CN111275312A - 一种用于对电网多重故障严重性进行综合评价排序的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于对电网多重故障严重性进行综合评价排序的方法及系统，其中方法包括：确定对电网多重故障严重性进行评价的多个评价指标；计算所述多个评价指标的指标值；将多个评价指标的指标值进行归一化处理，获取多个评价指标的归一化指标值；设置多个评价指标的评价权重，基于多个评价指标的所述评价权重和归一化指标值计算多个评价指标的综合评价指标。

Description

一种用于对电网多重故障严重性进行综合评价排序的方法及 系统

技术领域

本发明涉及电力系统在线安全稳定计算分析技术领域，更具体地，涉及一种用于对电网多重故障严重性进行综合评价排序的方法及系统。

背景技术

电网安全关系国家安全。大电网的安全稳定控制是电网安全稳定运行的重要保障。随着我国大区电网互联的快速发展、特高压电网建设的稳步推进，电网运行的技术水平和复杂程度越来越高，电网运行控制的难度越来越大。在此背景下，亟需全面把握这样一个特大型电网的运行规律，研发先进的大电网安全稳定控制技术，提升驾驭大电网安全稳定经济运行的能力。

我国特高压交直流互联电网规模不断扩大，大电网运行方式和动态行为日趋复杂，对调度运行的安全分析和协同处置能力提出了更高要求。一方面特高压电网快速发展，目前特高压直流在运7回、在建3回，单回直流额定输送容量800万千瓦，后期将提升至1000到1200万千瓦，特高压直流故障闭锁对电网冲击巨大。另一方面线路密集通道和交叉跨越大幅增加，220kV及以上交叉跨越点多，单一走廊最大输电容量达2680万千瓦，恶性事故概率加大。电网强直弱交矛盾突出、送受端耦合愈加紧密，在极端天气、自然灾害、保护或安控不正确动作等情形下易发生多重严重故障，导致的连锁影响不断增大，存在引发较大电网事故的风险，严重危害电网安全，电网全局性风险增大。但现有的实时调度技术体系缺少针对大电网多重故障的在线预警和协同处置技术支撑，调度员无法准确掌握电网多重故障下的安全稳定隐患，缺乏处置依据、策略和措施等相关指导及预案，国分省调电网重大风险应对能力亟待提升。需要研究考虑多重严重故障的在线预警及故障处置决策技术，提高应对多重严重故障的风险防控能力。

相比单个设备故障，多重故障会对电网造成更大的冲击。尤其是包含特高压直流设备的多重故障，将会对特高压直流送受端电网造成较大影响。多重故障可能引发送端同步交流电网解列、送端新能源大面积脱网、电网大面积停电等严重后果。直流大功率送电时，受端电网交流系统故障可能引发多回直流同时换相失败，大量暂态能量冲击交流断面，易导致电网解列，甚至造成送、受端电网稳定破坏。在新能源集中外送地区，特高压直流一旦故障或发生较大扰动，送端暂态过电压易超过风机耐受能力，引起风机大面积连锁脱网，交流通道功率大幅振荡，严重时主网稳定破坏。直流受端电网故障、单一故障后开关拒动、CT死区故障等引发多回直流持续换相失败后闭锁，导致复杂连锁故障，送、受端电网存在大面积停电风险。如山东电网交流故障，可能引发鲁固直流换相失败，进而引起送端东北电网过电压、风电脱网等问题，导致东北电网系统频率剧烈波动，易引发复杂的连锁性故障，导致大面积停电。

考虑外部环境灾害及电网运行小概率事件后，可能会包含大量多重故障集，要进行快速的在线安全评估就需要对多重故障进行排序，进而实现多重故障的快速在线安全预警。因此，需要针对考虑外部环境和考虑小概率事件及交直流交互影响的大量多重故障集，研究多重故障集严重性定量评估及排序方法，实现基于故障集排序的多重故障快速在线安全预警。

在故障排序指标方面，国外提出了针对电压稳定的故障排序指标，通过计算各节点的无功裕度进行排序。国内研究了一种在线动态安全分析事故扫描的综合性能指标法，提出一种以选出严重事故为目标，通过快速计算性能指标的综合值进行事故扫描的综合性能指标法。研究了基于离差最大化的事故扫描综合指标法，通过快速计算反映事故严重程度性能指标的综合值，依据综合指标值进行排序，从而达到快速筛选预想故障的目的。在故障排序算法方面，国外针对支路或发电机故障研究了电压稳定故障排序方法，研究了基于人工神经网络的故障排序方法，研究了基于BCU的故障排序和筛选方法。国内研究了基于PEBS直接法的故障排序方法，提出了基于聚类分析的电力系统暂态稳定故障筛选方法，通过选择故障后系统的能量裕度作为特征变量之一，有效提高了故障筛选的准确性，提出了基于灰色关联分析法的电压稳定故障筛选与排序方法，综合多方面因素评估故障严重程度。现有技术研究主要集中在基于并行计算的在线安全分析快速计算方法以及故障排序指标及算法方面，针对多重故障的排序和快速计算研究较少。

