CN110783968B - 一种交直流电网脆弱线路分析方法及系统 - Google Patents

一种交直流电网脆弱线路分析方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种交直流电网脆弱线路分析方法，包括获取交直流电网的拓扑结构来计算交直流电网中各线路的原始有功潮流；确定模拟各线路分别开断后各线路的有功功率，并结合各线路的原始有功功率，计算出有功潮流增量矩阵，进一步结合各线路的安全裕度，得到交流潮流转移相关矩阵；计算直流闭锁引起的交流线路潮流增量及交流线路开断对直流系统的影响指标，结合交流潮流转移相关矩阵，得到交直流潮流转移相关矩阵；将交直流潮流转移相关矩阵转化成线路脆弱程度向量，得到脆弱值最高的线路为电网停电关键线路。实施本发明，考虑了交直流系统之间的相互影响，能辨识出对电力系统连锁故障产生重要影响的关键线路，以实现对交直流电网脆弱线路分析。

Description

一种交直流电网脆弱线路分析方法及系统
技术领域
本发明涉及电力系统线路分析技术领域，尤其涉及一种交直流电网脆弱线路分析方法及系统。
背景技术
近年来，欧美国家大停电事故的频发引起了国际社会的普遍关注。大停电给电力系统所带来的后果是灾难性的，严重地影响着社会、经济的正常运转，如何有效地预防连锁故障所导致的大停电发生一直是电力系统的一个焦点问题。
迄今为止，国内外研究人员已经建立了多种分析研究电力系统连锁故障机理的相关理论体系，包括以传统电力系统仿真分析算法为核心的OPA理论、级联失效过程(CASCADE)模型等以及将电力系统抽象为复杂网络后，以人工智能算法为核心的小世界网络模型、无标度网络模型等。但是，以上理论模型大多数基于传统纯交流电网展开研究，随着高压直流输电技术广泛应用于远距离输电和大电网互联，在取得了良好效益的同时亦增加了电网的复杂性，使得交直流混联系统的安全稳定问题更加突出。
因此，亟需一种基于交直流电网的线路分析方法，在分析过程中考虑了交直流系统之间的相互影响，以实现对交直流电网脆弱线路分析，辨识出交直流电网连锁故障产生重要影响的关键线路。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种交直流电网脆弱线路分析方法及系统，考虑了交直流系统之间的相互影响，能辨识出对电力系统连锁故障产生重要影响的关键线路，以实现对交直流电网脆弱线路分析。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种交直流电网脆弱线路分析方法，所述方法包括以下步骤：
获取交直流电网的拓扑结构，并根据所述交直流电网的拓扑结构，计算出交直流电网中各线路的原始有功潮流；
确定模拟交直流电网中各线路分别开断后各线路的有功功率，并根据各线路分别开断后模拟所得各线路的有功功率以及所计算的各线路的原始有功功率，计算出有功潮流增量矩阵，且进一步根据交直流电网中各线路的安全裕度及所计算出的有功潮流增量矩阵，得到交流潮流转移相关矩阵；
根据所述交直流电网的拓扑结构，计算直流闭锁引起的交流线路潮流增量以及交流线路开断对直流系统的影响程度综合指标，并进一步结合所得到的交流潮流转移相关矩阵，得到交直流潮流转移相关矩阵；
将所得到的交直流潮流转移相关矩阵转化成线路脆弱程度向量，并根据线路脆弱程度向量进行迭代计算，得到脆弱值最高的线路为电网停电关键线路。
其中，所述交直流电网的拓扑结构由预设的电网模型及其对应的相关模型信息得到的。
其中，所述有功潮流增量矩阵是由各线路开断后的有功潮流增量形成的同型矩阵；其中，
各线路开断后的有功潮流增量是通过公式
Figure BDA0002226757960000021
计算得到的；其中，ΔPij为线路i开断造成在线路j上所引起的有功功率增量；
Figure BDA0002226757960000022
为线路i开断后线路j的有功功率；Pj为初始状态下线路j的原始有功功率。
其中，所述交流潮流转移相关矩阵是通过公式
Figure BDA0002226757960000023
计算得到的；其中，Mj为线路j的安全裕度，且
