CN113300367A - 电网关键断面在线快速识别方法、输电限额制定方法及装置 - Google Patents

电网关键断面在线快速识别方法、输电限额制定方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电网关键断面在线快速识别方法，包括：基于电网内线路的载流比作为线路权重，搜索得到电网内最小权路径，筛选最小权路径内满足线路安全裕度判据的线路集合作为初始断面；依据N‑1开断分布因子和N‑2开断分布因子筛选输电断面的筛选判据，筛选得到输电断面；依次设置一个输电断面故障并重新计算全网潮流，依据电网中线路的潮流负载率来筛选风险线路，并将筛选得到的风险线路与造成风险线路的故障输电断面组合成关键断面。该方法能在新能源出力随机性增强时，快速识别系统的薄弱环节。还公开了一种电网关键断面输电限额制定方法，保证在新能源大发时制定合理的关键断面限额，动态提高关键断面输电容量，提升新能源消纳能力。

Description

电网关键断面在线快速识别方法、输电限额制定方法及装置
技术领域
本发明属于电力系统调度自动化技术领域，具体涉及一种基于载流比最小权路径与支路开断分布因子的电网关键断面在线快速识别方法，还涉及一种电网关键断面输电限额制定方法。
背景技术
传统的输电断面是由电网运行专家通过离线分析、人工选择而得。由于人类计算能力的局限性，人工发现的断面通常只反映极端运行方式下电网的薄弱环节，对在线运行方式变化的适应性不强。随着电网规模的扩大和新能源的接入，电网运行方式日益多变，特别是随着大规模间歇性新能源的接入，电网潮流方式的随机性显著增大，其安全特征可能频繁地发生变化。传统的人工发现电网断面的方法已无法适应电网运行方式的快速变化，可能导致关键断面的遗漏，甚至危及电网安全稳定运行，关键断面限额的制定亦过于保守，已难以满足现代电网智能化和精细化运行的高要求。
因此亟需一种高效快速可靠的关键断面识别及限额制定方法，从而代替人工制定。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种电网关键断面在线快速识别方法，解决人为辨识电网重要断面时准确性低、适应性弱且存在遗漏可能性的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案。
第一方面，本发明提供了一种电网关键断面在线快速识别方法，包括以下过程：
基于获取的电网模型与实时断面数据，计算获得电网内所有线路的潮流值；
基于获得的线路潮流值，结合电网拓扑结构，计算获得电网内所有线路的载流比；
基于电网内线路的载流比作为线路权重，搜索得到电网内最小权路径，筛选最小权路径内满足线路安全裕度判据的线路集合作为初始断面；
针对获得的初始断面中的所有线路，依据N-1开断分布因子和N-2开断分布因子筛选输电断面的筛选判据，筛选得到输电断面；
针对获得的输电断面中所有线路，依次设置一个输电断面故障并重新计算全网潮流，依据电网中线路的潮流负载率来筛选风险线路，并将筛选得到的风险线路与造成风险线路的故障输电断面组合成关键断面。
可选的，所述线路的载流比的计算公式为：
Rij＝|Yij|/|Pij| (1)
式中，Yij为线路ij的导纳；Pij为线路ij的基态潮流值；Rij为线路ij的载流比。
可选的，所述线路安全裕度判据为：
Figure BDA0003060229050000021
式中，Kij为所选线路的安全裕度；Pij为所选线路的基态潮流值；Pijmax为线路热稳定功率极限；Kmin为安全裕度阈值。
可选的，所述依据N-1开断分布因子和N-2开断分布因子筛选输电断面的筛选判据，筛选得到输电断面，包括：
依据N-1开断分布因子筛选输电断面：依次选取初始断面中一条线路l，若线路l对电网其他线路k的N-1开断分布因子大于预设阀值，则所选线路l与线路k构成一个输电断面；
依据N-1开断分布因子筛选输电断面的筛选判据为：
Figure BDA0003060229050000031
式中，
Figure BDA0003060229050000032
为线路l开断后线路k的潮流变化量；Gk-l为线路l对线路k的开断分布因子；Pl分别为线路l的基态潮流；Gmin为线路开断分布因子阈值；
依据N-2开断分布因子筛选输电断面：依次选取初始断面任意两条线路l1、l2，若线路l1、l2对电网其他线路k的N-2开断分布因子大于预设阀值，则所选线路l1 l2与线路k构成一个输电断面；
依据N-2开断分布因子筛选输电断面的筛选判据为：
Figure BDA0003060229050000033
式中，