因此，需要一种技术，以实现对电网多重故障严重性进行综合评价排序的方法。

发明内容

本发明技术方案提供一种用于对电网多重故障严重性进行综合评价排序的方法及系统，以解决如何对电网多重故障严重性进行综合评价排序的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种用于对电网多重故障严重性进行综合评价排序的方法，所述方法包括：

确定对电网多重故障严重性进行评价的多个评价指标；

计算所述多个评价指标的指标值；

将多个评价指标的指标值进行归一化处理，获取多个评价指标的归一化指标值；

设置多个评价指标的评价权重，基于多个评价指标的所述评价权重和归一化指标值计算多个评价指标的综合评价指标。

优选地，所述多个评价指标包括：潮流收敛性指标、新增设备重载数量指标、潮流熵增百分比指标、短路容量指标、拓扑度数熵增指标、断面阻抗变化指标、直流扰动冲击指标、直流短路比指标和交直流耦合指标。

优选地，计算潮流收敛性指标的指标值，包括：

设置电网多重故障设备集合FSet_i中每个故障设备j的状态为退运，然后进行潮流收敛性指标的计算，如果潮流收敛，则潮流收敛性指标的指标值Iconv＝1，如果潮流不收敛则潮流收敛性指标的指标值Iconv＝2。

优选地，计算新增设备重载数量指标的指标值，包括：

对于潮流收敛性指标的指标值Iconv＝2的电网多重故障，新增设备重载数量指标的指标值Iol＝0；

对于潮流收敛性指标的指标值Iconv＝1的多重故障，首先在多重故障前进行电网设备重载判断，电网设备类型包括线路、变压器、输电断面的有功潮流，当电网设备潮流超过设备限额80％时，判断结果为电网设备重载，统计有功潮流电网设备重载数量指标的指标值为Nol⁰；

然后对电网多重故障i后，若设置电网故障设备集合FSet_i中每个故障设备j的状态为退运，然后进行潮流收敛性指标的计算，进行设备重载判断，统计有功潮流重载的设备数量Nol¹ _i，则Iol_i＝Nol¹ _i-Nol⁰。

优选地，所述设置多个评价指标的评价权重，基于多个评价指标的所述评价权重和归一化指标值计算多个评价指标的综合评价指标，包括：

采用熵权法计算多个评价指标的评价权重，对各个多重故障计算综合评价指标；

针对第r项严重指标，按如下方式计算其权重w_r：

然后根据各项评价指标的权重计算多重故障的综合评价指标I_i：

基于综合评价指标I_i对多重故障集合进行严重性排序。

基于本发明的另一方面，提供一种用于对电网多重故障严重性进行综合评价排序的系统，所述系统包括：

初始单元，用于确定对电网多重故障严重性进行评价的多个评价指标；

计算单元，用于计算所述多个评价指标的指标值；

处理单元，用于将多个评价指标的指标值进行归一化处理，获取多个评价指标的归一化指标值；

评价单元，用于设置多个评价指标的评价权重，基于多个评价指标的所述评价权重和归一化指标值计算多个评价指标的综合评价指标。

优选地，所述多个评价指标包括：潮流收敛性指标、新增设备重载数量指标、潮流熵增百分比指标、短路容量指标、拓扑度数熵增指标、断面阻抗变化指标、直流扰动冲击指标、直流短路比指标和交直流耦合指标。

优选地，所述计算单元用于计算潮流收敛性指标的指标值，包括：

设置电网多重故障设备集合FSet_i中每个故障设备j的状态为退运，然后进行潮流收敛性指标的计算，如果潮流收敛，则潮流收敛性指标的指标值Iconv＝1，如果潮流不收敛则潮流收敛性指标的指标值Iconv＝2。

优选地，所述计算单元用于计算新增设备重载数量指标的指标值，包括：

对于潮流收敛性指标的指标值Iconv＝2的电网多重故障，新增设备重载数量指标的指标值Iol＝0；

对于潮流收敛性指标的指标值Iconv＝1的多重故障，首先在多重故障前进行电网设备重载判断，电网设备类型包括线路、变压器、输电断面的有功潮流，当电网设备潮流超过设备限额80％时，判断结果为电网设备重载，统计有功潮流电网设备重载数量指标的指标值为Nol⁰；

然后对电网多重故障i后，若设置电网故障设备集合FSet_i中每个故障设备j的状态为退运，然后进行潮流收敛性指标的计算，进行设备重载判断，统计有功潮流重载的设备数量Nol¹ _i，则Iol_i＝Nol¹ _i-Nol⁰。

