CN109066650A - 电力系统脆弱性评估方法及终端设备 - Google Patents

电力系统脆弱性评估方法及终端设备 Download PDF

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Abstract

本发明适用于电力系统技术领域，提供了一种电力系统脆弱性评估方法及终端设备，所述方法包括：根据线路故障后电力系统所有传输路径的权重和长度，以及传输的有功功率总量，确定系统平均传输电气距离；根据线路故障后和故障前负荷节点的电压，确定系统局部电压变化量；根据线路故障后和故障前发电机节点的无功出力，以及发电机节点的无功容量，确定系统局部无功变化量；根据线路故障后和故障前节点的可靠性指标，确定系统可靠性指标；根据平均传输电气距离、局部电压变化量、局部无功变化量和可靠性指标，确定脆弱度，定位系统的薄弱环节，可以解决现有脆弱性评估忽略拓扑链接的电气特性和实际物理意义的问题，有效定位电力系统薄弱环节。

Description

电力系统脆弱性评估方法及终端设备
技术领域
本发明属于电力系统技术领域，尤其涉及一种电力系统脆弱性评估方法及终端设备。
背景技术
根据特高压电网规划方案，电网将通过特高压实现交流同步互联，电网互联的格局即将形成。特高压电网互联后，现有500kV、220kV主网网架结构也将随之改变。特别地，伴随着特高压落地，电网的演化与发展模式也将受到影响，电网的结构与运行方式日趋复杂。
复杂网络理论是分析电网结构和演化的有效工具。20世纪60年代Erdōs和Rényi共同创立的随机图理论。标志着人们开始了对复杂网络的研究，二人提出的ER随机网络模型也成为了研究复杂网络的基本模型。随后，Watts和Strogatz建立了小世界网络模型，揭示了小世界特性这一在实际网络中存在的重要特性，并说明了少量的随机连接会对网络拓扑结构产生重大的影响。Barabasi和Albert揭示了实际网络的无标度性质，并建立了一个无标度网络模型，揭示了增长和择优机制在复杂系统自组织演化过程中的普遍性。至此，复杂网络理论成为科学研究热点，受到物理学、生物学等学科的广泛关注。复杂网络实际上是各种实际系统的拓扑抽象，复杂网络理论则是从统计的角度考察网络中节点和边的性质，这些性质的不同意味着网络内部结构的不同，而网络内部结构的不同将导致系统功能有所差异。目前，研究者提出的复杂网络的主要特征有度、度分布、平均路径长度、聚类系数、介数等，可以从各个侧面反映实际网络的结构特征，并以此为基础分析其网络性能。复杂网络理论模型构造简洁，从研究对象的实际拓扑连接关系出发，通过复杂网络理论工具，分析对象的系统脆弱性等物理特性，评估效率高。但是，在对电力系统的分析过程中，复杂网络理论需要对电网进行简化，忽略了拓扑链接的电气特性和实际物理意义，导致评估结果不能真实反映实际。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种电力系统脆弱性评估方法及终端设备，解决现有脆弱性评估忽略拓扑链接的电气特性和实际物理意义的问题，有效定位电力系统薄弱环节。
本发明实施例的第一方面提供了一种电力系统脆弱性评估方法，包括：
根据线路故障后电力系统所有传输路径的权重和长度，以及传输的有功功率总量，确定所述电力系统的平均传输电气距离；
根据线路故障后和故障前负荷节点的电压，确定所述电力系统的局部电压变化量，其中，所述负荷节点为线路故障后电压下降量超过预设电压阈值的负荷节点；
根据线路故障后和故障前发电机节点的无功出力，以及发电机节点的无功容量，确定所述电力系统的局部无功变化量，其中，所述发电机节点为线路故障后无功出力增加量超过其无功容量预设倍数的发电机节点；
根据线路故障后和故障前节点的可靠性指标，确定所述电力系统的可靠性指标；
根据所述平均传输电气距离、所述局部电压变化量、所述局部无功变化量和所述可靠性指标，确定所述电力系统的脆弱度；
根据所述电力系统的脆弱度定位所述电力系统的薄弱环节。
本发明实施例的第二方面提供了一种电力系统脆弱性评估装置，包括：
平均传输电气距离确定单元，用于根据线路故障后电力系统所有传输路径的权重和长度，以及传输的有功功率总量，确定所述电力系统的平均传输电气距离；
