基于断线分布因子的连锁故障潮流计算及脆弱线路辨识方法与流程

技术特征：
1.一种基于断线分布因子的连锁故障潮流计算及脆弱线路辨识方法，其特征在于：在广域量测环境下，获取断线分布因子的基础上，对电网l条线路依次进行连锁断开潮流计算，形成连锁断开线路链矩阵：式中，o
i
(i＝1,2,
…
,l)表示以第i条线路l
i1
首先断开形成的连锁断开线路链；n
i
(i＝1,2,
…
,l)分别表示第i个连锁断开线路链长度；设线路l
k
的脆弱程度指标为：式中，表示线路l
k
在系统所有连锁断开链中出现的次数；表示线路l
k
所在连锁断开链长度；表示线路l
k
所在连锁断开链的位置；表示线路l
k
所导致的切负荷量；表示所有线路的最大值；表示所有线路的最大值；按式(21)依次对式(20)进行计算，指标最大值对应的线路即为脆弱线路l
*
：2.根据权利要求1所述的基于断线分布因子的连锁故障潮流计算及脆弱线路辨识方法，其特征在于：所述对电网l条线路依次进行连锁断开潮流计算的具体过程为：步骤s1：初始断开线路潮流的计算：设电网在t时刻正常运行，在t δt时刻线路kl首先断开，则此时其它非断开线路ij的有功潮流为：式中，p
ij
(t δt)表示t δt时刻非断开线路ij的有功潮流；p
ij
(t)表示线路ij在t时刻的有功潮流；p
kl
(t)表示线路kl在t时刻的有功潮流；表示断线分布因子lodf；式(14)中，p
ij
(t)、p
kl
(t)、均可以通过广域量测获得，因而可以实时计算t δt时刻非断开线路ij上的有功潮流；步骤s2：第2条连锁断开线路的辨识：采用blai模型，获取连锁断开线路：式中，表示线路kl过载后对线路ij的影响程度，越大，说明影响越大，发生断开的
可能越大；表示线路kl过载后，线路ij上的有功潮流；表示正常情况下线路ij上的有功潮流；表示线路ij的有功限值；l表示电网所有线路集合；式(15)中，表示线路kl过载后导致线路ij偏移正常值的程度；同时，表示线路kl过载后导致线路ij的断开程度。当偏移正常值程度较大，同时过载程度较大，那么线路ij断开的可能性较大；将式(14)的结果代入式(15)，可以获得第2条连锁断开线路，设线路ij：式中，表示初始线路kl断开后，按式(15)计算其它线路的blai值，最大值对应的线路ij，即为第2条连锁断开线路，加入连锁断开线路链：o＝{kl,ij}
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(17)式中，o表示连锁断开线路链；步骤s3：第s(s≥2)条连锁断开线路潮流计算当辨识出第2条连锁断开线路后，根据:双支路开断分布因子概念，对其扩展至s(s≥2)条线路断开的潮流计算方法：设电网共l条输电线路，在t δt时刻第s(s≥2)条线路断开，其它l-s条非断开线路hg的有功潮流p
hg
(t δt)为：式中，表示电网正常运行时线路hg的有功潮流；表示线路hg与s条断线在电网正常运行时的1
×
s维断线分布因子lodf矩阵，其表达如式(20)所示；中，表示连锁断开线路链o中第i条线路在电网正常运行时的有功潮流；
式中，表示连锁断开线路链o中第i条线路两端节点与线路hg的ptdf；i
s
×
s
表示s维单位矩阵；表示连锁断开线路链o中第i条线路两端节点与第j条线路的功率转移分布因子ptdf；当按式(18)计算出第s(s≥2)条断线潮流后，将其代入式(15)中，可以依次获得连锁断开线路。3.根据权利要求2所述的基于断线分布因子的连锁故障潮流计算及脆弱线路辨识方法，其特征在于：所述断线分布因子lodf的计算方法为：首先进行基于广域量测的电网注入转移因子isf计算设表示节点i对线路kl，即线路两端节点分别为k和l，潮流方向从节点k流向节点l，的isf，其含义为：当节点i有功注入p
i
发生微小变化量δp
i
，且其它非平衡节点有功注入保持不变，导致在节点k端量测的输电线路kl有功潮流变化量为则：式中，n表示系统节点总数；将式(1)表示为系统运行采集时刻的形式：式中，p
i
(t)表示t时刻节点i的有功注入；p
i
(t δt)表示t δt时刻节点i的有功注入；δt表示量测间隔；由潮流方程可知，输电线路kl有功潮流变化量δp