Figure BDA0002226757960000024
Figure BDA0002226757960000025
为线路j的线路容量。
其中，所述直流闭锁引起的交流线路潮流增量通过公式Ci＝ΔPi/Mi计算得到的；其中，ΔPi为直流线路开断造成在线路i上所引起的有功功率增量；Mi为线路i的安全裕度，且
Figure BDA0002226757960000031
Figure BDA0002226757960000032
为线路i的线路容量；i＝1,2...N；
所述交流线路开断对直流系统的影响程度综合指标通过公式
Figure BDA0002226757960000033
计算得到的；其中，ΔKSCR＝|K′SCR-KSCR|，Lm＝Xmm+Xcc-2Xmc，Ln＝Xnn+Xcc-2Xnc；KSCR和K′SCR分别为交流线路切除前后换流站换流母线的短路比；m、n分别为被切除线路的两端母线序号；c为直流线路逆变侧换流母线序号；Xmm、Xnn分别为开断线路两端母线m、n的节点自阻抗；Xmc、Xnc分别为开断线路两端母线m、n与换流母线c间的节点互阻抗；Lm、Ln分别为开断线路两端母线m、n与换流母线n之间的电气距离。
其中，所述交直流潮流转移相关矩阵通过公式
Figure BDA0002226757960000034
计算得到的；其中，Xij为交流潮流转移相关矩阵；B为直流闭锁引起的交流线路潮流增量形成的相关矩阵；C为交流线路开断对直流系统的影响程度综合指标形成的相关矩阵。
其中，所述将所得到的交直流潮流转移相关矩阵转化成线路脆弱程度向量是通过公式Rk+1＝RkGP来实现的；其中，Rk为第k+1次迭代时的线路脆弱程度向量，R为N+1维列向量；
其中，
Figure BDA0002226757960000035
且
Figure BDA0002226757960000036
参数α为预设的权衡算法有效性与幂法收敛速率，固定值；
Figure BDA0002226757960000037
为交直流潮流转移相关性矩阵进行列归一化处理得到的。
本发明实施例还提供了一种交直流电网脆弱线路分析系统，包括：
原始有功潮流计算单元，用于获取交直流电网的拓扑结构，并根据所述交直流电网的拓扑结构，计算出交直流电网中各线路的原始有功潮流；
交流潮流转移相关矩阵计算单元，用于确定模拟交直流电网中各线路分别开断后各线路的有功功率，并根据各线路分别开断后模拟所得各线路的有功功率以及所计算的各线路的原始有功功率，计算出有功潮流增量矩阵，且进一步根据交直流电网中各线路的安全裕度及所计算出的有功潮流增量矩阵，得到交流潮流转移相关矩阵；
交直流潮流转移相关矩阵计算单元，用于根据所述交直流电网的拓扑结构，计算直流闭锁引起的交流线路潮流增量以及交流线路开断对直流系统的影响程度综合指标，并进一步结合所得到的交流潮流转移相关矩阵，得到交直流潮流转移相关矩阵；
脆弱线路分析结果输出单元，用于将所得到的交直流潮流转移相关矩阵转化成线路脆弱程度向量，并根据线路脆弱程度向量进行迭代计算，得到脆弱值最高的线路为电网停电关键线路。
其中，所述有功潮流增量矩阵是由各线路开断后的有功潮流增量形成的同型矩阵；其中，
各线路开断后的有功潮流增量是通过公式
Figure BDA0002226757960000041
计算得到的；其中，ΔPij为线路i开断造成在线路j上所引起的有功功率增量；
Figure BDA0002226757960000042
为线路i开断后线路j的有功功率；Pj为初始状态下线路j的原始有功功率。
其中，所述交流潮流转移相关矩阵是通过公式
Figure BDA0002226757960000043
计算得到的；其中，Mj为线路j的安全裕度，且
Figure BDA0002226757960000044
Figure BDA0002226757960000045
为线路j的线路容量。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