优选地，所述评价单元用于设置多个评价指标的评价权重，基于多个评价指标的所述评价权重和归一化指标值计算多个评价指标的综合评价指标，包括：

采用熵权法计算多个评价指标的评价权重，对各个多重故障计算综合评价指标；

针对第r项严重指标，按如下方式计算其权重w_r：

然后根据各项评价指标的权重计算多重故障的综合评价指标I_i：

基于综合评价指标I_i对多重故障集合进行严重性排序。

本发明技术方案提供一种用于对电网多重故障严重性进行综合评价排序的方法及系统，其中方法包括：确定对电网多重故障严重性进行评价的多个评价指标；计算多个评价指标的指标值；将多个评价指标的指标值进行归一化处理，获取多个评价指标的归一化指标值；设置多个评价指标的评价权重，基于多个评价指标的评价权重和归一化指标值计算多个评价指标的综合评价指标。本发明技术方案提出了一种电网多重故障严重性综合评价排序方法及系统，本发明技术方案首先针对多重故障从多方面对其严重性计算评价指标，然后对各个严重性评价指标进行归一化，最后计算各个指标的权重从而对多重故障的严重性进行综合评价。本发明技术方案提供的一种电网多重故障严重性综合评价排序系统实现了对多重故障严重性的综合评价，既能评价多重交流故障，又能评价多重直流故障、交直流混合故障。系统从潮流收敛性、多重故障对电网潮流的影响、多重故障对电网拓扑的影响、交直流耦合等多方面对多重故障的严重性进行了评价。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：

图1为根据本发明优选实施方式的一种用于对电网多重故障严重性进行综合评价排序的方法流程图；

图2为根据本发明优选实施方式的电网多重故障严重性综合评价排序方法流程图。

图3为根据本发明优选实施方式的多重故障集合示意图；

图4为根据本发明优选实施方式的多重严重性评价示意图；以及

图5为根据本发明优选实施方式的一种用于对电网多重故障严重性进行综合评价排序的系统结构图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

图1为根据本发明优选实施方式的一种用于对电网多重故障严重性进行综合评价排序的方法流程图。为了实现大电网多重故障在线预警，有必要针对外部环境及小概率事件引起的交直流电网多重故障，研究多重故障集严重性定量评价及排序方法，进而基于故障排序研究多重故障快速在线安全分析方法，实现对大电网多重故障。本申请实施方式所要解决的技术问题是电网多重故障严重性综合评价排序方法。具体地说就是首先针对多重故障从多方面对其严重性计算评价指标，然后对各个严重性评价指标进行归一化，最后计算各个指标的权重从而对多重故障的严重性进行综合评价。依据本申请一种电网多重故障严重性综合评价排序系统，如图2所示，本申请主要包括以下步骤：

1)针对多重故障从多方面对其严重性计算评价指标；

2)对各个严重性评价指标进行归一化；

3)对多重故障的严重性进行综合评价。

如图1所示，本申请提供一种用于对电网多重故障严重性进行综合评价排序的方法，方法包括：

优选地，在步骤101：确定对电网多重故障严重性进行评价的多个评价指标。优选地，多个评价指标包括：潮流收敛性指标、新增设备重载数量指标、潮流熵增百分比指标、短路容量指标、拓扑度数熵增指标、断面阻抗变化指标、直流扰动冲击指标、直流短路比指标和交直流耦合指标。

本申请针对多重故障从多方面对其严重性计算评价指标。针对多重故障集中的每个故障，从其故障冲击大小、对电网拓扑的影响、对电网潮流的影响等多方面提出严重性评价指标并进行计算。指标的设计原则是：指标越大表明该故障的后果越严重。

针对预先设定的多重故障集合MSet，其中每个故障由多个设备故障组成，故障i由故障设备集合FSet_i组成。故障设备集合FSet_i中每个故障设备j的属性包括：设备名称、设备类型。设备类型包含交流线路故障、直流线路故障。如图3所示。

优选地，在步骤102：计算多个评价指标的指标值。优选地，计算潮流收敛性指标的指标值，包括：

设置电网多重故障设备集合FSet_i中每个故障设备j的状态为退运，然后进行潮流收敛性指标的计算，如果潮流收敛，则潮流收敛性指标的指标值Iconv＝1，如果潮流不收敛则潮流收敛性指标的指标值Iconv＝2。

优选地，计算新增设备重载数量指标的指标值，包括：

对于潮流收敛性指标的指标值Iconv＝2的电网多重故障，新增设备重载数量指标的指标值Iol＝0；

对于潮流收敛性指标的指标值Iconv＝1的多重故障，首先在多重故障前进行电网设备重载判断，电网设备类型包括线路、变压器、输电断面的有功潮流，当电网设备潮流超过设备限额80％时，判断结果为电网设备重载，统计有功潮流电网设备重载数量指标的指标值为Nol⁰；

