CN111817304B - 一种考虑降低连锁故障风险的电网断面调整方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种考虑降低连锁故障风险的电网断面调整方法及系统，包括：根据电网的基础运行方式进行潮流计算，确定每个断面的稳定裕度；确定待调整断面和低裕度断面；确定脆性支路集；根据待调整断面进行影响支路计算，确定邻域转移支路集；确定高风险支路集；进行灵敏度计算，获取断面灵敏度矩阵和高风险支路集灵敏度矩阵；根据断面灵敏度矩阵和高风险支路集灵敏度矩阵确定耦合灵敏度矩阵，根据所述耦合灵敏度矩阵进行断面功率调整，并确定电网的当前的运行方式；分别计算所述电网的基础运行方式和当前的运行方式对应的整体熵；若电网的当前的运行方式对应的整体熵小于等于基础运行方式对应的整体熵，则确定已完成电网断面调整。
Description
技术领域
本发明涉及大电网安全分析与仿真技术领域，并且更具体地，涉及一种考虑降低连锁故障风险的电网断面调整方法及系统。
背景技术
电力系统运行方式是电力系统生产和运行的总体技术方案，各类各级电网运行方式的制定、评价、调整、优化是电力系统运行管理人员的核心工作内容之一。随着电压等级的不断提高和输电方式的多样化，因此更应重视运行方式的研究，及时发现电网中存在的问题。
对于运行方式安排，在合理网架结构的基础上，往往需要考察关键断面的运行特性，以实现对复杂电力系统的“降维”控制。当断面或支路发生过载时，需要及时消除过载影响，避免连锁跳闸事故的发生。目前，消除断面或支路过载的方法有灵敏度方法或优化方法，其中灵敏度方法由于不用迭代计算，没有收敛性问题，易实现调整量最小或调整设备最小的目标，因此在断面功率调整中得到了广泛应用。但是传统的灵敏度分析方法仅针对过载断面支路为依据进行计算分析和调整，往往忽视了调整过程对电网其它薄弱环节的影响，存在造成新的过载现象发生的可能性，为了保证功率平衡，尤其是其它薄弱环节与待调整断面呈现反向关联时，会快速导致新的支路过载，从而诱发大停电的风险。
因此，需要一种考虑降低连锁故障风险的电网断面调整方法。
发明内容
本发明提出一种考虑降低连锁故障风险的电网断面调整方法及系统，以解决如何对电网断面进行调整的问题。
为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种考虑降低连锁故障风险的电网断面调整方法，所述方法包括：
步骤1，根据电网的基础运行方式进行潮流计算，确定断面集中每个断面的稳定限额，并根据所述稳定限额确定每个断面的稳定裕度；
步骤2，根据每个断面的稳定裕度确定待调整断面和低裕度断面；
步骤3，根据电网的基础运行方式进行潮流计算，确定处于运行状态的每条支路的支路熵，并根据每条支路的支路熵确定脆性支路集；
步骤4，根据所述待调整断面进行影响支路计算，确定邻域转移支路集；
步骤5，确定所述低裕度断面中的支路、脆性支路集和邻域转移支路集的并集为高风险支路集；
步骤6，分别根据所述待调整断面和高风险支路集进行灵敏度计算，获取断面灵敏度矩阵和高风险支路集灵敏度矩阵；
步骤7，根据所述断面灵敏度矩阵和高风险支路集灵敏度矩阵确定耦合灵敏度矩阵，根据所述耦合灵敏度矩阵进行断面功率调整，并确定电网的当前的运行方式；
步骤8，分别计算所述电网的基础运行方式和当前的运行方式对应的整体熵；
步骤9，若电网的当前的运行方式对应的整体熵小于等于基础运行方式对应的整体熵，则确定已完成电网断面调整。
优选地，其中所述根据所述稳定限额确定每个断面的稳定裕度，包括：
其中，SSMi为断面i的稳定裕度；Pi为断面i的实际功率值；PLi为断面i稳定限额，PLi＝min{PLHi,PLSi,PLTi}，PLHi、PLSi和PLTi分别为断面i的热稳定极限、静态稳定极限和暂态稳定极限。
优选地，其中所述根据每个断面的稳定裕度确定待调整断面和低裕度断面，包括：
选取稳定裕度最小的断面为待调整断面；
选取稳定裕度小于预设的稳定裕度阈值的断面为低裕度断面LLS。
优选地，其中所述根据电网的基础运行方式进行潮流计算，确定处于运行状态的每条支路的支路熵，并根据每条支路的支路熵确定脆性支路集，包括：
LFS＝{lr|FSr＞η1,1≤r≤n}，
其中，LFS为脆性支路集，lr为支路r，基于FSi得到支路熵值序列为{FS1,FS2,…,FSi,…,FSn}，η1为预设的支路熵阈值；FSi为支路i的支路熵值；m为支路负载率区间个数；n为支路总数；k为第k个负载率区间；αk为第k个负载率区间的平均负载率；lk-i为支路i开断后位于第k个负载率区间的支路个数；pi0和pj0分别为支路i和j的初始功率；pj-i为支路i开断后支路j的功率。
优选地，其中所述根据所述待调整断面进行影响支路计算，确定邻域转移支路集，包括：
LNT＝{lk|Dk-j＞η2∩Mk＞η3,1≤k≤n,1≤j≤n}，
其中，LNT邻域转移支路集；
为待调整断面中的支路j开断后在任意支路k引起的有功潮流变化量；Pk为支路j开断后支路k的功率值；Dk-j为支路j与支路k之间的支路开断分布因子；Pj为支路j的有功功率，Pk0为支路j开断前支路k的有功功率，Mk为支路j开断后支路k的负载率；Pkmax为支路k的最大传输功率，为已知量；η2为预设的支路开断分布因子阈值；η3为预设的支路负载率阈值。
优选地，其中所述分别根据所述待调整断面和高风险支路集进行灵敏度计算，获取断面灵敏度矩阵和高风险支路集灵敏度矩阵，包括：