Figure BDA0003060229050000034
为线路l1、l2开断后线路k的潮流变化量；
Figure BDA0003060229050000035
分别为线路l1、l2对线路k的开断分布因子；
Figure BDA0003060229050000036
分别为线路l1、l2的基态潮流；
若初始断面中的线路k，经过N-1开断分布因子筛选和N-2开断分布因子筛选，均不满足输电断面的筛选判据，则该线路k不继续进行断面筛选。
可选的，所述针对获得的输电断面中所有线路，依次设置一个输电断面故障并重新计算全网潮流，依据电网中线路的潮流负载率来筛选风险线路，包括：
1)风险线路判定
对输电断面逐一设置故障，并计算全网潮流，当存在线路u的潮流负载率超过功率警戒门槛值，则判断线路u为风险线路；
此风险线路的判据为：
Figure BDA0003060229050000037
式中，
Figure BDA0003060229050000041
为线路u的故障后潮流功率，Pu max为线路u的热稳功率极限；NF为故障集F包含的故障数；α为风险线路u的功率警戒门槛值；
2)风险线路筛选
为排除1)中线路越限中存在线路本身基态潮流越限而非因输电断面故障所导致的越限情况，将线路基态潮流值加入风险线路的判断：
Figure BDA0003060229050000042
式中，Pu0为线路u的初始基态潮流值，α为风险线路u的功率警戒门槛值。
满足公式(6)且不满足(7)的线路定义为风险线路。
可选的，还包括：
基于所获得的关键断面，计算关键断面的N-1线路故障和N-2线路故障的监控限额，选取最小的监控限额作为关键断面的输电限额。
可选的，所述基于所获得的关键断面，计算关键断面的N-1线路故障和N-2线路故障的监控限额，选取最小的监控限额作为关键断面的输电限额，包括：
1)N-1线路故障
关键断面M由n条线路组成，设置线路L1故障，其余n-1条线路正常，计算全网潮流，定义断面M对线路L1的监控限额为：
Figure BDA0003060229050000043
式中，
Figure BDA0003060229050000044
为n-1条线路对应断面监控限额；
Figure BDA0003060229050000045
为线路L1向线路Li的潮流转移比；
Figure BDA0003060229050000046
分别为线路L1、Li的基态潮流；
Figure BDA0003060229050000047
为线路Li的热稳功率极限；
在实际运行过程中，所有n-1条风险线路不会同时达到热稳功率极限，因此监控限额应该为某一风险线路达到热稳功率极限时，与其他风险线路的实际功率之和；可通过计算风险线路的转移裕度，转移裕度最小的为首先达到限额的线路；
不妨假设线路Lk的转移裕度最小，先达到该线路的热稳功率极限，此时
Figure BDA0003060229050000051
则其余风险线路Li(i≠1,i≠k)的功率为：
Figure BDA0003060229050000052
将(8)的监控限额修正为：
Figure BDA0003060229050000053
因此断面M的监控限额PM可表示为：断面所有的N-1线路故障断面监控限额中的最小值：
Figure BDA0003060229050000054
2)N-2线路故障
同理，假设关键断面由n条线路组成，其中两条线路L1、L2为故障线路，其余n-2条为风险线路，其监控限额为：
Figure BDA0003060229050000055
式中，
Figure BDA0003060229050000056
为n-2条风险线路对应断面监控限额；
Figure BDA0003060229050000057
为线路L2向Li的潮流转移比；
Figure BDA0003060229050000058
为线路L2的基态潮流；
同N-1线路故障一样，在实际运行过程中，所有n-2条风险线路不会同时达到热稳功率极限，因此监控限额应该为某一风险线路达到热稳功率极限时与其他风险线路的实际功率之和；
不妨假设线路Lk的转移裕度最小，先达到热稳功率极限，此时
Figure BDA0003060229050000061
则其余风险线路Li(i≠1,2,k)的潮流可根据Lk与L1、L2的潮流转移比获得，即：
Figure BDA0003060229050000062
断面M对线路L1的监控限额为：
Figure BDA0003060229050000063
因此断面M的监控限额PM可表示为，断面所有的N-2线路故障断面监控限额中的最小值：