然后对电网多重故障i后，若设置电网故障设备集合FSet_i中每个故障设备j的状态为退运，然后进行潮流收敛性指标的计算，进行设备重载判断，统计有功潮流重载的设备数量Nol¹ _i，则Iol_i＝Nol¹ _i-Nol⁰。

逐个对每个多重故障计算严重性评价指标，对多重故障i，计算如下指标。

a)计算潮流收敛性指标Iconv。

设置故障设备集合FSet_i中每个故障设备j的状态为退运，然后进行潮流计算，如果潮流收敛，则Iconv＝1，如果潮流不收敛则Iconv＝2。

b)计算新增设备重载数量指标Iol。

对于Iconv＝2的多重故障，Iol＝0。

对于Iconv＝1的多重故障，首先在多重故障前进行电网设备重载判断，设备类型包括线路、变压器、输电断面的有功潮流，设备潮流超过设备限额80％的判断为设备重载，统计有功潮流重载的设备数量Nol⁰。

然后对多重故障i后(即设置故障设备集合FSet_i中每个故障设备j的状态为退运，然后进行潮流计算)进行设备重载判断，统计有功潮流重载的设备数量Nol¹ _i，则Iol_i＝Nol¹ _i-Nol⁰。

c)计算潮流熵增百分比指标Ienp。

对于Iconv＝2的多重故障，Ienp＝0。

对于Iconv＝1的多重故障，首先在多重故障前计算电网中设备的加权潮流熵，首先统计电网所有支路(包括交流线路、变压器)的有功潮流负载率。比如对于支路k，其负载率Perc_k等于其有功功率P_k和其有功潮流限额PLim_k的比值。然后将所有支路按负载率分成10档，负载率0～10％属于第1档，负载率10％～20％属于第2档，负载率20％～30％属于第3档，……，负载率大于90％属于第10档。统计每一档的支路数量，并处以全部支路数量，记为该档的支路比例，如Pr(d)表示第d档的支路比例。该档的潮流负载率均值记为Wt(d)，如Wt(1)＝0.05，Wt(2)＝0.15，……，Wt(9)＝0.85，Wt(10)＝0.95。然后按如下公式计算加权潮流熵

多重故障前的加权潮流熵指标记为enp⁰。

然后对多重故障i后(即设置故障设备集合FSet_i中每个故障设备j的状态为退运，然后进行潮流计算)计算加权潮流熵，记为enp¹ _i，则Ienp_i＝enp¹ _i-enp⁰。

d)计算短路容量指标Isc。

对于故障设备集合FSet_i不包含交流线路的多重故障i，Isc_i＝0。

对于故障设备集合FSet_i包含交流线路的多重故障i，逐个计算其故障设备集合中的交流线路j的短路容量，记为sc_j。然后取FSet_i中交流线路故障短路容量的最大值作为其短路容量指标。

Isc_i＝max(sc_j),j∈Fset_i

e)计算拓扑度数熵增指标Itp。

对于故障设备集合FSet_i不包含交流线路的多重故障i，Itp_i＝0。

对于故障设备集合FSet_i包含交流线路的多重故障i，首先统计电网所有节点的度数，即节点所连接的投运支路(包括投运的线路、变压器)的数量。然后将所有节点按度数分成若干档，度数为1的属于第1档，度数为2的属于第2档，……，节点度数最大为B，度数为B的属于第B档。统计每一档的节点数量，并除以全部节点数量，记为该档的节点比例，如Pr(b)表示第b档的节点比例。然后按如下公式计算加权拓扑度数熵

多重故障前的加权拓扑度数熵指标记为tp⁰。

然后对多重故障i后(即设置故障设备集合FSet_i中每个故障设备j的状态为退运)计算加权拓扑度数熵，记为tp¹ _i，则Itp_i＝tp¹ _i-tp⁰。

f)计算断面阻抗变化指标Izeq

对于故障设备集合FSet_i不包含交流线路的多重故障i，Izeq_i＝0。

对于故障设备集合FSet_i包含交流线路的多重故障i，逐个计算其集合中的交流线路j故障前后首末端节点间的等值阻抗。交流线路j故障前其首末节点间的等值阻抗记为

交流线路j故障开断后其首末节点间的等值阻抗记为

交流线路故障会引起其其首末节点间的等值阻抗增大，增大的越多对电网影响越严重，以

来评价其影响，记为dzeq_j。然后取FSet_i中交流线路故障引起等值阻抗增大最多的值作为该多重故障的断面阻抗变化指标。

Izeq_i＝max(zeq¹ _j/zeq⁰ _j),j∈Fset_i

g)计算直流扰动冲击指标Idcr

对于故障设备集合FSet_i不包含直流线路的多重故障i，Idcr_i＝0。

对于故障设备集合FSet_i包含直流线路的多重故障i，取集合中所有支路线路有功潮流Pdc_j的总加，作为直流扰动冲击指标。

h)计算直流短路比指标Idcscr

对于故障设备集合FSet_i不包含直流线路的多重故障i，Idcscr_i＝0。

对于故障设备集合FSet_i包含直流线路的多重故障i，逐个计算其集合中的直流线路j的短路比，记为d csc r_j。然后取FSet_i中直流流线路短路比的最小值作来计算多重故障的支路短路比指标。