本发明考虑了交直流系统之间的相互影响，能辨识出对电力系统连锁故障产生重要影响的关键线路，以实现对交直流电网脆弱线路分析，同时与传统的脆弱线路分析方法相比，因其是通过幂法方式实现所以计算分析所用的时间大大降低，可以应用于交直流电网脆弱线路的在线分析。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
图1为本发明实施例提供的一种交直流电网脆弱线路分析方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的一种交直流电网脆弱线路分析方法的应用场景中含直流线路的3机9节点系统结构示意图；
图3为图2中含直流线路的3机9节点系统内交流线路之间的相互影响图；
图4为图2中含直流线路的3机9节点系统内交直流线路之间的相互影响图；
图5为图2中含直流线路的3机9节点系统在直流线路闭锁后的潮流转移示意图；
图6为本发明实施例提供的一种交直流电网脆弱线路分析系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
如图1所示，为本发明实施例中，提供的一种交直流电网脆弱线路分析方法，所述方法包括以下步骤：
步骤S1、获取交直流电网的拓扑结构，并根据所述交直流电网的拓扑结构，计算出交直流电网中各线路的原始有功潮流；
具体过程为，交直流电网的拓扑结构是由预设的电网模型及其对应的相关模型信息得到的，即导入所需计算的电网模型，此模型以矩阵的形式记录了交直流电网的基准电压、节点信息、发电机信息、线路信息和/或变压器支路信息等相关模型信息，根据这些相关模型信息能够确定交直流电网的具体拓扑结构。
可以理解的是，根据交直流电网的拓扑结构，即根据交直流电网的基准电压、节点信息、发电机信息、线路信息和/或变压器支路信息等相关模型信息来建立相应的潮流计算方程，计算交直流电网中各线路的原始有功潮流为本领域的常用技术手段，在此不再赘述。
步骤S2、确定模拟交直流电网中各线路分别开断后各线路的有功功率，并根据各线路分别开断后模拟所得各线路的有功功率以及所计算的各线路的原始有功功率，计算出有功潮流增量矩阵，且进一步根据交直流电网中各线路的安全裕度及所计算出的有功潮流增量矩阵，得到交流潮流转移相关矩阵；
具体过程为，首先，通过按线路序号i进行开断，来完成N-1故障的模拟，其中N为交直流线路的条数，即每一条线路开断后，都会得到N个线路的有功功率；
其次，根据公式(1)，得到各线路N开断后的有功潮流增量：
Figure BDA0002226757960000061
其中，ΔPij为线路i开断造成在线路j上所引起的有功功率增量；
Figure BDA0002226757960000062
为线路i开断后线路j的有功功率；Pj为初始状态下线路j的原始有功功率；
然后，将各线路N开断后的有功潮流增量ΔPij形成NxN的同型矩阵，作为有功潮流增量矩阵；其中，潮流增量矩阵体现为某一条线路的开断对其余线路(如N-1)传输功率的实际影响；
接着，获取各线路N的安全裕度及各线路N开断后的有功潮流增量ΔPij，并通过公式(2)，计算得到交流潮流转移相关矩阵：
Figure BDA0002226757960000063
其中，Mj为线路j的安全裕度，且
Figure BDA0002226757960000071
Figure BDA0002226757960000072
为线路j的线路容量。
步骤S3、根据所述交直流电网的拓扑结构，计算直流闭锁引起的交流线路潮流增量以及交流线路开断对直流系统的影响程度综合指标，并进一步结合所得到的交流潮流转移相关矩阵，得到交直流潮流转移相关矩阵；
具体过程为，首先，交流系统和直流系统间的相互影响，具体包括直流闭锁引起的交流线路潮流增量Ci以及交流线路开断对直流系统的影响程度综合指标Bi；
其中，通过公式(4)，计算得到直流闭锁引起的交流线路潮流增量；
Ci＝ΔPi/Mi (4)；
式中，ΔPi为直流线路开断造成在线路i上所引起的有功功率增量；Mi为线路i的安全裕度，且
Figure BDA0002226757960000073
Figure BDA0002226757960000074
为线路i的线路容量；i＝1,2...N；
通过公式(5)，计算得到交流线路开断对直流系统的影响程度综合指标：