kl
(t)是由系统中所有节点有功注入变化导致的，有：式中，表示t时刻节点i有功注入变化导致的线路kl有功变化量；将式(2)代入式(3)得:
式(4)中δp
kl
(t)、δp
i
(t)可以通过广域量测获得，为已知量，为未知量；式(4)中存在n个未知量，无法从一个方程求得，通过广域量测以0～30ms间隔采集数据，在某段时间内可以获得式(4)m(m＞n)个方程；假设该时间内未知量保持不变，则可将式(4)表示为矩阵形式：(δp
kl
)
m
×1＝(δp)
m
×
n
(ψ)
n
×1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)式中，(δp
kl
)
m
×1表示线路kl在m个采集时刻有功潮流变化量列向量；(δp)
m
×
n
表示n个节点在m个采集时刻有功注入变化量矩阵；(ψ)
n
×1表示n个节点对线路kl的isf列向量；将式(5)展开为：考虑到式(6)中(δp)
m
×
n
在较短时间内采集，具有相关性，因此使用广义逆矩阵理论进行求解：同理，对电网中其它线路都按式(7)求解，可得电网n个节点对l条线路的isf矩阵(ψ)
n
×
l
；其次进行基于isf的lodf计算：设节点k在t时刻的有功注入增加δp
k
(t)，同时节点l有功注入减少δp
l
(t)(δp
k
(t)＝-δp
l
(t)＝δp
(k,l)
(t))，假设潮流由节点i流向节点j，导致输电线路ij在节点i处量测的有功潮流变化量为δp
ij
(t)＝p
ij
(t δt)-p
ij
(t)，则δp
ij
(t)与δp
(k,l)
(t)的比值即为此时的功率转移分布因子ptdf，表示为的功率转移分布因子ptdf，表示为式中，符号(k,l)表示节点k、l对；式(8)按式(2)方式可以拆分为两部分：第一部分为节点k有功注入增加δp
(k,l)
(t)引起线路ij有功潮变化；第二部分为节点l有功注入减少δp
(k,l)
(t)引起线路ij有功潮流变化，因而有：
式(9)建立了ptdf与isf之间的关系，当通过量测方法获得isf后，根据式(9)就可以获得电网任意节点对与所有输电线路的ptdf矩阵；设表示输电线路kl在t δt时刻断开，此时非断开线路ij有功潮流变化量δp
ij
(t)＝p
ij
(t δt)-p
ij
(t)与断开前线路kl有功潮流p
kl
(t)的比值，即为线路kl断开后对线路ij的lodf，表示为：式(10)中，p
kl
(t)是线路kl断开前t时刻的有功潮流，而在t δt时刻断开后其有功潮流为p
kl
(t δt)＝0，则有：δp
kl
(t)＝p
kl
(t δt)-p
kl
(t)＝0-p
kl
(t)
ꢀꢀꢀꢀ
(11)同时，线路kl在t δt时刻断开后，其两端节点k和l有功注入保持不变：δp
k
(t)＝-δp
l
(t)＝δp
(k,l)
(t)＝0
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(12)将式(11)～(12)代入式(10)中，有：式(13)建立了lodf与ptdf之间的关系，当根据式(9)获得ptdf后，根据式(13)就可以获得电网所有断开线路对所有非断开线路的lodf矩阵。

技术总结
本发明提出一种基于断线分布因子的连锁故障潮流计算及脆弱线路辨识方法，在广域量测环境下，提出了基于断线分布因子(Line Outrage Distribution Factor,LODF)的连锁故障潮流计算及脆弱线路辨识方法。首先，给出了电网注入转移因子(Injection Shift Factor,ISF)在广域量测环境下的计算方法；其次，推导了ISF与功率转移分布因子(Power Transfer Distribution Factor,PTDF)、LODF的关系以实现LODF的实时求解；第三，以LODF为基础，建立了连锁断线潮流的计算模型，并提出了脆弱线路的度量指标；最后，以IEEE14节点系统为例进行验证，表明了所提方法的有效性。表明了所提方法的有效性。表明了所提方法的有效性。


技术研发人员：郝广涛 唐娅
受保护的技术使用者：莆田学院
技术研发日：2021.12.04
技术公布日：2022/3/1