Id csc r_i＝3/min(dcsrc_j),j∈Fset_i

直流短路比越小，直流故障对电网的影响越严重，因此用3除以直流短路比来衡量多重故障的严重性，短路比越小，该指标越大，表明其对电网影响越严重。

i)计算交直流耦合指标Idcac

对于故障设备集合FSet_i不同时包含交流线路和直流线路的多重故障i，Idcac_i＝0。

对于故障设备集合FSet_i同时包含交流线路和直流线路的多重故障i，集合中的直流线路集合记为DC_i，集合中的交流线路集合记为AC_i。逐一介绍DC_i中各个直流线路对AC_i中各个交流线路的灵敏度，即直流线路故障退运后有功潮流转移到交流线路上的比例，dcac_m,n＝(Pac_m ¹-Pac_m ⁰)/Pdc_n，Pdc_n、Pac⁰ _m、Pac¹ _m分别为故障直流线路n功率、直流故障前交流线路m功率、直流故障后交流线路m功率。取所有这些灵敏度的最大值作为该多重故障的交直流耦合指标。

Id cac_i＝max((Pac¹ _m-Pac⁰ _m)/Pdc_n),m∈AC_i,n∈DC_i。

优选地，在步骤103：将多个评价指标的指标值进行归一化处理，获取多个评价指标的归一化指标值。

本申请对计算出的各个严重性评价指标值进行归一化，将所有指标都转化为0-1之间的指标。

针对各种严重性评价指标，逐个进行归一化。I_ir表示对多重故障i计算的第r项严重性指标。对第r项严重性指标按如下方式进行归一化。

其中maxI_ir、minI_ir表示针对所有多重故障的第r项评价指标中的最大值、最小值。I_ir ¹表示归一化后的评价指标。

优选地，在步骤104：设置多个评价指标的评价权重，基于多个评价指标的评价权重和归一化指标值计算多个评价指标的综合评价指标。

优选地，设置多个评价指标的评价权重，基于多个评价指标的评价权重和归一化指标值计算多个评价指标的综合评价指标，包括：

采用熵权法计算多个评价指标的评价权重，对各个多重故障计算综合评价指标；

针对第r项严重指标，按如下方式计算其权重w_r：

然后根据各项评价指标的权重计算多重故障的综合评价指标I_i：

基于综合评价指标I_i对多重故障集合进行严重性排序。

本申请对多重故障的严重性进行综合评价，采用熵权法计算各个指标的权重，对各个多重故障计算综合评价指标。如图4所示。

针对第r项严重指标，按如下方式计算其权重w_r。

然后根据各项指标的权重计算多重故障的综合评价指标I_i。

最后按照综合评价指标I_i对多重故障集合进行严重性排序。

本申请实现了对多重故障严重性的综合评价，既能评价多重交流故障，又能评价多重直流故障、交直流混合故障。本申请从潮流收敛性、多重故障考虑对电网潮流的影响、多重故障对电网拓扑的影响、交直流耦合等多方面对多重故障的严重性进行了评价。

图5为根据本发明优选实施方式的一种用于对电网多重故障严重性进行综合评价排序的系统结构图。如图5所示，本申请提供一种用于对电网多重故障严重性进行综合评价排序的系统，系统包括：

初始单元501，用于确定对电网多重故障严重性进行评价的多个评价指标。优选地，多个评价指标包括：潮流收敛性指标、新增设备重载数量指标、潮流熵增百分比指标、短路容量指标、拓扑度数熵增指标、断面阻抗变化指标、直流扰动冲击指标、直流短路比指标和交直流耦合指标。本申请针对多重故障从多方面对其严重性计算评价指标。针对多重故障集中的每个故障，从其故障冲击大小、对电网拓扑的影响、对电网潮流的影响等多方面提出严重性评价指标并进行计算。指标的设计原则是：指标越大表明该故障的后果越严重。

针对预先设定的多重故障集合MSet，其中每个故障由多个设备故障组成，故障i由故障设备集合FSet_i组成。故障设备集合FSet_i中每个故障设备j的属性包括：设备名称、设备类型。设备类型包含交流线路故障、直流线路故障。如图3所示。