Figure BDA0003060229050000064
1)和2)中所获得的最小PM即为关键断面的输电限额。
第二方面，本发明还还提供了一种电网关键断面在线快速识别装置，包括：
潮流计算模块，用于基于获取的电网模型与实时断面数据，计算获得电网内所有线路的潮流值；
载流比计算模块，用于基于获得的线路潮流值，结合电网拓扑结构，计算获得电网内所有线路的载流比；
初始断面筛选模块，用于基于电网内线路的载流比作为线路权重，搜索得到电网内最小权路径，筛选最小权路径内满足线路安全裕度判据的线路集合作为初始断面；
输电断面筛选模块，用于针对获得的初始断面中的所有线路，依据N-1开断分布因子和N-2开断分布因子筛选输电断面的筛选判据，筛选得到输电断面；
关键断面筛选模块，用于针对获得的输电断面中所有线路，依次设置一个输电断面故障并重新计算全网潮流，依据电网中线路的潮流负载率来筛选风险线路，并将筛选得到的风险线路与造成风险线路的故障输电断面组合成关键断面。
第三方面，本发明还提供了一种电网关键断面输电限额制定方法，包括以下过程：
基于上述关键断面快速识别方法筛选获得关键断面；
基于所获得的关键断面，计算关键断面的N-1线路故障和N-2线路故障的监控限额，选取最小的监控限额作为关键断面的输电限额。
可选的，所述基于所获得的关键断面，计算关键断面的N-1线路故障和N-2线路故障的监控限额，选取最小的监控限额作为关键断面的输电限额，包括：
1)N-1线路故障
关键断面M由n条线路组成，设置线路L1故障，其余n-1条线路正常，计算全网潮流，定义断面M对线路L1的监控限额为：
Figure BDA0003060229050000071
式中，
Figure BDA0003060229050000072
为n-1条线路对应断面监控限额；
Figure BDA0003060229050000073
为线路L1向线路Li的潮流转移比；
Figure BDA0003060229050000074
分别为线路L1、Li的基态潮流；
Figure BDA0003060229050000075
为线路Li的热稳功率极限；
在实际运行过程中，所有n-1条风险线路不会同时达到热稳功率极限，因此监控限额应该为某一风险线路达到热稳功率极限时，与其他风险线路的实际功率之和；可通过计算风险线路的转移裕度，转移裕度最小的为首先达到限额的线路；
不妨假设线路Lk的转移裕度最小，先达到该线路的热稳功率极限，此时
Figure BDA0003060229050000081
则其余风险线路Li(i≠1,i≠k)的功率为：
Figure BDA0003060229050000082
将(8)的监控限额修正为：
Figure BDA0003060229050000083
因此断面M的监控限额PM可表示为：断面所有的N-1线路故障断面监控限额中的最小值：
Figure BDA0003060229050000084
2)N-2线路故障
同理，假设关键断面由n条线路组成，其中两条线路L1、L2为故障线路，其余n-2条为风险线路，其监控限额为：
Figure BDA0003060229050000085
式中，
Figure BDA0003060229050000086
为n-2条风险线路对应断面监控限额；
Figure BDA0003060229050000087
为线路L2向Li的潮流转移比；
Figure BDA0003060229050000088
为线路L2的基态潮流；
同N-1线路故障一样，在实际运行过程中，所有n-2条风险线路不会同时达到热稳功率极限，因此监控限额应该为某一风险线路达到热稳功率极限时与其他风险线路的实际功率之和；
不妨假设线路Lk的转移裕度最小，先达到热稳功率极限，此时
Figure BDA0003060229050000089
则其余风险线路Li(i≠1,2,k)的潮流可根据Lk与L1、L2的潮流转移比获得，即：
Figure BDA0003060229050000091
断面M对线路L1的监控限额为：
Figure BDA0003060229050000092
因此断面M的监控限额PM可表示为，断面所有的N-2线路故障断面监控限额中的最小值：
Figure BDA0003060229050000093
1)和2)中所获得的最小PM即为关键断面的输电限额。
第四方面，本发明还提供了一种电网关键断面输电限额制定装置，包括：
关键断面识别模块，用于基于上述关键断面快速识别装置筛选获得关键断面；