其中，GSWE为断面灵敏度矩阵；GSW中的任一元素Gp-n为发电机n单位输出变化导致断面Sw中支路p的功率变化；
GHRE为高风险支路集灵敏度矩阵；GHR中的任一元素Gq-n表示发电机n单位输出变化导致的高风险支路集LHR中的高风险支路q的功率变化。
优选地，其中所述根据所述断面灵敏度矩阵和高风险支路集灵敏度矩阵确定耦合灵敏度矩阵，包括：
其中，GCE为耦合灵敏度矩阵。
优选地，其中根据所述耦合灵敏度矩阵进行断面功率调整，并确定电网当前的运行方式，包括：
步骤71，基于GCE、GSWE构造同步列变换矩阵：
对矩阵Gsyn按照gCE1j(1≤j≤n)降序排列进行列变换，获取列变换后的矩阵为：
步骤72，初始化s＝1，并设定ΔPaim的初始值为断面预期调整功率ΔP0 aim；
步骤73，选取G′SWE中g′SWE1s对应的发电机s为当前调整发电机，判断是否满足ΔPaim/g′SWE1s≤ΔPmaxs，ΔPmaxs为发电机s的最大可调功率；若满足，则将当前调整发电机s的功率降低ΔPaim/g′SWE1s，确定电网的当前的运行方式，结束功率调整，并进入步骤8；反之，则将当前调整发电机的功率降低ΔPmaxs，并进入步骤74；
步骤74，更新ΔPaim＝ΔPaim-ΔPmaxs×g′SWE1s，更新s＝s+1，并返回步骤73。
优选地，其中所述方法利用如下方式计算电网的基础运行方式和当前的运行方式对应的整体熵，包括：
其中，H为整体熵；m为支路负载率区间的个数；n为支路总数；k为第k个负载率区间；αk为第k个负载率区间的平均负载率；lk-i为支路i开断后位于第k个负载率区间的支路个数。
优选地，其中所述方法还包括：
若电网的当前的运行方式对应的整体熵大于基础运行方式对应的整体熵，则进行功率区间调整，重新确定电网的当前的运行方式，并返回步骤8；
其中，按照如下方式进行功率区间调整，包括：
确定每条线路所属的负载率区间，其中，线路负载率区间集为{[0,t*1),[t*1,t*2),…,[t*(m-1),t*m)}，共m个负载率区间，t为预设的每个负载率区间的大小；
提取负载率属于负载率区间[t*(m-1),t*m)的所有支路，以获取待调整支路集Ladj＝{ladj1,ladj2,…,ladjh,…,ladjr}(1≤h≤r)，其中r为负载率区间[t*(m-1),t*m)包含支路个数；
基于发电机输出功率转移分布因子，调整所述待调整支路集Ladj中每条线路的负载率。
优选地，其中所述基于发电机输出功率转移分布因子，调整所述待调整支路集Ladj中每条线路的负载率，包括：
确定所述待调整支路集Ladj＝{ladj1,ladj2,…,ladjr}中各支路的最大传输功率，以获取待调整支路最大传输功率集PMax＝{pMax1,pMax2,…,pMaxr}；
计算每个发电机j对每个待调整支路ladjh(1≤h≤r)的功率传输分布因子Gh-j，以获取矩阵GADJ；
选取所述矩阵GADJ中每行的最大值，以获取矩阵G′ADJ；
选取G′ADJ中元素对应的发电机为待调整发电机；
根据PMax中每个待调整支路的最大传输功率确定每个待调整发电机j的调整量PAdj为：
根据本发明的另一个方面，提供了一种考虑降低连锁故障风险的电网断面调整系统，所述系统包括：
断面的稳定裕度确定单元，用于根据电网的基础运行方式进行潮流计算，确定断面集中每个断面的稳定限额，并根据所述稳定限额确定每个断面的稳定裕度；
待调整断面和低裕度断面确定单元，用于根据每个断面的稳定裕度确定待调整断面和低裕度断面；
脆性支路集确定单元，用于根据电网的基础运行方式进行潮流计算，确定处于运行状态的每条支路的支路熵，并根据每条支路的支路熵确定脆性支路集；
邻域转移支路集确定单元，用于根据所述待调整断面进行影响支路计算，确定邻域转移支路集；
高风险支路集确定单元，用于确定所述低裕度断面中的支路、脆性支路集和邻域转移支路集的并集为高风险支路集；
灵敏度矩阵确定单元，用于分别根据所述待调整断面和高风险支路集进行灵敏度计算，获取断面灵敏度矩阵和高风险支路集灵敏度矩阵；
断面功率调整单元，用于根据所述断面灵敏度矩阵和高风险支路集灵敏度矩阵确定耦合灵敏度矩阵，根据所述耦合灵敏度矩阵进行断面功率调整，并确定电网的当前的运行方式；
整体熵计算单元，用于分别计算所述电网的基础运行方式和当前的运行方式对应的整体熵；
判断单元，用于若电网的当前的运行方式对应的整体熵小于等于基础运行方式对应的整体熵，则确定已完成电网断面调整。
优选地，其中所述断面的稳定裕度确定单元，根据所述稳定限额确定每个断面的稳定裕度，包括：
其中，SSMi为断面i的稳定裕度；Pi为断面i的实际功率值；PLi为断面i稳定限额，PLi＝min{PLHi,PLSi,PLTi}，PLHi、PLSi和PLTi分别为断面i的热稳定极限、静态稳定极限和暂态稳定极限。
优选地，其中所述待调整断面和低裕度断面确定单元，根据每个断面的稳定裕度确定待调整断面和低裕度断面，包括：
选取稳定裕度最小的断面为待调整断面；
选取稳定裕度小于预设的稳定裕度阈值的断面为低裕度断面LLS。
优选地，其中所述脆性支路集确定单元，根据电网的基础运行方式进行潮流计算，确定处于运行状态的每条支路的支路熵，并根据每条支路的支路熵确定脆性支路集，包括：
LFS＝{lr|FSr＞η1,1≤r≤n}，