局部电压变化量确定单元，用于根据线路故障后和故障前负荷节点的电压，确定所述电力系统的局部电压变化量，其中，所述负荷节点为线路故障后电压下降量超过预设电压阈值的负荷节点；
局部无功变化量确定单元，用于根据线路故障后和故障前发电机节点的无功出力，以及发电机节点的无功容量，确定所述电力系统的局部无功变化量，其中，所述发电机节点为线路故障后无功出力增加量超过其无功容量预设倍数的发电机节点；
可靠性指标确定单元，用于根据线路故障后和故障前节点的可靠性指标，确定所述电力系统的可靠性指标；
脆弱度确定单元，用于根据所述平均传输电气距离、所述局部电压变化量、所述局部无功变化量和所述可靠性指标，确定所述电力系统的脆弱度；
系统薄弱环节定位单元，用于根据所述电力系统的脆弱度定位所述电力系统的薄弱环节。
本发明实施例的第三方面提供了一种电力系统脆弱性评估终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述方法的步骤。
本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述方法的步骤。
本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本发明实施例在线路故障后，根据电力系统所有传输路径的权重和长度，以及传输的有功功率总量，确定电力系统的平均传输电气距离，再根据线路故障后和故障前负荷节点的电压，确定电力系统的局部电压变化量，根据线路故障后和故障前发电机节点的无功出力，以及发电机节点的无功容量，确定电力系统的局部无功变化量，根据线路故障后和故障前节点的可靠性指标，确定电力系统的可靠性指标，最后根据上述平均传输电气距离、局部电压变化量、局部无功变化量和可靠性指标，确定电力系统的脆弱度，根据电力系统的脆弱度定位电力系统的薄弱环节，解决了现有脆弱性评估欠缺对电气元件及电力系统实际物理意义考虑的问题，从支路、电气路径及系统三个方面，将电力系统可靠性评估结果应用于脆弱性评估中，不仅考虑了支路、电气路径在拓扑连接关系中的重要性，更考虑了这些电气元件自身的可靠度，以及故障后对系统及其他元件可靠性造成的影响，使脆弱性评估的结果可以体现实际电力系统的真实问题，同时分析系统薄弱环节，提升可靠性水平，可以进一步指导电网的后期升级改造，应用于电网规划及运行阶段。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种电力系统脆弱性评估方法的示意流程图；
图2是本发明实施例提供的一种电力系统脆弱性评估装置示意性框图；
图3是本发明另一实施例提供的一种电力系统脆弱性评估装置示意性框图；
图4是本发明实施例提供的一种电力系统脆弱性评估终端设备的示意性框图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
参见图1，图1是本发明实施例提供的一种电力系统脆弱性评估方法的示意流程图，在该实施例中，以终端的角度触发为例进行说明，这里，终端可以为智能手机、平板电脑等移动终端。如图1所示，在该实施例中，终端的处理过程可以包括以下步骤：
S101：根据线路故障后电力系统所有传输路径的权重和长度，以及传输的有功功率总量，确定所述电力系统的平均传输电气距离。
这里，平均传输电气距离为传输路径的加权长度和除以系统传输的有功功率总量的商，其中，传输路径的加权长度和LT定义为所有传输路径的权重和长度的乘积之和。在电力系统中，发电机节点一般向多个负荷提供有功功率，负荷节点一般从多台发电机节点吸收有功功率，传输路径中经历的各条边的可靠性程度也各不相同，传输路径的权重难以唯一确定。为了回避这一困难，将传输路径加权长度和转换为线路的加权长度和，具体推导如下：
其中，下标r指任意一条传输路径，下标l指任意一条线路，l(r)指传输路径r经过的所有线路，r(l)指所有经过线路l的传输路径。pr指传输路径r传输的有功功率；pl指线路l传输的有功功率，即等于所有经过线路l的传输路径传输的有功功率之和；wr、wl分别表示路径r、线路l的可靠度的倒数，与路径、线路的长度有关。
S102：根据线路故障后和故障前负荷节点的电压，确定所述电力系统的局部电压变化量，其中，所述负荷节点为线路故障后电压下降量超过预设电压阈值的负荷节点。