输电限额计算模块，用于基于所获得的关键断面，计算关键断面的N-1线路故障和N-2线路故障的监控限额，选取最小的监控限额作为关键断面的输电限额。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：克服了人工制定关键断面难度大，对电网方式变化适应性不强，亦造成关键断面的遗漏以及输电限额过于保守的问题。该方法考虑以载流比为线路权重对电网拓扑进行赋权，搜索前k条关键程度高的路径，同时考虑线路开断分布因子引起的潮流变化，自动筛选出关键断面并制定输电限额，既能在新能源出力随机性增强时，快速识别系统的薄弱环节，又能保证在新能源大发时制定合理的关键断面限额，动态提高关键断面输电容量，提升新能源消纳能力。
附图说明
图1为本发明方法的具体流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
本发明为了克服现人工制定关键断面难度大，对电网变化适应性不强，亦造成关键断面的遗漏以及输电限额过于保守的问题，本发明提供一种基于载流比最小权路径与分布因子的关键断面快速识别及输电限额制定方法，考虑以载流比为线路权重对电网拓扑进行赋权，搜索前k条关键程度高的路径，同时考虑线路开断分布因子引起的潮流变化，自动筛选出关键断面，并根据线路潮流转移比及线路热稳定限值快速制定关键断面限额。
本发明的一种电网关键断面在线快速识别方法、输电限额制定方法，参见图1所示，具体包括以下步骤：
步骤1.通过调度自动化系统状态估计模块的计算结果，获取潮流计算需要的电网模型与实时断面数据，然后进行潮流计算获取电网内所有线路的潮流值。
1-1：通过启动调度自动化系统的状态估计功能，获取潮流计算需要的电网模型和实时断面数据，所述断面数据包括：系统负荷和发电出力、节点电压幅值与相角；
1-2：通过调度自动化系统调度潮流模块获取节点类型，所述节点类型包括：PQ节点、PV节点、平衡节点，PQ节点代表有功功率和无功功率给定的节点，PV节点代表有功功率和电压幅值给定的节点，并进行一次潮流计算，获得当前电网内所有线路的基态潮流值。
步骤2.根据步骤1计算的线路潮流值，结合电网拓扑结构，计算线路载流比，作为线路权重。
线路载流比的计算公式为：
Rij＝|Yij|/|Pij| (1)
式中，Yij为线路ij的导纳；Pij为线路ij的基态潮流值；Rij为线路ij的载流比。
步骤3.根据步骤2所求的载流比作为线路权重，对电网内发电机-负荷节点对进行最小权路径搜索，获得节点对之间最小权路径，筛选最小权路径内满足线路安全裕度判据的线路集合作为初始断面。
3-1：人为选择电网中的一组重要发电机和重要负荷，以载流比作为线路权重，逐层拓扑搜索获得发电机到负荷的最小权路径。
3-2：根据搜索得到的最小权路径，筛选满足线路安全裕度判据的线路集合作为初始断面。
其中线路安全裕度判据公式如下：
Figure BDA0003060229050000111
式中，Kij为所选线路的安全裕度；Pij为所选线路的基态潮流值；Pijmax为线路热稳定功率极限；Kmin为安全裕度阈值。
步骤4.对步骤3所得初始断面中的所有线路，计算对其他线路的N-1开断分布因子和N-2开断分布因子，并筛选得到输电断面。
4-1：分布因子计算。
基态情况下线路l的潮流为Pl，线路l开断会引起线路k上的潮流发生变化，变化量为
Figure BDA0003060229050000112
两者之间的关系可用线路开断分布因子Gk-l表示：
Figure BDA0003060229050000121
式中，xk和xl为线路k和l的电抗；Xl-l和Xk-l为直流潮流模型的阻抗矩阵得到的线路l两端和线路k两个端口之间的自阻抗和互阻抗。
4-2：依据N-1开断分布因子筛选输电断面
依次选取初始断面中一条线路l，若线路l对电网其他线路k的N-1开断分布因子大于预设阀值，则所选线路l与线路k构成一个输电断面。
依据N-1开断分布因子筛选输电断面的筛选判据为：
Figure BDA0003060229050000122
式中，Gmin为线路开断分布因子阈值。
4-3：依据N-2开断分布因子筛选输电断面
依次选取初始断面任意两条线路l1、l2，若线路l1、l2对电网其他线路k的N-2开断分布因子大于预设阀值，则所选线路l1l2与线路k构成一个输电断面。
依据N-2开断分布因子筛选输电断面的筛选判据为：
Figure BDA0003060229050000123
式中，
Figure BDA0003060229050000124
为线路l1、l2开断后线路k的潮流变化量；
Figure BDA0003060229050000125
分别为线路l1、l2对线路k的开断分布因子；
Figure BDA0003060229050000126