其中，LFS为脆性支路集，lr为支路r，基于FSi得到支路熵值序列为{FS1,FS2,…,FSi,…,FSn}，η1为预设的支路熵阈值；FSi为支路i的支路熵值；m为支路负载率区间个数；n为支路总数；k为第k个负载率区间；αk为第k个负载率区间的平均负载率；lk-i为支路i开断后位于第k个负载率区间的支路个数；pi0和pj0分别为支路i和j的初始功率；pj-i为支路i开断后支路j的功率。
优选地，其中所述邻域转移支路集确定单元，根据所述待调整断面进行影响支路计算，确定邻域转移支路集，包括：
LNT＝{lk|Dk-j＞η2∩Mk＞η3,1≤k≤n,1≤j≤n}，
其中，LNT邻域转移支路集；
为待调整断面中的支路j开断后在任意支路k引起的有功潮流变化量；Pk为支路j开断后支路k的功率值；Dk-j为支路j与支路k之间的支路开断分布因子；Pj为支路j的有功功率，Pk0为支路j开断前支路k的有功功率，Mk为支路j开断后支路k的负载率；Pkmax为支路k的最大传输功率，为已知量；η2为预设的支路开断分布因子阈值；η3为预设的支路负载率阈值。
优选地，其中所述灵敏度矩阵确定单元，分别根据所述待调整断面和高风险支路集进行灵敏度计算，获取断面灵敏度矩阵和高风险支路集灵敏度矩阵，包括：
其中，GSWE为断面灵敏度矩阵；GSW中的任一元素Gp-n为发电机n单位输出变化导致断面Sw中支路p的功率变化；
GHRE为高风险支路集灵敏度矩阵；GHR中的任一元素Gq-n表示发电机n单位输出变化导致的高风险支路集LHR中的高风险支路q的功率变化。
优选地，其中所述断面功率调整单元，根据所述断面灵敏度矩阵和高风险支路集灵敏度矩阵确定耦合灵敏度矩阵，包括：
其中，GCE为耦合灵敏度矩阵。
优选地，其中断面功率调整单元，根据所述耦合灵敏度矩阵进行断面功率调整，并确定电网当前的运行方式，包括：
同步列变换矩阵构造模块，基于GCE、GSWE构造同步列变换矩阵：
排序模块，用于对矩阵Gsyn按照gCE1j(1≤j≤n)降序排列进行列变换，获取列变换后的矩阵为：
初始化设置模块，用于初始化s＝1，并设定ΔPaim的初始值为断面预期调整功率ΔP0 aim；
功率调整模块，用于选取G′SWE中g′SWE1s对应的发电机s为当前调整发电机，判断是否满足ΔPaim/g′SWE1s≤ΔPmaxs，ΔPmaxs为发电机s的最大可调功率；若满足，则将当前调整发电机s的功率降低ΔPaim/g′SWE1s，确定电网的当前的运行方式，结束功率调整，并进入整体熵计算单元；反之，则将当前调整发电机的功率降低ΔPmaxs，并进入更新模块；
更新模块，用于更新ΔPaim＝ΔPaim-ΔPmaxs×g′SWE1s，更新s＝s+1，并进入功率调整模块。
优选地，其中所述整体熵计算单元，利用如下方式计算电网的基础运行方式和当前的运行方式对应的整体熵，包括：
其中，H为整体熵；m为支路负载率区间的个数；n为支路总数；k为第k个负载率区间；αk为第k个负载率区间的平均负载率；lk-i为支路i开断后位于第k个负载率区间的支路个数。
优选地，其中所述系统还包括：
功率区间调整单元，用于若电网的当前的运行方式对应的整体熵大于基础运行方式对应的整体熵，则进行功率区间调整，重新确定电网的当前的运行方式，并返回整体熵计算单元；
其中，按照如下方式进行功率区间调整，包括：
确定每条线路所属的负载率区间，其中，线路负载率区间集为{[0,t*1),[t*1,t*2),…,[t*(m-1),t*m)}，共m个负载率区间，t为预设的每个负载率区间的大小；
提取负载率属于负载率区间[t*(m-1),t*m)的所有支路，以获取待调整支路集Ladj＝{ladj1,ladj2,…,ladjh,…,ladjr}(1≤h≤r)，其中r为负载率区间[t*(m-1),t*m)包含支路个数；
基于发电机输出功率转移分布因子，调整所述待调整支路集Ladj中每条线路的负载率。
优选地，其中所述功率区间调整单元，基于发电机输出功率转移分布因子，调整所述待调整支路集Ladj中每条线路的负载率，包括：
确定所述待调整支路集Ladj＝{ladj1,ladj2,…,ladjr}中各支路的最大传输功率，以获取待调整支路最大传输功率集PMax＝{pMax1,pMax2,…,pMaxr}；
计算每个发电机j对每个待调整支路ladjh(1≤h≤r)的功率传输分布因子Gh-j，以获取矩阵GADJ；
选取所述矩阵GADJ中每行的最大值，以获取矩阵G′ADJ；
选取G′ADJ中元素对应的发电机为待调整发电机；
根据PMax中每个待调整支路的最大传输功率确定每个待调整发电机j的调整量PAdj为：
本发明提供了一种考虑降低连锁故障风险的电网断面调整方法及系统，通过计算机仿真充分考虑更多的因素，进行更加全面的电网计算分析，能够避免传统灵敏度方法调整断面可能诱发新的过载现象、调整结果可能会增加大停电风险的不足；在目标断面调整的同时，考虑低裕度断面、脆性支路集和邻域转移支路等高风险支路，并且由于连锁故障发生的风险与系统支路功率的不均衡度成正比例关系，在待调整断面目标功率调整后，进一步进行了整个系统的功率区间调整，从而达到了降低连锁故障风险的目的，为电网的安全稳定运行提供了技术支撑。
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为根据本发明实施方式的考虑降低连锁故障风险的电网断面调整方法100的流程图；
图2为根据本发明实施方式的考虑降低连锁故障风险的电网断面调整方法的过程示意图；
图3为根据本发明实施方式的考虑降低连锁故障风险的电网断面调整系统300的结构示意图。