具体地，预设电压阈值可以根据实际需要设置，例如线路l故障后，负荷节点s的电压下降超过α1，则认为此负荷节点受到显著影响，计算故障后和故障前负荷节点s的电压差值的绝对值，根据计算得到的负荷节点s的电压差值的绝对值确定电力系统的局部电压变化量。
S103：根据线路故障后和故障前发电机节点的无功出力，以及发电机节点的无功容量，确定所述电力系统的局部无功变化量，其中，所述发电机节点为线路故障后无功出力增加量超过其无功容量预设倍数的发电机节点。
这里，预设倍数可以根据实际需要设置，例如线路l故障后，发电机g无功出力增加量超过其无功容量的α2倍，则认为此发电机节点受到显著影响，计算故障后和故障前发电机g的无功出力的差值，再计算该差值与发电机g的无功容量的比值，根据该比值确定电力系统的局部无功变化量。
S104：根据线路故障后和故障前节点的可靠性指标，确定所述电力系统的可靠性指标。
具体地，计算故障后和故障前节点v的可靠性指标的差值，根据该差值确定电力系统的可靠性指标。这里的可靠性指标，可以用线路故障后造成的失负荷概率、电量不足期望值大小衡量。其中，上述节点为在线路故障后，节点可靠性指标出现变化的所有节点。
S105：根据所述平均传输电气距离、所述局部电压变化量、所述局部无功变化量和所述可靠性指标，确定所述电力系统的脆弱度。
这里，根据第l条线路的可靠度，即线路正常工作的概率，以及第l条线路故障后的平均传输电气距离、局部电压变化量、局部无功变化量和可靠性指标，计算第l条线路的脆弱度。
S106：根据所述电力系统的脆弱度定位所述电力系统的薄弱环节。
从以上描述可知，本发明电力系统脆弱性评估方法，解决了现有脆弱性评估欠缺对电气元件及电力系统实际物理意义考虑的问题，从支路、电气路径及系统三个方面，将电力系统可靠性评估结果应用于脆弱性评估中，不仅考虑了支路、电气路径在拓扑连接关系中的重要性，更考虑了这些电气元件自身的可靠度，以及故障后对系统及其他元件可靠性造成的影响，使脆弱性评估的结果可以体现实际电力系统的真实问题，同时分析系统薄弱环节，提升可靠性水平，可以进一步指导电网的后期升级改造，应用于电网规划及运行阶段。
此外，在一个具体示例中，上述电力系统脆弱性评估方法还包括：
若线路故障后所述电力系统产生多个连通子网，则确定产生的多个连通子网中最大的连通子网；
所述根据线路故障后电力系统所有传输路径的权重和长度，以及传输的有功功率总量，确定所述电力系统的平均传输电气距离包括：
根据线路故障后所述最大的连通子网所有传输路径的权重和长度，以及传输的有功功率总量，确定所述平均传输电气距离。
这里，如果故障后产生了多个连通子网，则仅评估最大连通子网的平均传输电气距离，简单、方便，加快后续处理。
此外，在一个具体示例中，上述电力系统脆弱性评估方法还包括：
根据表达式确定所述平均传输电气距离La，其中，pl表示线路l的权重，wl表示线路l的长度，Pv表示节点v吸收的有功功率，V指表示所述电力系统的所有节点的集合。
这里，其中，pl表示线路l的权重，即传输的有功功率；wl表示线路l的长度，即线路电抗，Pv指节点v吸收的有功功率，V指所有节点的集合，LT表示传输路径的加权长度和。
此外，在一个具体示例中，上述电力系统脆弱性评估方法还包括：
根据表达式确定所述局部电压变化量Dv，其中，Us和Us0分别表示故障后和故障前负荷节点s的电压，S(l)表示受线路l故障影响的负荷节点集合，其中，所述负荷节点集合中的各个负荷节点在线路l故障后电压下降量超过预设电压阈值。
这里，Dv反映局部电压变化量，即
其中，Us和Us0分别指故障后和故障前负荷节点s的电压(标幺值)，S(l)指受线路l故障影响显著的负荷节点集合。如果线路l故障后，负荷节点s的电压下降超过α1，则认为此负荷节点受到显著影响，即S(l)＝{s|Us0-Us>α1}。
此外，在一个具体示例中，上述电力系统脆弱性评估方法还包括：
根据表达式确定所述局部无功变化量Dq，其中，Qg和Qg0分别表示故障后和故障前发电机节点g的无功出力，Qgmax表示发电机节点g的无功容量，G(l)表示受线路l故障影响的发电机节点集合，其中，所述发电机节点集合中的各个发电机节点在线路l故障后无功出力增加量超过其无功容量预设倍数。
这里，Dq反映局部无功变化量，即