分别为线路l1、l2的基态潮流。
若初始断面中的线路k，经过N-1开断分布因子筛选和N-2开断分布因子筛选，均不满足输电断面的筛选判据，则该线路k不继续进行断面筛选。
步骤5.从步骤4获得的所有输电断面中，依次设置一个输电断面故障并重新计算全网潮流，依据电网中是否有线路的潮流负载率超过警戒值，筛选风险线路并确定关键断面。
5-1：风险线路判定
对输电断面逐一设置故障，并计算全网潮流，当存在线路u的潮流负载率超过功率警戒门槛值，则判断线路u为风险线路；
此风险线路的判据为：
Figure BDA0003060229050000131
式中，
Figure BDA0003060229050000132
为线路u的故障后潮流功率，Pu max为线路u的热稳功率极限；NF为故障集F包含的故障数；α为风险线路u的功率警戒门槛值。
5-2：风险线路筛选
为排除5-1中线路越限中存在线路本身基态潮流越限而非因输电断面故障所导致的越限情况，将线路基态潮流值加入风险线路的判断：
Figure BDA0003060229050000133
式中，Pu0为线路u的初始基态潮流值，α为风险线路u的功率警戒门槛值。
满足(6)且不满足(7)的线路定义为风险线路，将获取的风险线路与造成风险线路越限的故障输电断面组合成关键断面。
步骤6.根据步骤5所获得的关键断面，设置一条线路故障后计算全网潮流，当潮流转移造成其余线路超过热稳功率极限时，由断面潮流值确定关键断面的限额。
6-1：N-1线路故障
关键断面M由n条线路组成，设置线路L1故障，其余n-1条线路正常，计算全网潮流，定义断面M对线路L1的监控限额为：
Figure BDA0003060229050000134
式中，
Figure BDA0003060229050000141
为n-1条线路对应断面监控限额；
Figure BDA0003060229050000142
为线路L1向线路Li的潮流转移比；
Figure BDA0003060229050000143
分别为线路L1、Li的基态潮流；
Figure BDA0003060229050000144
为线路Li的热稳功率极限。
在实际运行过程中，所有n-1条风险线路不会同时达到热稳功率极限，因此监控限额应该为某一风险线路达到热稳功率极限时，与其他风险线路的实际功率之和。可通过计算风险线路的转移裕度，转移裕度最小的为首先达到限额的线路。线路Li的转移裕度为
Figure BDA0003060229050000145
不妨假设线路Lk的转移裕度最小，先达到该线路的热稳功率极限，此时
Figure BDA0003060229050000146
则其余风险线路Li(i≠1,i≠k)的功率为:
Figure BDA0003060229050000147
可将(8)的监控限额修正为：
Figure BDA0003060229050000148
因此断面M的监控限额PM可表示为：断面所有的N-1线路故障断面监控限额中的最小值：
Figure BDA0003060229050000149
6-2：N-2线路故障
同理，假设关键断面由n条线路组成，其中两条线路L1、L2为故障线路，其余n-2条为风险线路，其监控限额为：
Figure BDA00030602290500001410
式中，
Figure BDA0003060229050000151
为n-2条风险线路对应断面监控限额；
Figure BDA0003060229050000152
为线路L2向Li的潮流转移比；
Figure BDA0003060229050000153
为线路L2的基态潮流。
同N-1线路故障一样，在实际运行过程中，所有n-2条风险线路不会同时达到热稳功率极限，因此监控限额应该为某一风险线路达到热稳功率极限时与其他风险线路的实际功率之和。
不妨假设线路Lk的转移裕度最小，先达到热稳功率极限，此时
Figure BDA0003060229050000154
则其余风险线路Li(i≠1,2,k)的潮流可根据Lk与L1、L2的潮流转移比获得，即：
Figure BDA0003060229050000155
断面M对线路L1的监控限额为：
Figure BDA0003060229050000156
因此断面M的监控限额PM可表示为，断面所有的N-2线路故障断面监控限额中的最小值：
Figure BDA0003060229050000157
6-1和6-2所获得的最小PM即为关键断面的输电限额。
