事故集的增强电压稳定性最佳开断线路在线识别方法分两个问题进行 求解， 如图2所示， 该两个问题分别为： 0090 子问题为最严重事故开断线路识别。 根据预想事故分析结果， 选择负荷裕度最低 的预想事故作为最严重事故， 进行最佳开断线路识别计算。 0091 主问题为预期基态电力系统开断线路识别。 该阶段将子问题的解作为备选开断线 路， 识别出能够使得预期基态电力系统的电压稳定裕度最大的开断线路； 同时对识别出的 解进行快速预想事故分。

37、析， 检验在这些开断线路后预想事故集中所有预想事故的负荷裕度 是否满足阈值要求(即公式(6)。 若满足要求， 则保留该解； 否则从解集合中剔除该解， 然后 继续校验下一个解， 直到将所有解校验完毕。 0092 作为本实施例一种可能的实现方式， 如图3所示， 所述最严重事故开断线路识别过 程包括以下步骤： 说明书 6/9 页 10 CN 110729697 A 10 0093 1.根据给定的当前电力系统的网络拓扑结构、 负荷预测数据、 预期电力系统的维 修计划、 预期电力系统发电计划、 预想事故集、 备选开断线路等； 0094 2.应用连续潮流方法计算当前电力系统和预期基态电力系统的静态电压稳定。

38、性， 得到当前电力系统和预期基态电力系统的电压稳定负荷裕度和鞍结点分岔点电压幅值、 雅 可比矩阵零特征根对应的左特征向量等信息； 0095 3.执行预想事故分析， 对所有预想事故进行负荷裕度计算； 0096 4.如果存在任何一个预想事故的负荷裕度不满足式(6)要求， 则求解最严重事故 开断线路识别问题， 继续向下执行； 否则转入第5步进行预期基态电力系统开断线路识别问 题的求解。 0097 4.1选择负荷裕度最小的预想事故作为最严重预想事故， 并提取最严重预想事故 的鞍结点分岔点电压幅值、 雅可比矩阵零特征根对应的左特征向量和各支路的功率值； 0098 4.2该步骤采用灵敏度方法对所有备选开断。

39、线路进行快速扫描， 灵敏度计算方法 为： 0099 0100其中，和分别为最严重预想事故系统c的线路i-j开断前 从节点i流向节点j的有功功率和无功功率；和分别为最严重预想事故系统c的中线 路i-j开断前从节点j流向节点i的有功功率和无功功率； c为最严重预想事故系统c在鞍 结点分岔点处雅可比矩阵零特征根对应的非零左特征向量；分别为 特征向量c在对应母线i有功功率平衡方程、 母线i无功功率平衡方程、 母线j有功功率平 衡方程、 母线j无功功率平衡方程位置的元素； 0101 对全部备选开断线路逐个计算灵敏度， 并将灵敏度大于等于零的开断线路送入下 一步继续计算； 0102 4.3采用负荷裕度估算。

40、方法对上一步筛选出的备选开断线路进行计算和排序； 0103 对筛选出的全部开断线路逐个估算负荷裕度， 并根据估算值对所有备选开断线路 按负荷裕度从大到小进行排序， 并将排序靠前的备选开断线路送入下一步骤； 同时将负荷 裕度估算值小于预想事故负荷裕度阈值的开断线路剔除； 0104 4.4采用连续潮流方法对上一步排序后的备选开断输电线路逐个进行负荷裕度准 确计算， 一直计算到首个预想事故负荷裕度不满足阈值要求的开断线路解； 计算后将能够 使得最严重预想事故负荷裕度大于 th的开断输电线路保留下来， 并送入下一步进一步分 析； 0105 4.5如果存在开断输电线路解， 可以使得最严重预想事故的负荷裕。

41、度大于 th， 则转 入预期基态电力系统开断线路识别过程； 否则输出结果。 0106 作为本实施例一种可能的实现方式， 如图3所示， 所述预期基态电力系统开断线路 识别过程包括以下步骤： 0107 5.将第4步的解作为本步骤的备选开断输电线路， 执行预期基态电力系统开断线 路识别问题的求解， 即预期基态电力系统开断线路识别。 说明书 7/9 页 11 CN 110729697 A 11 0108 5.1该步骤采用灵敏度指标对备选开断线路进行筛选， 灵敏度指标计算方法如下： 0109 0110其中，为开断输电线路i-j造成的预期基态电力系统负荷裕度的变化量； b为预期基态电力系统在鞍结点分岔点处。

42、雅可比矩阵零特征根对应的 非零左特征向量；分别为特征向量b在对应母线i有功功率平衡方 程、 母线i无功功率平衡方程、 母线j有功功率平衡方程、 母线j无功功率平衡方程位置的元 素； 0111 对备选开断线路逐个计算灵敏度， 并将灵敏度大于等于零的开断输电线路送入下 一步骤继续计算； 0112 5.2采用负荷裕度估算方法对上一步筛选出的备选开断线路进行负荷裕度的估 算， 并根据计算结果从大到小进行排序， 并将排序靠前的备选开断线路送入下一步继续分 析和计算； 0113 5.3该步骤采用连续潮流方法对上一步排序后的备选开断线路进行负荷裕度准确 计算， 并根据计算结果排序， 并将识别结果送入下一步继。