其中，G(l)指受线路l故障影响显著的发电机节点集合。Qg和Qg0分别指故障后和故障前发电机g的无功出力，Qgmax指发电机g的无功容量。如果线路l故障后，发电机无功出力增加量超过其无功容量的α2倍，则认为此发电机节点受到显著影响，即G(l)＝{g|(Qg-Qg0)/Qgmax>α2}。
此外，在一个具体示例中，上述电力系统脆弱性评估方法还包括：
根据表达式确定所述可靠性指标Rl，其中，Rv和Rv0分别表示故障后和故障前节点v的可靠性指标，这里的可靠性指标主要为节点的失负荷概率、电量不足期望值，可通过常规可靠性评估算法计算得到，V(l)表示受线路l故障影响的节点集合。
这里，指标Rl表示线路l故障造成的可靠性指标
其中，V(l)是可靠性受线路l影响的集合，Rv与Rv0分别为故障后和故障前节点v的可靠性指标。这里的可靠性指标，可以用线路故障后造成的系统失负荷量大小衡量。
此外，在一个具体示例中，上述电力系统脆弱性评估方法还包括：
根据表达式确定第l条线路的脆弱度IVl，其中，rel(l)表示第l条线路的可靠度，表示归一化的第l条线路故障后的平均传输电气距离，表示归一化的第l条线路故障后的局部电压变化量，表示归一化的第l条线路故障后的局部无功变化量，表示归一化的第l条线路故障后的可靠性指标。
这里，将归一化指标的加权和定义为综合脆弱度指标，其表达式如下
其中，IVl表示第l条线路的脆弱度，rel(l)表示第l条线路的可靠度，表示线路正常工作的概率；和分别表示第l条线路故障后归一化的La、Dv、Dq和Rl指标。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
对应于上文实施例所述的电力系统脆弱性评估方法，图2示出了本发明实施例提供的一种电力系统脆弱性评估装置的示意性框图。本实施例的电力系统脆弱性评估装置200包括的各单元用于执行图1对应的实施例中的各步骤，具体请参阅图1及图1对应的实施例中的相关描述，此处不赘述。本实施例的电力系统脆弱性评估装置200包括平均传输电气距离确定单元201、局部电压变化量确定单元202、局部无功变化量确定单元203、可靠性指标确定单元204、脆弱度确定单元205及系统薄弱环节定位单元206。
其中，平均传输电气距离确定单元201，用于根据线路故障后电力系统所有传输路径的权重和长度，以及传输的有功功率总量，确定所述电力系统的平均传输电气距离。局部电压变化量确定单元202，用于根据线路故障后和故障前负荷节点的电压，确定所述电力系统的局部电压变化量，其中，所述负荷节点为线路故障后电压下降量超过预设电压阈值的负荷节点。局部无功变化量确定单元203，用于根据线路故障后和故障前发电机节点的无功出力，以及发电机节点的无功容量，确定所述电力系统的局部无功变化量，其中，所述发电机节点为线路故障后无功出力增加量超过其无功容量预设倍数的发电机节点。可靠性指标确定单元204，用于根据线路故障后和故障前节点的可靠性指标，确定所述电力系统的可靠性指标。脆弱度确定单元205，用于根据所述平均传输电气距离、所述局部电压变化量、所述局部无功变化量和所述可靠性指标，确定所述电力系统的脆弱度。系统薄弱环节定位单元206，用于根据所述电力系统的脆弱度定位所述电力系统的薄弱环节。
从以上描述可知，本发明实施例电力系统脆弱性评估装置，解决了现有脆弱性评估欠缺对电气元件及电力系统实际物理意义考虑的问题，从支路、电气路径及系统三个方面，将电力系统可靠性评估结果应用于脆弱性评估中，不仅考虑了支路、电气路径在拓扑连接关系中的重要性，更考虑了这些电气元件自身的可靠度，以及故障后对系统及其他元件可靠性造成的影响，使脆弱性评估的结果可以体现实际电力系统的真实问题，同时分析系统薄弱环节，提升可靠性水平，可以进一步指导电网的后期升级改造，应用于电网规划及运行阶段。
参见图3，图3是本发明另一实施例提供的另一种电力系统脆弱性评估装置的示意性框图。本实施例的电力系统脆弱性评估装置300包括平均传输电气距离确定单元301、局部电压变化量确定单元302、局部无功变化量确定单元303、可靠性指标确定单元304、脆弱度确定单元305、系统薄弱环节定位单元306和连通子网确定单元307。
其中，平均传输电气距离确定单元301、局部电压变化量确定单元302、局部无功变化量确定单元303、可靠性指标确定单元304、脆弱度确定单元305及系统薄弱环节定位单元306具体请参阅图2及图2对应的实施例中平均传输电气距离确定单元201、局部电压变化量确定单元202、局部无功变化量确定单元203、可靠性指标确定单元204、脆弱度确定单元205及系统薄弱环节定位单元206的相关描述，此处不赘述。