Figure BDA0002226757960000075
式中，ΔKSCR＝|K′SCR-KSCR|，Lm＝Xmm+Xcc-2Xmc，Ln＝Xnn+Xcc-2Xnc；KSCR和K′SCR分别为交流线路切除前后换流站换流母线的短路比；m、n分别为被切除线路的两端母线序号；c为直流线路逆变侧换流母线序号；Xmm、Xnn分别为开断线路两端母线m、n的节点自阻抗；Xmc、Xnc分别为开断线路两端母线m、n与换流母线c间的节点互阻抗；Lm、Ln分别为开断线路两端母线m、n与换流母线n之间的电气距离；应当说明的是，通过短路比在线路开断前后的变化量以及线路和换流站之间的电气距离来综合评价第i条线路断开后对受端电网支撑能力的削弱，共同构成交流线路切除后对直流线路运行的影响程度综合指标Bi；
最后，结合交流潮流转移相关矩阵，通过公式(6)，得到交直流潮流转移相关矩阵：
Figure BDA0002226757960000081
其中，Xij为交流潮流转移相关矩阵；B为直流闭锁引起的交流线路潮流增量形成的相关矩阵；C为交流线路开断对直流系统的影响程度综合指标形成的相关矩阵。
步骤S4、将所得到的交直流潮流转移相关矩阵转化成线路脆弱程度向量，并根据线路脆弱程度向量进行迭代计算，得到脆弱值最高的线路为电网停电关键线路。
具体过程为，首先，将交直流潮流转移相关矩阵转化成Google矩阵，该Google矩阵的计算公式如公式(7)所示：
Figure BDA0002226757960000082
式中，
Figure BDA0002226757960000083
参数α为预设的权衡算法有效性与幂法收敛速率，固定值，如0.55；
Figure BDA0002226757960000084
为交直流潮流转移相关性矩阵进行列归一化处理得到的，且该交直流潮流转移相关性矩阵进行列归一化处理的具体公式为
Figure BDA0002226757960000085
然后，通过公式(8)进行迭代计算，得到唯一的、稳态线路脆弱程度向量R
Rk+1＝RkGP (8)；
其中，Rk为第k+1次迭代时的线路脆弱程度向量，R为N+1维列向量；R的初始向量R0为元素全为1的列向量，迭代收敛判据为Rk+1-Rk的2-范数小于ε，其中ε＝0.0001。
如图2至图5所示，对本发明实施例中的一种交直流电网脆弱线路分析方法的应用场景做进一步说明：
第一步、导入所需计算的电网模型，对图2中的含直流线路的3机9节点系统进行算例计算分析，可以直观反映电网连锁故障的发生和传播以及电网的演化过程；
第二步、对3机9节点系统依次按线路序号i∈[1,9],i∈N进行开断，来完成故障的模拟，分别计算每一条线路开断后所得到的9个线路的有功功率，并与各自原始有功功率相减，得到9个线路开断后的有功潮流增量，形成9x9的有功潮流增量矩阵，该有功潮流增量矩阵的结果如下表1所示；
表1
0.000 0.000 24.571 0.000 24.571 24.571 68.000 43.429 43.429
0.000 0.000 53.608 0.000 53.608 53.608 0.000 53.608 0.000
0.000 36.392 0.000 0.000 36.392 0.000 0.000 36.392 36.392
35.000 21.531 0.000 0.000 13.469 13.469 0.000 13.469 0.000
0.000 1.392 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.392
0.000 101.392 101.392 0.000 101.392 0.000 0.000 101.392 101.392
163.000 58.898 58.898 0.000 58.898 0.000 0.000 104.102 104.102
0.000 14.392 0.000 0.000 14.392 0.000 0.000 0.000 14.392
0.000 61.608 61.608 0.000 61.608 61.608 0.000 61.608 0.000