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。对于为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为根据本发明实施方式的考虑降低连锁故障风险的电网断面调整方法100的流程图。如图1所示，本发明实施方式提供的考虑降低连锁故障风险的电网断面调整方法，通过计算机仿真充分考虑更多的因素，进行更加全面的电网计算分析，能够避免传统灵敏度方法调整断面可能诱发新的过载现象、调整结果可能会增加大停电风险的不足；在目标断面调整的同时，考虑低裕度断面、脆性支路集和邻域转移支路等高风险支路，并且由于连锁故障发生的风险与系统支路功率的不均衡度成正比例关系，在待调整断面目标功率调整后，进一步进行了整个系统的功率区间调整，从而达到了降低连锁故障风险的目的，为电网的安全稳定运行提供了技术支撑。本发明实施方式提供的考虑降低连锁故障风险的电网断面调整方法100，从步骤101处开始，在步骤101根据电网的基础运行方式进行潮流计算，确定断面集中每个断面的稳定限额，并根据所述稳定限额确定每个断面的稳定裕度。优选地，其中所述根据所述稳定限额确定每个断面的稳定裕度，包括：
其中，SSMi为断面i的稳定裕度；Pi为断面i的实际功率值；PLi为断面i稳定限额，PLi＝min{PLHi,PLSi,PLTi}，PLHi、PLSi和PLTi分别为断面i的热稳定极限、静态稳定极限和暂态稳定极限。
在本发明的实施方式中，基础运行方式为包含交直流母线、交直流线路(支路)、变压器、FACTS设备的一套潮流计算数据。断面集是指包含多个断面的集合{S1,S2,…,Si,…,St}，其中Si表示第i个断面，断面集中断面个数为t；每个断面为一个支路集，例如，断面Si包含p个支路，即对应支路集为Si＝{li1,li2,…,lip}。
断面稳定限额计算包括热稳定极限计算、静态稳定极限计算、暂态稳定极限计算，设断面i的热稳定极限为PLHi、静态稳定极限为PLSi、暂态稳定极限为PLTi；断面i稳定限额PLi取值为：PLi＝min{PLHi,PLSi,PLTi}，其中min表示取最小值函数。在确定断面的稳定限额后，即可根据公式
确定断面的稳定裕度，其中Pi为断面i的实际功率值。
在步骤102，根据每个断面的稳定裕度确定待调整断面和低裕度断面。
优选地，其中所述根据每个断面的稳定裕度确定待调整断面和低裕度断面，包括：
选取稳定裕度最小的断面为待调整断面；
选取稳定裕度小于预设的稳定裕度阈值的断面为低裕度断面LLS。
在本发明的实施方式中，若第w个断面稳定裕度最低，即SSMw＝min{SSM1,SSM2,…,SSMt}，则将第w个断面设定为待调整断面。生成低裕度断面方法为：设断面稳定裕度阈值为ηSSM，则低裕度断面LLS为LLS＝{Si|SSMi＜η}＝{(l1,l2,…,lj,lp)|lj∈Si,SSMi＜ηSSM}。
在步骤103，根据电网的基础运行方式进行潮流计算，确定处于运行状态的每条支路的支路熵，并根据每条支路的支路熵确定脆性支路集。
优选地，其中所述根据电网的基础运行方式进行潮流计算，确定处于运行状态的每条支路的支路熵，并根据每条支路的支路熵确定脆性支路集，包括：
LFS＝{lr|FSr＞η1,1≤r≤n}，
其中，LFS为脆性支路集，lr为支路r，基于FSi得到支路熵值序列为{FS1,FS2,…,FSi,…,FSn}，η1为预设的支路熵阈值；FSi为支路i的支路熵值；m为支路负载率区间个数；n为支路总数；k为第k个负载率区间；αk为第k个负载率区间的平均负载率；lk-i为支路i开断后位于第k个负载率区间的支路个数；pi0和pj0分别为支路i和j的初始功率；pj-i为支路i开断后支路j的功率。
在本发明的实施方式中，基于FSi计算得到支路熵值序列为{FS1,FS2,…,FSi,…,FSn}，设定支路熵阈值为ηFS，则脆性支路集LFS为：LFS＝{lr|FSr＞ηFS,1≤r≤n}，其中lr表示支路r。
在步骤104，根据所述待调整断面进行影响支路计算，确定邻域转移支路集。
优选地，其中所述根据所述待调整断面进行影响支路计算，确定邻域转移支路集，包括：
LNT＝{lk|Dk-j＞η2∩Mk＞η3,1≤k≤n,1≤j≤n}，
其中，LNT邻域转移支路集；
为待调整断面中的支路j开断后在任意支路k引起的有功潮流变化量；Pk为支路j开断后支路k的功率值；Dk-j为支路j与支路k之间的支路开断分布因子；Pj为支路j的有功功率，Pk0为支路j开断前支路k的有功功率，Mk为支路j开断后支路k的负载率；Pkmax为支路k的最大传输功率，为已知量；η2为预设的支路开断分布因子阈值；η3为预设的支路负载率阈值。
在步骤105，确定所述低裕度断面中的支路、脆性支路集和邻域转移支路集的并集为高风险支路集。
所述高风险支路集LHR的选定方法为：计算低裕度断面LLS中的支路、脆性支路集LFS、邻域转移支路LNT三者的并集为高风险支路，即：LHR＝LLS∪LFS∪LNT。
在步骤106，分别根据所述待调整断面和高风险支路集进行灵敏度计算，获取断面灵敏度矩阵和高风险支路集灵敏度矩阵。
优选地，其中所述分别根据所述待调整断面和高风险支路集进行灵敏度计算，获取断面灵敏度矩阵和高风险支路集灵敏度矩阵，包括：
其中，GSWE为断面灵敏度矩阵；GSW中的任一元素Gp-n为发电机n单位输出变化导致断面Sw中支路p的功率变化；