进一步的，所述电力系统脆弱性评估装置300还包括连通子网确定单元307。
其中，连通子网确定单元307，用于若线路故障后所述电力系统产生多个连通子网，则确定产生的多个连通子网中最大的连通子网。所述平均传输电气距离确定单元301还用于，根据线路故障后所述最大的连通子网所有传输路径的权重和长度，以及传输的有功功率总量，确定所述平均传输电气距离。
进一步的，平均传输电气距离确定单元301还用于，根据表达式确定所述平均传输电气距离La，其中，pl表示线路l的权重，wl表示线路l的长度，Pv表示节点v吸收的有功功率，V指表示所述电力系统的所有节点的集合。
进一步的，局部电压变化量确定单元302还用于，根据表达式确定所述局部电压变化量Dv，其中，Us和Us0分别表示故障后和故障前负荷节点s的电压，S(l)表示受线路l故障影响的负荷节点集合，其中，所述负荷节点集合中的各个负荷节点在线路l故障后电压下降量超过预设电压阈值。
进一步的，局部无功变化量确定单元303还用于，根据表达式确定所述局部无功变化量Dq，其中，Qg和Qg0分别表示故障后和故障前发电机节点g的无功出力，Qgmax表示发电机节点g的无功容量，G(l)表示受线路l故障影响的发电机节点集合，其中，所述发电机节点集合中的各个发电机节点在线路l故障后无功出力增加量超过其无功容量预设倍数。
进一步的，可靠性指标确定单元304还用于，根据表达式确定所述可靠性指标Rl，其中，Rv和Rv0分别表示故障后和故障前节点v的可靠性指标，V(l)表示受线路l故障影响的节点集合。
进一步的，脆弱度确定单元305还用于，根据表达式确定第l条线路的脆弱度IVl，其中，rel(l)表示第l条线路的可靠度，表示归一化的第l条线路故障后的平均传输电气距离，表示归一化的第l条线路故障后的局部电压变化量，表示归一化的第l条线路故障后的局部无功变化量，表示归一化的第l条线路故障后的可靠性指标。根据计算所得的脆弱度指标排序，可以定位系统中的薄弱环节，指导系统升级改造。
从以上描述可知，本发明实施例解决了现有脆弱性评估欠缺对电气元件及电力系统实际物理意义考虑的问题，从支路、电气路径及系统三个方面，将电力系统可靠性评估结果应用于脆弱性评估中，不仅考虑了支路、电气路径在拓扑连接关系中的重要性，更考虑了这些电气元件自身的可靠度，以及故障后对系统及其他元件可靠性造成的影响，使脆弱性评估的结果可以体现实际电力系统的真实问题，同时分析系统薄弱环节，提升可靠性水平，可以进一步指导电网的后期升级改造，应用于电网规划及运行阶段。
参见图4，图4是本发明一个实施例提供的一种电力系统脆弱性评估终端设备的示意框图。如图4所示，该实施例的电力系统脆弱性评估终端设备4包括：处理器40、存储器41以及存储在所述存储器41中并可在所述处理器40上运行的计算机程序42，例如电力系统脆弱性评估程序。所述处理器40执行所述计算机程序42时实现上述各个电力系统脆弱性评估方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤101至105。或者，所述处理器40执行所述计算机程序42时实现上述各装置实施例中各单元的功能，例如图3所示单元301至307的功能。
所述计算机程序42可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器41中，并由所述处理器40执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序42在所述电力系统脆弱性评估终端设备4中的执行过程。例如，所述计算机程序42可以被分割成平均传输电气距离确定单元、局部电压变化量确定单元、局部无功变化量确定单元、可靠性指标确定单元、脆弱度确定单元和连通子网确定单元，各单元具体功能如下：
根据线路故障后电力系统所有传输路径的权重和长度，以及传输的有功功率总量，确定所述电力系统的平均传输电气距离；
根据线路故障后和故障前负荷节点的电压，确定所述电力系统的局部电压变化量，其中，所述负荷节点为线路故障后电压下降量超过预设电压阈值的负荷节点；