计算单元502，用于计算多个评价指标的指标值。优选地，计算单元502用于计算潮流收敛性指标的指标值，包括：

设置电网多重故障设备集合FSet_i中每个故障设备j的状态为退运，然后进行潮流收敛性指标的计算，如果潮流收敛，则潮流收敛性指标的指标值Iconv＝1，如果潮流不收敛则潮流收敛性指标的指标值Iconv＝2。

优选地，计算单元用于计算新增设备重载数量指标的指标值，包括：

对于潮流收敛性指标的指标值Iconv＝2的电网多重故障，新增设备重载数量指标的指标值Iol＝0；

对于潮流收敛性指标的指标值Iconv＝1的多重故障，首先在多重故障前进行电网设备重载判断，电网设备类型包括线路、变压器、输电断面的有功潮流，当电网设备潮流超过设备限额80％时，判断结果为电网设备重载，统计有功潮流电网设备重载数量指标的指标值为Nol⁰；

然后对电网多重故障i后，若设置电网故障设备集合FSet_i中每个故障设备j的状态为退运，然后进行潮流收敛性指标的计算，进行设备重载判断，统计有功潮流重载的设备数量Nol¹ _i，则Iol_i＝Nol¹ _i-Nol⁰。

逐个对每个多重故障计算严重性评价指标，对多重故障i，计算如下指标。

a)计算潮流收敛性指标Iconv。

设置故障设备集合FSet_i中每个故障设备j的状态为退运，然后进行潮流计算，如果潮流收敛，则Iconv＝1，如果潮流不收敛则Iconv＝2。

b)计算新增设备重载数量指标Iol。

对于Iconv＝2的多重故障，Iol＝0。

对于Iconv＝1的多重故障，首先在多重故障前进行电网设备重载判断，设备类型包括线路、变压器、输电断面的有功潮流，设备潮流超过设备限额80％的判断为设备重载，统计有功潮流重载的设备数量Nol⁰。

然后对多重故障i后(即设置故障设备集合FSet_i中每个故障设备j的状态为退运，然后进行潮流计算)进行设备重载判断，统计有功潮流重载的设备数量Nol¹ _i，则Iol_i＝Nol¹ _i-Nol⁰。

c)计算潮流熵增百分比指标Ienp。

对于Iconv＝2的多重故障，Ienp＝0。

对于Iconv＝1的多重故障，首先在多重故障前计算电网中设备的加权潮流熵，首先统计电网所有支路(包括交流线路、变压器)的有功潮流负载率。比如对于支路k，其负载率Perc_k等于其有功功率P_k和其有功潮流限额PLim_k的比值。然后将所有支路按负载率分成10档，负载率0～10％属于第1档，负载率10％～20％属于第2档，负载率20％～30％属于第3档，……，负载率大于90％属于第10档。统计每一档的支路数量，并处以全部支路数量，记为该档的支路比例，如Pr(d)表示第d档的支路比例。该档的潮流负载率均值记为Wt(d)，如Wt(1)＝0.05，Wt(2)＝0.15，……，Wt(9)＝0.85，Wt(10)＝0.95。然后按如下公式计算加权潮流熵

多重故障前的加权潮流熵指标记为enp⁰。

然后对多重故障i后(即设置故障设备集合FSet_i中每个故障设备j的状态为退运，然后进行潮流计算)计算加权潮流熵，记为enp¹ _i，则Ienp_i＝enp¹ _i-enp⁰。

d)计算短路容量指标Isc。

对于故障设备集合FSet_i不包含交流线路的多重故障i，Isc_i＝0。

对于故障设备集合FSet_i包含交流线路的多重故障i，逐个计算其故障设备集合中的交流线路j的短路容量，记为sc_j。然后取FSet_i中交流线路故障短路容量的最大值作为其短路容量指标。

Isc_i＝max(sc_j),j∈Fset_i

e)计算拓扑度数熵增指标Itp。

对于故障设备集合FSet_i不包含交流线路的多重故障i，Itp_i＝0。

对于故障设备集合FSet_i包含交流线路的多重故障i，首先统计电网所有节点的度数，即节点所连接的投运支路(包括投运的线路、变压器)的数量。然后将所有节点按度数分成若干档，度数为1的属于第1档，度数为2的属于第2档，……，节点度数最大为B，度数为B的属于第B档。统计每一档的节点数量，并除以全部节点数量，记为该档的节点比例，如Pr(b)表示第b档的节点比例。然后按如下公式计算加权拓扑度数熵