第三步、确定9个线路的安全裕度分别为M1～M9，并结合表1中的有功潮流增量矩阵对3机9节点系统进行计算，得到交流潮流转移相关性矩阵如下表2所示：
表2
0.000 0.000 0.216 0.000 0.165 0.165 0.782 0.184 0.231
0.000 0.000 0.472 0.000 0.361 0.361 0.000 0.228 0.000
0.000 0.185 0.000 0.000 0.245 0.000 0.000 0.154 0.193
0.192 0.110 0.000 0.000 0.091 0.091 0.000 0.057 0.000
0.000 0.007 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.007
0.000 0.516 0.892 0.000 0.682 0.000 0.000 0.430 0.538
0.896 0.300 0.518 0.000 0.396 0.000 0.000 0.442 0.553
0.000 0.073 0.000 0.000 0.097 0.000 0.000 0.000 0.076
0.000 0.314 0.542 0.000 0.415 0.415 0.000 0.261 0.000
其中，交流潮流转移相关性矩阵具体体现为交流线路之间的相互影响，具体地如图3中所示；
第四步、对3机9节点系统进行计算，得到直流闭锁引起的交流线路潮流增量如下表3所示：
表3
0.000 0.000 24.515 50.000 25.485 0.000 0.000 24.515 25.485
对3机9节点系统进行计算，得到交流线路开断对直流系统的影响程度综合指标如下表4所示：
表4
2.413 0.388 0.285 0.599 0.124 0.142 1.163 8.707 4.174
其中，在图4中更加具体地体现了这一相互影响，其在交流线路之间影响的基础上，引入直流闭锁引起的交流线路潮流增量和交流线路开断对直流系统的影响程度综合指标来体现直流系统与交流线路的相互影响作用。从而得到图5中3机9节点系统在直流线路闭锁后的潮流转移示意图；
综合表3和表4的结果，组合得到交直流潮流转移相关性矩阵如下表5所示：
表5
0.000 0.000 0.216 0.000 0.165 0.165 0.782 0.184 0.231 2.413
0.000 0.000 0.472 0.000 0.361 0.361 0.000 0.228 0.000 0.388
0.000 0.185 0.000 0.000 0.245 0.000 0.000 0.154 0.193 0.285
0.192 0.110 0.000 0.000 0.091 0.091 0.000 0.057 0.000 0.599
0.000 0.007 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.007 0.124
0.000 0.516 0.892 0.000 0.682 0.000 0.000 0.430 0.538 0.142
0.896 0.300 0.518 0.000 0.396 0.000 0.000 0.442 0.553 1.163
0.000 0.073 0.000 0.000 0.097 0.000 0.000 0.000 0.076 8.707
0.000 0.314 0.542 0.000 0.415 0.415 0.000 0.261 0.000 4.174
0.000 0.000 0.216 0.189 0.171 0.000 0.000 0.104 0.135 0.000
第四步、计算最终得到9个交流线路的交直流潮流转移相关性排序如下表6所示：
表6
Figure BDA0002226757960000111
由结果可知，线路(2-8)的脆弱度较高，说明以上该线路是造成此交直流电网发生连锁故障的关键线路，也是电网的薄弱环节。