GHRE为高风险支路集灵敏度矩阵；GHR中的任一元素Gq-n表示发电机n单位输出变化导致的高风险支路集LHR中的高风险支路q的功率变化。
在步骤107，根据所述断面灵敏度矩阵和高风险支路集灵敏度矩阵确定耦合灵敏度矩阵，根据所述耦合灵敏度矩阵进行断面功率调整，并确定电网的当前的运行方式。
优选地，其中所述根据所述断面灵敏度矩阵和高风险支路集灵敏度矩阵确定耦合灵敏度矩阵，包括：
其中，GCE为耦合灵敏度矩阵。
在本发明的实施方式中，首先计算发电机i对断面包含支路k的功率传输分布因子Gk-i，k的最大值为支路数p，i的最大值为发电机总数n，基于Gk-i形成断面Sw支路灵敏度矩阵GSW为：
基于GSW形成断面灵敏度矩阵GSWE：
然后，计算发电机对高风险支路集的功率传输分布因子Gk-i，基于Gk-i形成高风险支路灵敏度矩阵GHR为：
基于GHR形成高风险支路集灵敏度矩阵GHRE：
其中，矩阵GSW和GHR中的Gp-n均为发电机n单位输出变化导致断面Sw中支路p的功率变化。
耦合灵敏度矩阵GCE+等于GSWE与GHRE的Hadamard乘积，即：
优选地，其中根据所述耦合灵敏度矩阵进行断面功率调整，并确定电网当前的运行方式，包括：
步骤71，基于GCE、GSWE构造同步列变换矩阵：
对矩阵Gsyn按照gCE1j(1≤j≤n)降序排列进行列变换，获取列变换后的矩阵为：
步骤72，初始化s＝1，并设定ΔPaim的初始值为断面预期调整功率ΔP0 aim；
步骤73，选取G′SWE中g′SWE1s对应的发电机s为当前调整发电机，判断是否满足ΔPaim/g′SWE1s≤ΔPmaxs，ΔPmaxs为发电机s的最大可调功率；若满足，则将当前调整发电机s的功率降低ΔPaim/g′SWE1s，确定电网的当前的运行方式，结束功率调整，并进入步骤8；反之，则将当前调整发电机的功率降低ΔPmaxs，并进入步骤74；
步骤74，更新ΔPaim＝ΔPaim-ΔPmaxs×g′SWE1s，更新s＝s+1，并返回步骤73。
在步骤108，分别计算所述电网的基础运行方式和当前的运行方式对应的整体熵。
优选地，其中所述方法利用如下方式计算电网的基础运行方式和当前的运行方式对应的整体熵，包括：
其中，H为整体熵；m为支路负载率区间的个数；n为支路总数；k为第k个负载率区间；αk为第k个负载率区间的平均负载率；lk-i为支路i开断后位于第k个负载率区间的支路个数。
在步骤109，若电网的当前的运行方式对应的整体熵小于等于基础运行方式对应的整体熵，则确定已完成电网断面调整。
优选地，其中所述方法还包括：
若电网的当前的运行方式对应的整体熵大于基础运行方式对应的整体熵，则进行功率区间调整，重新确定电网的当前的运行方式，并返回步骤8；
其中，按照如下方式进行功率区间调整，包括：
确定每条线路所属的负载率区间，其中，线路负载率区间集为{[0,t*1),[t*1,t*2),…,[t*(m-1),t*m)}，共m个负载率区间，t为预设的每个负载率区间的大小；
提取负载率属于负载率区间[t*(m-1),t*m)的所有支路，以获取待调整支路集Ladj＝{ladj1,ladj2,…,ladjh,…,ladjr}(1≤h≤r)，其中r为负载率区间[t*(m-1),t*m)包含支路个数；
基于发电机输出功率转移分布因子，调整所述待调整支路集Ladj中每条线路的负载率。
优选地，其中所述基于发电机输出功率转移分布因子，调整所述待调整支路集Ladj中每条线路的负载率，包括：
确定所述待调整支路集Ladj＝{ladj1,ladj2,…,ladjr}中各支路的最大传输功率，以获取待调整支路最大传输功率集PMax＝{pMax1,pMax2,…,pMaxr}；
计算每个发电机j对每个待调整支路ladjh(1≤h≤r)的功率传输分布因子Gh-j，以获取矩阵GADJ；
选取所述矩阵GADJ中每行的最大值，以获取矩阵G′ADJ；
选取G′ADJ中元素对应的发电机为待调整发电机；
根据PMax中每个待调整支路的最大传输功率确定每个待调整发电机j的调整量PAdj为：
图2为根据本发明实施方式的考虑降低连锁故障风险的电网断面调整方法的过程示意图。如图2所示，本发明实施方式提供的考虑降低连锁故障风险的电网断面调整方法的过程包括：
步骤1，基于基础运行方式、断面集进行断面稳定限额计算，生成断面稳定裕度；
步骤2，基于断面稳定裕度，生成待调整断面和低裕度断面；
步骤3，基于基础运行方式进行支路熵计算，生成脆性支路集；
步骤4，基于待调整断面进行影响支路计算，生成邻域转移支路；
步骤5，选定低裕度断面、脆性支路集、邻域转移支路三者的并集为高风险支路；
步骤6，针对待调整断面进行断面灵敏度计算，生成断面灵敏度矩阵；
步骤7，针对高风险支路进行支路灵敏度计算，生成支路灵敏度矩阵；
步骤8，基于断面灵敏度矩阵、支路灵敏度矩阵，生成耦合灵敏度矩阵；
步骤9，基于耦合灵敏度矩阵，进行断面功率调整，生成当前运行方式；
步骤10，基于基础运行方式和当前的运行方式进行整体熵计算；
步骤11，若电网的当前的运行方式对应的整体熵小于等于基础运行方式对应的整体熵，则确定已完成电网断面调整；反之，转步骤12；
步骤12：执行功率区间调整，并返回步骤10。
图3为根据本发明实施方式的考虑降低连锁故障风险的电网断面调整系统300的结构示意图。如图3所示，本发明实施方式提供的考虑降低连锁故障风险的电网断面调整系统300，包括：断面的稳定裕度确定单元301、待调整断面和低裕度断面确定单元302、脆性支路集确定单元303、邻域转移支路集确定单元304、高风险支路集确定单元305、灵敏度矩阵确定单元306、断面功率调整单元307、整体熵计算单元308和判断单元309。