多重故障前的加权拓扑度数熵指标记为tp⁰。

然后对多重故障i后(即设置故障设备集合FSet_i中每个故障设备j的状态为退运)计算加权拓扑度数熵，记为tp¹ _i，则Itp_i＝tp¹ _i-tp⁰。

f)计算断面阻抗变化指标Izeq

对于故障设备集合FSet_i不包含交流线路的多重故障i，Izeq_i＝0。

对于故障设备集合FSet_i包含交流线路的多重故障i，逐个计算其集合中的交流线路j故障前后首末端节点间的等值阻抗。交流线路j故障前其首末节点间的等值阻抗记为

交流线路j故障开断后其首末节点间的等值阻抗记为

交流线路故障会引起其其首末节点间的等值阻抗增大，增大的越多对电网影响越严重，以

来评价其影响，记为dzeq_j。然后取FSet_i中交流线路故障引起等值阻抗增大最多的值作为该多重故障的断面阻抗变化指标。

Izeq_i＝max(zeq¹ _j/zeq⁰ _j),j∈Fset_i

g)计算直流扰动冲击指标Idcr

对于故障设备集合FSet_i不包含直流线路的多重故障i，Idcr_i＝0。

对于故障设备集合FSet_i包含直流线路的多重故障i，取集合中所有支路线路有功潮流Pdc_j的总加，作为直流扰动冲击指标。

h)计算直流短路比指标Idcscr

对于故障设备集合FSet_i不包含直流线路的多重故障i，Idcscr_i＝0。

对于故障设备集合FSet_i包含直流线路的多重故障i，逐个计算其集合中的直流线路j的短路比，记为d csc r_j。然后取FSet_i中直流流线路短路比的最小值作来计算多重故障的支路短路比指标。

Id csc r_i＝3/min(dcsrc_j),j∈Fset_i

直流短路比越小，直流故障对电网的影响越严重，因此用3除以直流短路比来衡量多重故障的严重性，短路比越小，该指标越大，表明其对电网影响越严重。

i)计算交直流耦合指标Idcac

对于故障设备集合FSet_i不同时包含交流线路和直流线路的多重故障i，Idcac_i＝0。

对于故障设备集合FSet_i同时包含交流线路和直流线路的多重故障i，集合中的直流线路集合记为DC_i，集合中的交流线路集合记为AC_i。逐一介绍DC_i中各个直流线路对AC_i中各个交流线路的灵敏度，即直流线路故障退运后有功潮流转移到交流线路上的比例，dcac_m,n＝(Pac_m ¹-Pac_m ⁰)/Pdc_n，Pdc_n、Pac⁰ _m、Pac¹ _m分别为故障直流线路n功率、直流故障前交流线路m功率、直流故障后交流线路m功率。取所有这些灵敏度的最大值作为该多重故障的交直流耦合指标。

Id c ac_i＝max((Pac¹ _m-Pac⁰ _m)/Pdc_n),m∈AC_i,n∈DC_i。

处理单元503，用于将多个评价指标的指标值进行归一化处理，获取多个评价指标的归一化指标值。本申请对计算出的各个严重性评价指标值进行归一化，将所有指标都转化为0-1之间的指标。

针对各种严重性评价指标，逐个进行归一化。I_ir表示对多重故障i计算的第r项严重性指标。对第r项严重性指标按如下方式进行归一化。

其中maxI_ir、minI_ir表示针对所有多重故障的第r项评价指标中的最大值、最小值。I_ir ¹表示归一化后的评价指标。

评价单元504，用于设置多个评价指标的评价权重，基于多个评价指标的评价权重和归一化指标值计算多个评价指标的综合评价指标。

优选地，评价单元504用于设置多个评价指标的评价权重，基于多个评价指标的评价权重和归一化指标值计算多个评价指标的综合评价指标，包括：

采用熵权法计算多个评价指标的评价权重，对各个多重故障计算综合评价指标；

针对第r项严重指标，按如下方式计算其权重w_r：

然后根据各项评价指标的权重计算多重故障的综合评价指标I_i：

基于综合评价指标I_i对多重故障集合进行严重性排序。

本申请对多重故障的严重性进行综合评价，采用熵权法计算各个指标的权重，对各个多重故障计算综合评价指标。如图4所示。

针对第r项严重指标，按如下方式计算其权重w_r。

然后根据各项指标的权重计算多重故障的综合评价指标I_i。

最后按照综合评价指标I_i对多重故障集合进行严重性排序。

本申请实现了对多重故障严重性的综合评价，既能评价多重交流故障，又能评价多重直流故障、交直流混合故障。本申请从潮流收敛性、多重故障考虑对电网潮流的影响、多重故障对电网拓扑的影响、交直流耦合等多方面对多重故障的严重性进行了评价。

已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。

通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

Claims (10)