本发明提出的一种基于载流比最小权路径与分布因子的关键断面快速识别方法及输电限额制定方法，既能在新能源出力随机性增强时，快速识别系统的薄弱环节，又能保证在新能源大发时制定合理的关键断面限额，动态提高关键断面输电容量，提升新能源消纳能力，具有重要现实意义和应用推广价值。
实施例2
基于与实施例1同样的发明构思，本发明的一种电网关键断面在线快速识别装置，包括：
潮流计算模块，用于基于获取的电网模型与实时断面数据，计算获得电网内所有线路的潮流值；
载流比计算模块，用于基于获得的线路潮流值，结合电网拓扑结构，计算获得电网内所有线路的载流比；
初始断面筛选模块，用于基于电网内线路的载流比作为线路权重，搜索得到电网内最小权路径，筛选最小权路径内满足线路安全裕度判据的线路集合作为初始断面；
输电断面筛选模块，用于针对获得的初始断面中的所有线路，依据N-1开断分布因子和N-2开断分布因子筛选输电断面的筛选判据，筛选得到输电断面；
关键断面筛选模块，用于针对获得的输电断面中所有线路，依次设置一个输电断面故障并重新计算全网潮流，依据电网中线路的潮流负载率来筛选风险线路，并将筛选得到的风险线路与造成风险线路的故障输电断面组合成关键断面。
本发明系统中各模块的具体实现方案参见实施例1方法中各步骤的实现过程。
实施例3
基于与实施例1同样的发明构思，本发明的一种电网关键断面输电限额制定装置，包括：
关键断面识别模块，用于基于上述关键断面快速识别装置筛选获得关键断面；
输电限额计算模块，用于基于所获得的关键断面，计算关键断面的N-1线路故障和N-2线路故障的监控限额，选取最小的监控限额作为关键断面的输电限额。
本发明系统中各模块的具体实现方案参见实施例1方法中各步骤的实现过程。
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。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电网关键断面在线快速识别方法，其特征是，包括以下过程：
基于获取的电网模型与实时断面数据，计算获得电网内所有线路的潮流值；
基于获得的线路潮流值，结合电网拓扑结构，计算获得电网内所有线路的载流比；
基于电网内线路的载流比作为线路权重，搜索得到电网内最小权路径，筛选最小权路径内满足线路安全裕度判据的线路集合作为初始断面；
针对获得的初始断面中的所有线路，依据N-1开断分布因子和N-2开断分布因子筛选输电断面的筛选判据，筛选得到输电断面；
针对获得的输电断面中所有线路，依次设置一个输电断面故障并重新计算全网潮流，依据电网中线路的潮流负载率来筛选风险线路，并将筛选得到的风险线路与造成风险线路的故障输电断面组合成关键断面。
2.根据权利要求1所述的一种电网关键断面在线快速识别方法，其特征是，所述线路安全裕度判据为：
Figure FDA0003060229040000011
式中，Kij为所选线路的安全裕度；Pij为所选线路的基态潮流值；Pijmax为线路热稳定功率极限；Kmin为安全裕度阈值。
3.根据权利要求1所述的一种电网关键断面在线快速识别方法，其特征是，所述依据N-1开断分布因子和N-2开断分布因子筛选输电断面的筛选判据，筛选得到输电断面，包括：
依据N-1开断分布因子筛选输电断面：依次选取初始断面中一条线路l，若线路l对电网其他线路k的N-1开断分布因子大于预设阀值，则所选线路l与线路k构成一个输电断面；
依据N-1开断分布因子筛选输电断面的筛选判据为：
Figure FDA0003060229040000021
式中，
Figure FDA0003060229040000022
为线路l开断后线路k的潮流变化量；Gk-l为线路l对线路k的开断分布因子；Pl分别为线路l的基态潮流；Gmin为线路开断分布因子阈值；
依据N-2开断分布因子筛选输电断面：依次选取初始断面任意两条线路l1、l2，若线路l1、l2对电网其他线路k的N-2开断分布因子大于预设阀值，则所选线路l1 l2与线路k构成一个输电断面；
依据N-2开断分布因子筛选输电断面的筛选判据为：
Figure FDA0003060229040000023
式中，
Figure FDA0003060229040000024
为线路l1、l2开断后线路k的潮流变化量；
Figure FDA0003060229040000025
分别为线路l1、l2对线路k的开断分布因子；
Figure FDA0003060229040000026
分别为线路l1、l2的基态潮流；
若初始断面中的线路k，经过N-1开断分布因子筛选和N-2开断分布因子筛选，均不满足输电断面的筛选判据，则该线路k不继续进行断面筛选。