优选地，所述断面的稳定裕度确定单元301，用于根据电网的基础运行方式进行潮流计算，确定断面集中每个断面的稳定限额，并根据所述稳定限额确定每个断面的稳定裕度。
优选地，其中所述断面的稳定裕度确定单元301，根据所述稳定限额确定每个断面的稳定裕度，包括：
其中，SSMi为断面i的稳定裕度；Pi为断面i的实际功率值；PLi为断面i稳定限额，PLi＝min{PLHi,PLSi,PLTi}，PLHi、PLSi和PLTi分别为断面i的热稳定极限、静态稳定极限和暂态稳定极限。
优选地，所述待调整断面和低裕度断面确定单元302，用于根据每个断面的稳定裕度确定待调整断面和低裕度断面。
优选地，其中所述待调整断面和低裕度断面确定单元302，根据每个断面的稳定裕度确定待调整断面和低裕度断面，包括：
选取稳定裕度最小的断面为待调整断面；
选取稳定裕度小于预设的稳定裕度阈值的断面为低裕度断面LLS。
优选地，所述脆性支路集确定单元303，用于根据电网的基础运行方式进行潮流计算，确定处于运行状态的每条支路的支路熵，并根据每条支路的支路熵确定脆性支路集。
优选地，其中所述脆性支路集确定单元303，根据电网的基础运行方式进行潮流计算，确定处于运行状态的每条支路的支路熵，并根据每条支路的支路熵确定脆性支路集，包括：
LFS＝{lr|FSr＞η1,1≤r≤n}，
其中，LFS为脆性支路集，lr为支路r，基于FSi得到支路熵值序列为{FS1,FS2,…,FSi,…,FSn}，η1为预设的支路熵阈值；FSi为支路i的支路熵值；m为支路负载率区间个数；n为支路总数；k为第k个负载率区间；αk为第k个负载率区间的平均负载率；lk-i为支路i开断后位于第k个负载率区间的支路个数；pi0和pj0分别为支路i和j的初始功率；pj-i为支路i开断后支路j的功率。
优选地，所述邻域转移支路集确定单元304，用于根据所述待调整断面进行影响支路计算，确定邻域转移支路集。
优选地，其中所述邻域转移支路集确定单元304，根据所述待调整断面进行影响支路计算，确定邻域转移支路集，包括：
LNTＣ＝{lk|Dk-j＞η2∩Mk＞η3,1≤k≤n,1≤j≤n}，
其中，LNT邻域转移支路集；
为待调整断面中的支路j开断后在任意支路k引起的有功潮流变化量；Pk为支路j开断后支路k的功率值；Dk-j为支路j与支路k之间的支路开断分布因子；Pj为支路j的有功功率，Pk0为支路j开断前支路k的有功功率，Mk为支路j开断后支路k的负载率；Pkmax为支路k的最大传输功率，为已知量；η2为预设的支路开断分布因子阈值；η3为预设的支路负载率阈值。
优选地，所述高风险支路集确定单元305，用于确定所述低裕度断面中的支路、脆性支路集和邻域转移支路集的并集为高风险支路集。
优选地，所述灵敏度矩阵确定单元306，用于分别根据所述待调整断面和高风险支路集进行灵敏度计算，获取断面灵敏度矩阵和高风险支路集灵敏度矩阵。
优选地，其中所述灵敏度矩阵确定单元306，分别根据所述待调整断面和高风险支路集进行灵敏度计算，获取断面灵敏度矩阵和高风险支路集灵敏度矩阵，包括：
其中，GSWE为断面灵敏度矩阵；GSW中的任一元素Gp-n为发电机n单位输出变化导致断面Sw中支路p的功率变化；
GHRE为高风险支路集灵敏度矩阵；GHR中的任一元素Gq-n表示发电机n单位输出变化导致的高风险支路集LHR中的高风险支路q的功率变化。
优选地，所述断面功率调整单元307，用于根据所述断面灵敏度矩阵和高风险支路集灵敏度矩阵确定耦合灵敏度矩阵，根据所述耦合灵敏度矩阵进行断面功率调整，并确定电网的当前的运行方式。
优选地，其中所述断面功率调整单元307，根据所述断面灵敏度矩阵和高风险支路集灵敏度矩阵确定耦合灵敏度矩阵，包括：
其中，GCE为耦合灵敏度矩阵。
优选地，其中断面功率调整单元307，根据所述耦合灵敏度矩阵进行断面功率调整，并确定电网当前的运行方式，包括：
同步列变换矩阵构造模块，基于GCE、GSWE构造同步列变换矩阵：
排序模块，用于对矩阵Gsyn按照gCE1j(1≤j≤n）降序排列进行列变换，获取列变换后的矩阵为：
初始化设置模块，用于初始化s＝1，并设定ΔPaim的初始值为断面预期调整功率ΔP0 aim；
功率调整模块，用于选取G′SWE中g′SWE1s对应的发电机s为当前调整发电机，判断是否满足ΔPaim/g′SWE1s≤ΔPmaxs，ΔPmaxs为发电机s的最大可调功率；若满足，则将当前调整发电机s的功率降低ΔPaim/g′SWE1s，确定电网的当前的运行方式，结束功率调整，并进入整体熵计算单元；反之，则将当前调整发电机的功率降低ΔPmaxs，并进入更新模块；
更新模块，用于更新ΔPaim＝ΔPaim-ΔPmaxs×g′SWE1s，更新s＝s+1，并进入功率调整模块。
优选地，所述整体熵计算单元308，用于分别计算所述电网的基础运行方式和当前的运行方式对应的整体熵。
优选地，其中所述整体熵计算单元308，利用如下方式计算电网的基础运行方式和当前的运行方式对应的整体熵，包括：
其中，H为整体熵；m为支路负载率区间的个数；n为支路总数；k为第k个负载率区间；αk为第k个负载率区间的平均负载率；lk-i为支路i开断后位于第k个负载率区间的支路个数。