1.一种用于对电网多重故障严重性进行综合评价排序的方法，所述方法包括：

确定对电网多重故障严重性进行评价的多个评价指标；

计算所述多个评价指标的指标值；

将多个评价指标的指标值进行归一化处理，获取多个评价指标的归一化指标值；

设置多个评价指标的评价权重，基于多个评价指标的所述评价权重和归一化指标值计算多个评价指标的综合评价指标。

2.根据权利要求1所述的方法，所述多个评价指标包括：潮流收敛性指标、新增设备重载数量指标、潮流熵增百分比指标、短路容量指标、拓扑度数熵增指标、断面阻抗变化指标、直流扰动冲击指标、直流短路比指标和交直流耦合指标。

3.根据权利要求1所述的方法，计算潮流收敛性指标的指标值，包括：

设置电网多重故障设备集合FSet_i中每个故障设备j的状态为退运，然后进行潮流收敛性指标的计算，如果潮流收敛，则潮流收敛性指标的指标值Iconv＝1，如果潮流不收敛则潮流收敛性指标的指标值Iconv＝2。

4.根据权利要求3所述的方法，计算新增设备重载数量指标的指标值，包括：

对于潮流收敛性指标的指标值Iconv＝2的电网多重故障，新增设备重载数量指标的指标值Iol＝0；

对于潮流收敛性指标的指标值Iconv＝1的多重故障，首先在多重故障前进行电网设备重载判断，电网设备类型包括线路、变压器、输电断面的有功潮流，当电网设备潮流超过设备限额80％时，判断结果为电网设备重载，统计有功潮流电网设备重载数量指标的指标值为Nol⁰；

然后对电网多重故障i后，若设置电网故障设备集合FSet_i中每个故障设备j的状态为退运，然后进行潮流收敛性指标的计算，进行设备重载判断，统计有功潮流重载的设备数量Nol¹ _i，则Iol_i＝Nol¹ _i-Nol⁰。

5.根据权利要求1所述的方法，所述设置多个评价指标的评价权重，基于多个评价指标的所述评价权重和归一化指标值计算多个评价指标的综合评价指标，包括：

采用熵权法计算多个评价指标的评价权重，对各个多重故障计算综合评价指标；

针对第r项严重指标，按如下方式计算其权重w_r：

然后根据各项评价指标的权重计算多重故障的综合评价指标I_i：

基于综合评价指标I_i对多重故障集合进行严重性排序。

6.一种用于对电网多重故障严重性进行综合评价排序的系统，所述系统包括：

初始单元，用于确定对电网多重故障严重性进行评价的多个评价指标；

计算单元，用于计算所述多个评价指标的指标值；

处理单元，用于将多个评价指标的指标值进行归一化处理，获取多个评价指标的归一化指标值；

评价单元，用于设置多个评价指标的评价权重，基于多个评价指标的所述评价权重和归一化指标值计算多个评价指标的综合评价指标。

7.根据权利要求6所述的系统，所述多个评价指标包括：潮流收敛性指标、新增设备重载数量指标、潮流熵增百分比指标、短路容量指标、拓扑度数熵增指标、断面阻抗变化指标、直流扰动冲击指标、直流短路比指标和交直流耦合指标。

8.根据权利要求6所述的系统，所述计算单元用于计算潮流收敛性指标的指标值，包括：

设置电网多重故障设备集合FSet_i中每个故障设备j的状态为退运，然后进行潮流收敛性指标的计算，如果潮流收敛，则潮流收敛性指标的指标值Iconv＝1，如果潮流不收敛则潮流收敛性指标的指标值Iconv＝2。

9.根据权利要求7所述的系统，所述计算单元用于计算新增设备重载数量指标的指标值，包括：

对于潮流收敛性指标的指标值Iconv＝2的电网多重故障，新增设备重载数量指标的指标值Iol＝0；

对于潮流收敛性指标的指标值Iconv＝1的多重故障，首先在多重故障前进行电网设备重载判断，电网设备类型包括线路、变压器、输电断面的有功潮流，当电网设备潮流超过设备限额80％时，判断结果为电网设备重载，统计有功潮流电网设备重载数量指标的指标值为Nol⁰；

然后对电网多重故障i后，若设置电网故障设备集合FSet_i中每个故障设备j的状态为退运，然后进行潮流收敛性指标的计算，进行设备重载判断，统计有功潮流重载的设备数量Nol¹ _i，则Iol_i＝Nol¹ _i-Nol⁰。

10.根据权利要求6所述的系统，所述评价单元用于设置多个评价指标的评价权重，基于多个评价指标的所述评价权重和归一化指标值计算多个评价指标的综合评价指标，包括：

采用熵权法计算多个评价指标的评价权重，对各个多重故障计算综合评价指标；

针对第r项严重指标，按如下方式计算其权重w_r：

然后根据各项评价指标的权重计算多重故障的综合评价指标I_i：

基于综合评价指标I_i对多重故障集合进行严重性排序。

Images