4.根据权利要求1所述的一种电网关键断面在线快速识别方法，其特征是，所述针对获得的输电断面中所有线路，依次设置一个输电断面故障并重新计算全网潮流，依据电网中线路的潮流负载率来筛选风险线路，包括：
1)风险线路判定
对输电断面逐一设置故障，并计算全网潮流，当存在线路u的潮流负载率超过功率警戒门槛值，则判断线路u为风险线路；
此风险线路的判据为：
Figure FDA0003060229040000027
式中，
Figure FDA0003060229040000031
为线路u的故障后潮流功率，
Figure FDA0003060229040000032
为线路u的热稳功率极限；NF为故障集F包含的故障数；α为风险线路u的功率警戒门槛值；
2)风险线路筛选
为排除1)中线路越限中存在线路本身基态潮流越限而非因输电断面故障所导致的越限情况，将线路基态潮流值加入风险线路的判断：
Figure FDA0003060229040000033
式中，
Figure FDA0003060229040000034
为线路u的初始基态潮流值，α为风险线路u的功率警戒门槛值。
满足公式(6)且不满足(7)的线路定义为风险线路。
5.根据权利要求1所述的一种电网关键断面在线快速识别方法，其特征是，还包括：
基于所获得的关键断面，计算关键断面的N-1线路故障和N-2线路故障的监控限额，选取最小的监控限额作为关键断面的输电限额。
6.根据权利要求5所述的一种电网关键断面在线快速识别方法，其特征是，所述基于所获得的关键断面，计算关键断面的N-1线路故障和N-2线路故障的监控限额，选取最小的监控限额作为关键断面的输电限额，包括：
1)N-1线路故障
关键断面M由n条线路组成，设置线路L1故障，其余n-1条线路正常，计算全网潮流，定义断面M对线路L1的监控限额为：
Figure FDA0003060229040000035
式中，
Figure FDA0003060229040000036
为n-1条线路对应断面监控限额；
Figure FDA0003060229040000037
为线路L1向线路Li的潮流转移比；
Figure FDA0003060229040000038
分别为线路L1、Li的基态潮流；
Figure FDA0003060229040000039
为线路Li的热稳功率极限；
在实际运行过程中，所有n-1条风险线路不会同时达到热稳功率极限，因此监控限额应该为某一风险线路达到热稳功率极限时，与其他风险线路的实际功率之和；可通过计算风险线路的转移裕度，转移裕度最小的为首先达到限额的线路；
不妨假设线路Lk的转移裕度最小，先达到该线路的热稳功率极限，此时
Figure FDA0003060229040000041
则其余风险线路Li(i≠1,i≠k)的功率为：
Figure FDA0003060229040000042
将(8)的监控限额修正为：
Figure FDA0003060229040000043
因此断面M的监控限额PM可表示为：断面所有的N-1线路故障断面监控限额中的最小值：
Figure FDA0003060229040000044
2)N-2线路故障
同理，假设关键断面由n条线路组成，其中两条线路L1、L2为故障线路，其余n-2条为风险线路，其监控限额为：
Figure FDA0003060229040000045
式中，
Figure FDA0003060229040000046
为n-2条风险线路对应断面监控限额；
Figure FDA0003060229040000047
为线路L2向Li的潮流转移比；
Figure FDA0003060229040000048
为线路L2的基态潮流；
同N-1线路故障一样，在实际运行过程中，所有n-2条风险线路不会同时达到热稳功率极限，因此监控限额应该为某一风险线路达到热稳功率极限时与其他风险线路的实际功率之和；
不妨假设线路Lk的转移裕度最小，先达到热稳功率极限，此时
Figure FDA0003060229040000051
则其余风险线路Li(i≠1,2,k)的潮流可根据Lk与L1、L2的潮流转移比获得，即：
Figure FDA0003060229040000052
断面M对线路L1的监控限额为：
Figure FDA0003060229040000053
因此断面M的监控限额PM可表示为，断面所有的N-2线路故障断面监控限额中的最小值：
Figure FDA0003060229040000054
1)和2)中所获得的最小PM即为关键断面的输电限额。
7.一种电网关键断面在线快速识别装置，其特征是，包括：
潮流计算模块，用于基于获取的电网模型与实时断面数据，计算获得电网内所有线路的潮流值；