优选地，所述判断单元309，用于若电网的当前的运行方式对应的整体熵小于等于基础运行方式对应的整体熵，则确定已完成电网断面调整。
优选地，其中所述系统还包括：
功率区间调整单元，用于若电网的当前的运行方式对应的整体熵大于基础运行方式对应的整体熵，则进行功率区间调整，重新确定电网的当前的运行方式，并返回整体熵计算单元；
其中，按照如下方式进行功率区间调整，包括：
确定每条线路所属的负载率区间，其中，线路负载率区间集为{[0,t*1),[t*1,t*2),…,[t*(m-1),t*m)}，共m个负载率区间，t为预设的每个负载率区间的大小；
提取负载率属于负载率区间[t*(m-1),t*m)的所有支路，以获取待调整支路集Ladj＝{ladj1,ladj2,…,ladjh,…,ladjr}(1≤h≤r)，其中r为负载率区间[t*(m-1),t*m)包含支路个数；
基于发电机输出功率转移分布因子，调整所述待调整支路集Ladj中每条线路的负载率。
优选地，其中所述功率区间调整单元，基于发电机输出功率转移分布因子，调整所述待调整支路集Ladj中每条线路的负载率，包括：
确定所述待调整支路集Ladj＝{ladj1,ladj2,…,ladjr}中各支路的最大传输功率，以获取待调整支路最大传输功率集PMax＝{pMax1,pMax2,…,pMaxr}；
计算每个发电机j对每个待调整支路ladjh(1≤h≤r)的功率传输分布因子Gh-j，以获取矩阵GADJ；
选取所述矩阵GADJ中每行的最大值，以获取矩阵G′ADJ；
选取G′ADJ中元素对应的发电机为待调整发电机；
根据PMax中每个待调整支路的最大传输功率确定每个待调整发电机j的调整量PAdj为：
本发明的实施例的考虑降低连锁故障风险的电网断面调整系统300与本发明的另一个实施例的考虑降低连锁故障风险的电网断面调整方法100相对应，在此不再赘述。
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。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (12)
1.一种考虑降低连锁故障风险的电网断面调整方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1，根据电网的基础运行方式进行潮流计算，确定断面集中每个断面的稳定限额，并根据所述稳定限额确定每个断面的稳定裕度；
步骤2，根据每个断面的稳定裕度确定待调整断面和低裕度断面；
步骤3，根据电网的基础运行方式进行潮流计算，确定处于运行状态的每条支路的支路熵，并根据每条支路的支路熵确定脆性支路集；
步骤4，根据所述待调整断面进行影响支路计算，确定邻域转移支路集；
步骤5，确定所述低裕度断面中的支路、脆性支路集和邻域转移支路集的并集为高风险支路集；
步骤6，分别根据所述待调整断面和高风险支路集进行灵敏度计算，获取断面灵敏度矩阵和高风险支路集灵敏度矩阵；
步骤7，根据所述断面灵敏度矩阵和高风险支路集灵敏度矩阵确定耦合灵敏度矩阵，根据所述耦合灵敏度矩阵进行断面功率调整，并确定电网的当前的运行方式；
步骤8，分别计算所述电网的基础运行方式和当前的运行方式对应的整体熵；
步骤9，若电网的当前的运行方式对应的整体熵小于等于基础运行方式对应的整体熵，则确定已完成电网断面调整。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述稳定限额确定每个断面的稳定裕度，包括：
其中，SSMi为断面i的稳定裕度；Pi为断面i的实际功率值；PLi为断面i稳定限额，PLi＝min{PLHi,PLSi,PLTi}，PLHi、PLSi和PLTi分别为断面i的热稳定极限、静态稳定极限和暂态稳定极限。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据每个断面的稳定裕度确定待调整断面和低裕度断面，包括：
选取稳定裕度最小的断面为待调整断面；
选取稳定裕度小于预设的稳定裕度阈值的断面为低裕度断面LLS。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据电网的基础运行方式进行潮流计算，确定处于运行状态的每条支路的支路熵，并根据每条支路的支路熵确定脆性支路集，包括：
LFS＝{lr|FSr≥η1,1≤r≤n}，
其中，LFS为脆性支路集，lr为支路r，基于FSi得到支路熵值序列为{FS1,FS2,…,FSi,…,FSn}，η1为预设的支路熵阈值；FSi为支路i的支路熵值；m为支路负载率区间个数；n为支路总数；k为第k个负载率区间；αk为第k个负载率区间的平均负载率；lk-i为支路i开断后位于第k个负载率区间的支路个数；pi0和pj0分别为支路i和j的初始功率；pj-i为支路i开断后支路j的功率。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述待调整断面进行影响支路计算，确定邻域转移支路集，包括：
LNT＝{lk|Dk-j＞η2∩Mk＞η3,1≤k≤n,1≤j≤n}，
其中，LNT邻域转移支路集；