根据线路故障后和故障前发电机节点的无功出力，以及发电机节点的无功容量，确定所述电力系统的局部无功变化量，其中，所述发电机节点为线路故障后无功出力增加量超过其无功容量预设倍数的发电机节点；
根据线路故障后和故障前节点的可靠性指标，确定所述电力系统的可靠性指标；
根据所述平均传输电气距离、所述局部电压变化量、所述局部无功变化量和所述可靠性指标，确定所述电力系统的脆弱度；
根据所述电力系统的脆弱度定位所述电力系统的薄弱环节。
进一步的，若线路故障后所述电力系统产生多个连通子网，则确定产生的多个连通子网中最大的连通子网；
所述根据线路故障后电力系统所有传输路径的权重和长度，以及传输的有功功率总量，确定所述电力系统的平均传输电气距离包括：
根据线路故障后所述最大的连通子网所有传输路径的权重和长度，以及传输的有功功率总量，确定所述平均传输电气距离。
进一步的，根据表达式确定所述平均传输电气距离La，其中，pl表示线路l的权重，wl表示线路l的长度，Pv表示节点v吸收的有功功率，V指表示所述电力系统的所有节点的集合。
进一步的，根据表达式确定所述局部电压变化量Dv，其中，Us和Us0分别表示故障后和故障前负荷节点s的电压，S(l)表示受线路l故障影响的负荷节点集合，其中，所述负荷节点集合中的各个负荷节点在线路l故障后电压下降量超过预设电压阈值。
进一步的，根据表达式确定所述局部无功变化量Dq，其中，Qg和Qg0分别表示故障后和故障前发电机节点g的无功出力，Qgmax表示发电机节点g的无功容量，G(l)表示受线路l故障影响的发电机节点集合，其中，所述发电机节点集合中的各个发电机节点在线路l故障后无功出力增加量超过其无功容量预设倍数。
进一步的，根据表达式确定所述可靠性指标Rl，其中，Rv和Rv0分别表示故障后和故障前节点v的可靠性指标，V(l)表示受线路l故障影响的节点集合。
进一步的，根据表达式确定第l条线路的脆弱度IVl，其中，rel(l)表示第l条线路的可靠度，表示归一化的第l条线路故障后的平均传输电气距离，表示归一化的第l条线路故障后的局部电压变化量，表示归一化的第l条线路故障后的局部无功变化量，表示归一化的第l条线路故障后的可靠性指标。根据计算所得的脆弱度指标排序，可以定位系统中的薄弱环节，指导系统升级改造。
上述方案，解决了现有脆弱性评估欠缺对电气元件及电力系统实际物理意义考虑的问题，从支路、电气路径及系统三个方面，将电力系统可靠性评估结果应用于脆弱性评估中，不仅考虑了支路、电气路径在拓扑连接关系中的重要性，更考虑了这些电气元件自身的可靠度，以及故障后对系统及其他元件可靠性造成的影响，使脆弱性评估的结果可以体现实际电力系统的真实问题，同时分析系统薄弱环节，提升可靠性水平，可以进一步指导电网的后期升级改造，应用于电网规划及运行阶段。
所述电力系统脆弱性评估终端设备4可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述电力系统脆弱性评估终端设备可包括，但不仅限于，处理器40、存储器41。本领域技术人员可以理解，图4仅仅是电力系统脆弱性评估终端设备4的示例，并不构成对电力系统脆弱性评估终端设备4的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述电力系统脆弱性评估终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器40可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器41可以是所述电力系统脆弱性评估终端设备4的内部存储单元，例如电力系统脆弱性评估终端设备4的硬盘或内存。所述存储器41也可以是所述电力系统脆弱性评估终端设备4的外部存储设备，例如所述电力系统脆弱性评估终端设备4上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器41还可以既包括所述电力系统脆弱性评估终端设备4的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器41用于存储所述计算机程序以及所述电力系统脆弱性评估终端设备所需的其他程序和数据。所述存储器41还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电力系统脆弱性评估方法，其特征在于，包括：