载流比计算模块，用于基于获得的线路潮流值，结合电网拓扑结构，计算获得电网内所有线路的载流比；
初始断面筛选模块，用于基于电网内线路的载流比作为线路权重，搜索得到电网内最小权路径，筛选最小权路径内满足线路安全裕度判据的线路集合作为初始断面；
输电断面筛选模块，用于针对获得的初始断面中的所有线路，依据N-1开断分布因子和N-2开断分布因子筛选输电断面的筛选判据，筛选得到输电断面；
关键断面筛选模块，用于针对获得的输电断面中所有线路，依次设置一个输电断面故障并重新计算全网潮流，依据电网中线路的潮流负载率来筛选风险线路，并将筛选得到的风险线路与造成风险线路的故障输电断面组合成关键断面。
8.一种电网关键断面输电限额制定方法，其特征是，包括以下过程：
基于权利要求1-6任一项所述的一种电网关键断面在线快速识别方法筛选获得关键断面；
基于所获得的关键断面，计算关键断面的N-1线路故障和N-2线路故障的监控限额，选取最小的监控限额作为关键断面的输电限额。
9.根据权利要求8所述的一种电网关键断面输电限额制定方法，其特征是，所述基于所获得的关键断面，计算关键断面的N-1线路故障和N-2线路故障的监控限额，选取最小的监控限额作为关键断面的输电限额，包括：
1)N-1线路故障
关键断面M由n条线路组成，设置线路L1故障，其余n-1条线路正常，计算全网潮流，定义断面M对线路L1的监控限额为：
Figure FDA0003060229040000061
式中，
Figure FDA0003060229040000062
为n-1条线路对应断面监控限额；
Figure FDA0003060229040000063
为线路L1向线路Li的潮流转移比；
Figure FDA0003060229040000064
分别为线路L1、Li的基态潮流；
Figure FDA0003060229040000065
为线路Li的热稳功率极限；
在实际运行过程中，所有n-1条风险线路不会同时达到热稳功率极限，因此监控限额应该为某一风险线路达到热稳功率极限时，与其他风险线路的实际功率之和；可通过计算风险线路的转移裕度，转移裕度最小的为首先达到限额的线路；
不妨假设线路Lk的转移裕度最小，先达到该线路的热稳功率极限，此时
Figure FDA0003060229040000071
则其余风险线路Li(i≠1,i≠k)的功率为：
Figure FDA0003060229040000072
将(8)的监控限额修正为：
Figure FDA0003060229040000073
因此断面M的监控限额PM可表示为：断面所有的N-1线路故障断面监控限额中的最小值：
Figure FDA0003060229040000074
2)N-2线路故障
同理，假设关键断面由n条线路组成，其中两条线路L1、L2为故障线路，其余n-2条为风险线路，其监控限额为：
Figure FDA0003060229040000075
式中，
Figure FDA0003060229040000076
为n-2条风险线路对应断面监控限额；
Figure FDA0003060229040000077
为线路L2向Li的潮流转移比；
Figure FDA0003060229040000078
为线路L2的基态潮流；
同N-1线路故障一样，在实际运行过程中，所有n-2条风险线路不会同时达到热稳功率极限，因此监控限额应该为某一风险线路达到热稳功率极限时与其他风险线路的实际功率之和；
不妨假设线路Lk的转移裕度最小，先达到热稳功率极限，此时
Figure FDA0003060229040000081
则其余风险线路Li(i≠1,2,k)的潮流可根据Lk与L1、L2的潮流转移比获得，即：
Figure FDA0003060229040000082
断面M对线路L1的监控限额为：
Figure FDA0003060229040000083
因此断面M的监控限额PM可表示为，断面所有的N-2线路故障断面监控限额中的最小值：
Figure FDA0003060229040000084
1)和2)中所获得的最小PM即为关键断面的输电限额。
10.一种电网关键断面输电限额制定装置，其特征是，包括：
关键断面识别模块，用于基于权利要求7所述一种电网关键断面在线快速识别装置筛选获得关键断面；
输电限额计算模块，用于基于所获得的关键断面，计算关键断面的N-1线路故障和N-2线路故障的监控限额，选取最小的监控限额作为关键断面的输电限额。
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