为待调整断面中的支路j开断后在任意支路k引起的有功潮流变化量；Pk为支路j开断后支路k的功率值；Dk-j为支路j与支路k之间的支路开断分布因子；Pj为支路j的有功功率，Pk0为支路j开断前支路k的有功功率，Mk为支路j开断后支路k的负载率；Pkmax为支路k的最大传输功率，为已知量；η2为预设的支路开断分布因子阈值；η3为预设的支路负载率阈值。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分别根据所述待调整断面和高风险支路集进行灵敏度计算，获取断面灵敏度矩阵和高风险支路集灵敏度矩阵，包括：
其中，GSWE为断面灵敏度矩阵；GSW中的任一元素Gp-n为发电机n单位输出变化导致断面Sw中支路p的功率变化；
GHRE为高风险支路集灵敏度矩阵；GHR中的任一元素Gq-n表示发电机n单位输出变化导致的高风险支路集LHR中的高风险支路q的功率变化。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述断面灵敏度矩阵和高风险支路集灵敏度矩阵确定耦合灵敏度矩阵，包括：
其中，GCE为耦合灵敏度矩阵。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据所述耦合灵敏度矩阵进行断面功率调整，并确定电网当前的运行方式，包括：
步骤71，基于GCE、GSWE构造同步列变换矩阵：
对矩阵Gsyn按照gCE1j(1≤j≤n)降序排列进行列变换，获取列变换后的矩阵为：
步骤72，初始化s＝1，并设定ΔPaim的初始值为断面预期调整功率ΔP0 aim；
步骤73，选取G′SWE中g′SWE1s对应的发电机s为当前调整发电机，判断是否满足ΔPaim/g′SWE1s≤ΔPmaxs，ΔPmaxs为发电机s的最大可调功率；若满足，则将当前调整发电机s的功率降低ΔPaim/g′SWE1s，确定电网的当前的运行方式，结束功率调整，并进入步骤8；反之，则将当前调整发电机的功率降低ΔPmaxs，并进入步骤74；
步骤74，更新ΔPaim＝ΔPaim-ΔPmaxs×g′SWE1s，更新s＝s+1，并返回步骤73。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法利用如下方式计算电网的基础运行方式和当前的运行方式对应的整体熵，包括：
其中，H为整体熵；m为支路负载率区间的个数；n为支路总数；k为第k个负载率区间；αk为第k个负载率区间的平均负载率；lk-i为支路i开断后位于第k个负载率区间的支路个数。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若电网的当前的运行方式对应的整体熵大于基础运行方式对应的整体熵，则进行功率区间调整，重新确定电网的当前的运行方式，并返回步骤8；
其中，按照如下方式进行功率区间调整，包括：
确定每条线路所属的负载率区间，其中，线路负载率区间集为{[0,t*1),[t*1,t*2),…,[t*(m-1),t*m)}，共m个负载率区间，t为预设的每个负载率区间的大小；
提取负载率属于负载率区间[t*(m-1),t*m)的所有支路，以获取待调整支路集Ladj＝{ladj1,ladj2,…,ladjh,…,ladjr}(1≤h≤r)，其中r为负载率区间[t*(m-1),t*m)包含支路个数；
基于发电机输出功率转移分布因子，调整所述待调整支路集Ladj中每条线路的负载率。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述基于发电机输出功率转移分布因子，调整所述待调整支路集Ladj中每条线路的负载率，包括：
确定所述待调整支路集Ladj＝{ladj1,ladj2,…,ladjr}中各支路的最大传输功率，以获取待调整支路最大传输功率集PMax＝{pMax1,pMax2,…,pMaxr}；
计算每个发电机j对每个待调整支路ladjh(1≤h≤r)的功率传输分布因子Gh-j，以获取矩阵GADJ；
选取所述矩阵GADJ中每行的最大值，以获取矩阵G′ADJ；
选取G′ADJ中元素对应的发电机为待调整发电机；
根据PMax中每个待调整支路的最大传输功率确定每个待调整发电机j(1≤j≤r)的调整量PAdj为：
12.一种考虑降低连锁故障风险的电网断面调整系统，其特征在于，所述系统包括：
断面的稳定裕度确定单元，用于根据电网的基础运行方式进行潮流计算，确定断面集中每个断面的稳定限额，并根据所述稳定限额确定每个断面的稳定裕度；
待调整断面和低裕度断面确定单元，用于根据每个断面的稳定裕度确定待调整断面和低裕度断面；
脆性支路集确定单元，用于根据电网的基础运行方式进行潮流计算，确定处于运行状态的每条支路的支路熵，并根据每条支路的支路熵确定脆性支路集；
邻域转移支路集确定单元，用于根据所述待调整断面进行影响支路计算，确定邻域转移支路集；
高风险支路集确定单元，用于确定所述低裕度断面中的支路、脆性支路集和邻域转移支路集的并集为高风险支路集；
灵敏度矩阵确定单元，用于分别根据所述待调整断面和高风险支路集进行灵敏度计算，获取断面灵敏度矩阵和高风险支路集灵敏度矩阵；
断面功率调整单元，用于根据所述断面灵敏度矩阵和高风险支路集灵敏度矩阵确定耦合灵敏度矩阵，根据所述耦合灵敏度矩阵进行断面功率调整，并确定电网的当前的运行方式；
整体熵计算单元，用于分别计算所述电网的基础运行方式和当前的运行方式对应的整体熵；
判断单元，用于若电网的当前的运行方式对应的整体熵小于等于基础运行方式对应的整体熵，则确定已完成电网断面调整。
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