43、续分析； 0114 5.4将上一步的识别结果作为解集合， 从解集合中逐个提取一个开断输电线路方 案， 将开断输电线路的系统作为预期基态电力系统的网络结构， 根据输入数据执行开断后 电力系统的预想事故分析计算， 若所有预想事故的负荷裕度都满足式(6)要求， 则保留该开 断输电线路解， 否则从解集合中剔除； 0115 继续提取下一个开断输电线路方案， 重复执行预想事故的校验， 直到所有解全部 校验完毕。 0116 本发明采用IEEE118节点电力系统算例计算， 数据来源于IEEE标准算例。 仿真验证 中， 69号节点为平衡节点， 每条线路的热极限定为500MVA， 算例中的175条输电线路(不包括。

44、 9条辐射型线路)均作为备选开断输电线路。 预测数据： 区域2的39个负荷在当前基态电力系 统的基础上增加10， 负荷增量采用1号节点、 4号节点和31号节点的发电机出力调整满足， 分别出力为75.71， 54.08和86.52MW。 预期基态电力系统负荷裕度为 b11.7039， 预想事故 集的负荷裕度要求为 th8.0， 预想事故集共175个故障。 首先经过计算， 最严重预想事故为 线路37-39断开， 其负荷裕度为 c7.5666。 0117 求解子问题时， 175条备选开断输电线路中有61条线路的加权灵敏度为正， 因此这 61条备选开断线路送入第4.3步进行排序。 最后有6条备选开断输。

45、电线路可以使得严重预想 事故的负荷裕度满足要求， 如表1第2列所示。 0118 表1 算例仿真结果： 说明书 8/9 页 12 CN 110729697 A 12 0119 0120 求解主问题时， 首先执行灵敏度计算， 备选开断线路30-17因灵敏度为负被剔除， 剩余5条备选开断输电线路送入第5.2和5.3步， 计算结果列于表1第4、 5、 6列。 最后仅有一个 备选开断输电线路15-17经过校验， 满足预想事故裕度要求。 因此开断输电线路15-17为该 算例的解。 开断输电线路15-17前后， 预期基态电力系统的PV曲线如图4所示， 开断前后， 所 有预想事故的负荷裕度如图5所示。 012。

46、1 从图4和图5中可以看出， 开断输电线路15-17后， 预期基态电力系统负荷裕度从 11 .7039提高到11.8797， 提高了1.5； 最严重预想事故的负荷裕度从7.5666提高到 9.0483， 提高了19.58； 并且所有预想事故的负荷裕度均满足预定要求。 0122 本发明提出的基于分解思想的在线识别方法， 通过分别求解子问题(最严重预想 事故开断线路识别)和主问题(预期基态电力系统开断线路识别)。 根据给定电力系统实时 数据和预测数据， 首先进行预期基态电力系统的负荷裕度计算和预想事故分析， 分别估算 基态电力系统和预想事故集中所有预想事故的负荷裕度， 选择负荷裕度最低的预想事故作。

47、 为最严重预想事故， 然后进行最佳开断线路识别计算； 然后将子问题的解作为备选开断输 电线路， 识别出能够使得预期基态电力系统的电压稳定裕度最大的开断线路， 最后所有识 别出的开断方案进行预想事故分析， 检验在这些开断输电线路后预想事故集中所有事故的 负荷裕度是否满足负荷裕度要求(即公式(6)。 如果满足要求， 则保留该解； 否则删除该解， 然后继续校验下一个解， 直到将所有解校验完毕。 电压稳定控制措施为开断当前运行的输 电线路， 能够增强预期基态电力系统的电压稳定， 并使得预想事故集所有预想事故的电压 稳定程度满足用户预定要求， 不仅降低了原问题的求解难度， 而且提高了计算速度。 0123。

48、 本发明基于分解的思想， 将原问题分解为两个问题进行求解和计算， 摆脱了开断 线路和预想事故逐个分析的大量计算， 克服了单一采用连续潮流方法详细计算的速度慢的 问题， 并且可以给出多种开断线路方案， 开断线路后的预期基态电力系统满足静态安全运 行要求， 尤其适合大规模电力系统考虑预想事故集的电网拓扑优化的在线计算和分析。 0124 以上所述只是本发明的优选实施方式， 对于本技术领域的普通技术人员来说， 在 不脱离本发明原理的前提下， 还可以做出若干改进和润饰， 这些改进和润饰也被视作为本 发明的保护范围。 说明书 9/9 页 13 CN 110729697 A 13 图1 图2 说明书附图 1/4 页 14 CN 110729697 A 14 图3 说明书附图 2/4 页 15 CN 110729697 A 15 图4 说明书附图 3/4 页 16 CN 110729697 A 16 图5 说明书附图 4/4 页 17 CN 110729697 A 17 。