如图6所示，为本发明实施例，提出的一种交直流电网脆弱线路分析系统，包括：
原始有功潮流计算单元10，用于获取交直流电网的拓扑结构，并根据所述交直流电网的拓扑结构，计算出交直流电网中各线路的原始有功潮流；
交流潮流转移相关矩阵计算单元20，用于确定模拟交直流电网中各线路分别开断后各线路的有功功率，并根据各线路分别开断后模拟所得各线路的有功功率以及所计算的各线路的原始有功功率，计算出有功潮流增量矩阵，且进一步根据交直流电网中各线路的安全裕度及所计算出的有功潮流增量矩阵，得到交流潮流转移相关矩阵；
交直流潮流转移相关矩阵计算单元30，用于根据所述交直流电网的拓扑结构，计算直流闭锁引起的交流线路潮流增量以及交流线路开断对直流系统的影响程度综合指标，并进一步结合所得到的交流潮流转移相关矩阵，得到交直流潮流转移相关矩阵；
脆弱线路分析结果输出单元40，用于将所得到的交直流潮流转移相关矩阵转化成线路脆弱程度向量，并根据线路脆弱程度向量进行迭代计算，得到脆弱值最高的线路为电网停电关键线路。
其中，所述有功潮流增量矩阵是由各线路开断后的有功潮流增量形成的同型矩阵；其中，
各线路开断后的有功潮流增量是通过公式
Figure BDA0002226757960000121
计算得到的；其中，ΔPij为线路i开断造成在线路j上所引起的有功功率增量；
Figure BDA0002226757960000122
为线路i开断后线路j的有功功率；Pj为初始状态下线路j的原始有功功率。
其中，所述交流潮流转移相关矩阵是通过公式
Figure BDA0002226757960000123
计算得到的；其中，Mj为线路j的安全裕度，且
Figure BDA0002226757960000124
Figure BDA0002226757960000125
为线路j的线路容量。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
本发明考虑了交直流系统之间的相互影响，能辨识出对电力系统连锁故障产生重要影响的关键线路，以实现对交直流电网脆弱线路分析，同时与传统的脆弱线路分析方法相比，因其是通过幂法方式实现所以计算分析所用的时间大大降低，可以应用于交直流电网脆弱线路的在线分析。
值得注意的是，上述系统实施例中，所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种交直流电网脆弱线路分析方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
获取交直流电网的拓扑结构，并根据所述交直流电网的拓扑结构，计算出交直流电网中各线路的原始有功潮流；
确定模拟交直流电网中各线路分别开断后各线路的有功功率，并根据各线路分别开断后模拟所得各线路的有功功率以及所计算的各线路的原始有功功率，计算出有功潮流增量矩阵，且进一步根据交直流电网中各线路的安全裕度及所计算出的有功潮流增量矩阵，得到交流潮流转移相关矩阵；
根据所述交直流电网的拓扑结构，计算直流闭锁引起的交流线路潮流增量以及交流线路开断对直流系统的影响程度综合指标，并进一步结合所得到的交流潮流转移相关矩阵，得到交直流潮流转移相关矩阵；
将所得到的交直流潮流转移相关矩阵转化成线路脆弱程度向量，并根据线路脆弱程度向量进行迭代计算，得到脆弱值最高的线路为电网停电关键线路。
2.如权利要求1所述的交直流电网脆弱线路分析方法，其特征在于，所述交直流电网的拓扑结构由预设的电网模型及其对应的相关模型信息得到的。
3.如权利要求1所述的交直流电网脆弱线路分析方法，其特征在于，所述有功潮流增量矩阵是由各线路开断后的有功潮流增量形成的同型矩阵；其中，
各线路开断后的有功潮流增量是通过公式
Figure FDA0002226757950000011
计算得到的；其中，ΔPij为线路i开断造成在线路j上所引起的有功功率增量；
Figure FDA0002226757950000012
为线路i开断后线路j的有功功率；Pj为初始状态下线路j的原始有功功率。
4.如权利要求3所述的交直流电网脆弱线路分析方法，其特征在于，所述交流潮流转移相关矩阵是通过公式