根据线路故障后电力系统所有传输路径的权重和长度，以及传输的有功功率总量，确定所述电力系统的平均传输电气距离；
根据线路故障后和故障前负荷节点的电压，确定所述电力系统的局部电压变化量，其中，所述负荷节点为线路故障后电压下降量超过预设电压阈值的负荷节点；
根据线路故障后和故障前发电机节点的无功出力，以及发电机节点的无功容量，确定所述电力系统的局部无功变化量，其中，所述发电机节点为线路故障后无功出力增加量超过其无功容量预设倍数的发电机节点；
根据线路故障后和故障前节点的可靠性指标，确定所述电力系统的可靠性指标；
根据所述平均传输电气距离、所述局部电压变化量、所述局部无功变化量和所述可靠性指标，确定所述电力系统的脆弱度；
根据所述电力系统的脆弱度定位所述电力系统的薄弱环节。
2.如权利要求1所述的电力系统脆弱性评估方法，其特征在于，还包括：
若线路故障后所述电力系统产生多个连通子网，则确定产生的多个连通子网中最大的连通子网；
所述根据线路故障后电力系统所有传输路径的权重和长度，以及传输的有功功率总量，确定所述电力系统的平均传输电气距离包括：
根据线路故障后所述最大的连通子网所有传输路径的权重和长度，以及传输的有功功率总量，确定所述平均传输电气距离。
3.如权利要求1所述的电力系统脆弱性评估方法，其特征在于，还包括：
根据表达式确定所述平均传输电气距离La，其中，pl表示线路l的权重，wl表示线路l的长度，Pv表示节点v吸收的有功功率，V指表示所述电力系统的所有节点的集合。
4.如权利要求1所述的电力系统脆弱性评估方法，其特征在于，还包括：
根据表达式确定所述局部电压变化量Dv，其中，Us和Us0分别表示故障后和故障前负荷节点s的电压，S(l)表示受线路l故障影响的负荷节点集合，其中，所述负荷节点集合中的各个负荷节点在线路l故障后电压下降量超过预设电压阈值。
5.如权利要求1所述的电力系统脆弱性评估方法，其特征在于，还包括：
根据表达式确定所述局部无功变化量Dq，其中，Qg和Qg0分别表示故障后和故障前发电机节点g的无功出力，Qgmax表示发电机节点g的无功容量，G(l)表示受线路l故障影响的发电机节点集合，其中，所述发电机节点集合中的各个发电机节点在线路l故障后无功出力增加量超过其无功容量预设倍数。
6.如权利要求1所述的电力系统脆弱性评估方法，其特征在于，还包括：
根据表达式确定所述可靠性指标Rl，其中，Rv和Rv0分别表示故障后和故障前节点v的可靠性指标，V(l)表示受线路l故障影响的节点集合。
7.如权利要求1所述的电力系统脆弱性评估方法，其特征在于，还包括：
根据表达式确定第l条线路的脆弱度IVl，其中，rel(l)表示第l条线路的可靠度，表示归一化的第l条线路故障后的平均传输电气距离，表示归一化的第l条线路故障后的局部电压变化量，表示归一化的第l条线路故障后的局部无功变化量，表示归一化的第l条线路故障后的可靠性指标。
8.一种电力系统脆弱性评估装置，其特征在于，包括：
平均传输电气距离确定单元，用于根据线路故障后电力系统所有传输路径的权重和长度，以及传输的有功功率总量，确定所述电力系统的平均传输电气距离；
局部电压变化量确定单元，用于根据线路故障后和故障前负荷节点的电压，确定所述电力系统的局部电压变化量，其中，所述负荷节点为线路故障后电压下降量超过预设电压阈值的负荷节点；
局部无功变化量确定单元，用于根据线路故障后和故障前发电机节点的无功出力，以及发电机节点的无功容量，确定所述电力系统的局部无功变化量，其中，所述发电机节点为线路故障后无功出力增加量超过其无功容量预设倍数的发电机节点；
可靠性指标确定单元，用于根据线路故障后和故障前节点的可靠性指标，确定所述电力系统的可靠性指标；
脆弱度确定单元，用于根据所述平均传输电气距离、所述局部电压变化量、所述局部无功变化量和所述可靠性指标，确定所述电力系统的脆弱度；
系统薄弱环节定位单元，用于根据所述电力系统的脆弱度定位所述电力系统的薄弱环节。
9.一种电力系统脆弱性评估终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述方法的步骤。
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