Figure FDA0002226757950000013
计算得到的；其中，Mj为线路j的安全裕度，且Mj≤Pj max-Pj，Pj max为线路j的线路容量。
5.如权利要求1所述的交直流电网脆弱线路分析方法，其特征在于，所述直流闭锁引起的交流线路潮流增量通过公式Ci＝ΔPi/Mi计算得到的；其中，ΔPi为直流线路开断造成在线路i上所引起的有功功率增量；Mi为线路i的安全裕度，且Mi＝Pi max-Pi，Pi max为线路i的线路容量；i＝1,2...N；
所述交流线路开断对直流系统的影响程度综合指标通过公式
Figure FDA0002226757950000025
计算得到的；其中，ΔKSCR＝|K′SCR-KSCR|，Lm＝Xmm+Xcc-2Xmc，Ln＝Xnn+Xcc-2Xnc；KSCR和K′SCR分别为交流线路切除前后换流站换流母线的短路比；m、n分别为被切除线路的两端母线序号；c为直流线路逆变侧换流母线序号；Xmm、Xnn分别为开断线路两端母线m、n的节点自阻抗；Xmc、Xnc分别为开断线路两端母线m、n与换流母线c间的节点互阻抗；Lm、Ln分别为开断线路两端母线m、n与换流母线n之间的电气距离。
6.如权利要求1所述的交直流电网脆弱线路分析方法，其特征在于，所述交直流潮流转移相关矩阵通过公式
Figure FDA0002226757950000026
计算得到的；其中，Xij为交流潮流转移相关矩阵；B为直流闭锁引起的交流线路潮流增量形成的相关矩阵；C为交流线路开断对直流系统的影响程度综合指标形成的相关矩阵。
7.如权利要求6所述的交直流电网脆弱线路分析方法，其特征在于，所述将所得到的交直流潮流转移相关矩阵转化成线路脆弱程度向量是通过公式Rk+1＝RkGP来实现的；其中，Rk为第k+1次迭代时的线路脆弱程度向量，R为N+1维列向量；
其中，
Figure FDA0002226757950000031
且
Figure FDA0002226757950000032
参数α为预设的权衡算法有效性与幂法收敛速率，固定值；
Figure FDA0002226757950000034
为交直流潮流转移相关性矩阵进行列归一化处理得到的。
8.一种交直流电网脆弱线路分析系统，其特征在于，包括：
原始有功潮流计算单元，用于获取交直流电网的拓扑结构，并根据所述交直流电网的拓扑结构，计算出交直流电网中各线路的原始有功潮流；
交流潮流转移相关矩阵计算单元，用于确定模拟交直流电网中各线路分别开断后各线路的有功功率，并根据各线路分别开断后模拟所得各线路的有功功率以及所计算的各线路的原始有功功率，计算出有功潮流增量矩阵，且进一步根据交直流电网中各线路的安全裕度及所计算出的有功潮流增量矩阵，得到交流潮流转移相关矩阵；
交直流潮流转移相关矩阵计算单元，用于根据所述交直流电网的拓扑结构，计算直流闭锁引起的交流线路潮流增量以及交流线路开断对直流系统的影响程度综合指标，并进一步结合所得到的交流潮流转移相关矩阵，得到交直流潮流转移相关矩阵；
脆弱线路分析结果输出单元，用于将所得到的交直流潮流转移相关矩阵转化成线路脆弱程度向量，并根据线路脆弱程度向量进行迭代计算，得到脆弱值最高的线路为电网停电关键线路。
9.如权利要求8所述的交直流电网脆弱线路分析系统，其特征在于，所述有功潮流增量矩阵是由各线路开断后的有功潮流增量形成的同型矩阵；其中，
各线路开断后的有功潮流增量是通过公式
Figure FDA0002226757950000033
计算得到的；其中，ΔPij为线路i开断造成在线路j上所引起的有功功率增量；
Figure FDA0002226757950000044
为线路i开断后线路j的有功功率；Pj为初始状态下线路j的原始有功功率。
10.如权利要求9所述的交直流电网脆弱线路分析系统，其特征在于，所述交流潮流转移相关矩阵是通过公式
Figure FDA0002226757950000041
计算得到的；其中，Mj为线路j的安全裕度，且Mj＝Pj max-Pj，Pj max为线路j的线路容量。
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