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考量能量裕度及权重因子的电力系统节点综合脆弱性分析_张程1
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2022-08-03
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摘要:从静态能量函数模型角度出发,考虑节点当前运行状态下能量相对于电压的变化率及其运行水平与临界运行状态的距离,提出一种改进的状态脆弱性指标。基于节点的固有网络
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电 力 自 动 化 设 备
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年
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月
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引言
电力系统在遭受外部扰动时
,
母线电压会呈现
下降趋势
,
并逐步趋于崩溃点
[
(9*
]
。
为防止系统出现
大面积电压崩溃
,
需要构建脆弱性评估指标对当前
安全水平以及变化趋势进行预测
。
脆弱性分析旨在
快速准确定位系统中的脆弱环节
,
提前预防控制
,
防
患于未然
。
可见
,
电力系统脆弱性理论研究意义深远
。
传统的脆弱性定义为
:
在扰动或者故障影响下
电网的节点电压水平或支路传输能力不断弱化的
特性
[
!9+
]
。
随着区域电网之间的联系越发紧密
,
电网的安
全与稳定问题显得日益突出
,
基于安全性及稳定性分
析发展而来的脆弱性研究理论在近几年得到飞速发展
。
国内外脆弱性问题的研究方法主要分为
*
类
[
,9"
]
:
基
于运行状态的能量函数法及风险概率评估方法等
;
基于拓扑结构的复杂网络理论及人工智能法等
。
文
献
[
-
]
提出了基于无尺度图模型的脆弱性评估方法
,
将系统所有状态变量处理为有向图中的节点
,
应用
于复杂大网络脆弱性的分析
。
文献
[
.
]
提出基于局部
参数法的连续潮流计算
,
通过对输电线路的过负荷
分析和级联故障的发生概率来进行电力系统的脆弱
性综合评估
。
文献
[
/
]
在电气介数的基础上提出了电
流介数指标
,
结合最大传输能力分析得出了新的脆
弱性评估方法
。
文献
[
()
]
通过构造电网元件模型
,
将
电网母线等效为复杂网络节点
,
将电网转变为一等效
权重图
,
选取大电网中的薄弱环节
。
文献
[
((
]
从暂态
失稳的方面
,
考虑了天气条件与负荷水平等不确定
因素对电网脆弱性的影响
,
建立故障的概率模型
,
突
出了事故脆弱性和系统脆弱性指标
;
文献
[
(*
]
从支
路势能角度出发
,
构建电网支路势能函数模型
,
以不
同支路最大势能作为依据
,
来评估当前状态与稳定
边界状态距离
。
然而电力系统元件的脆弱性不仅仅与系统的实
时运行参数
、
网络约束条件等密切相关
,
而且与元件
自身的固有脆弱性紧密联系
[
(!9(,
]
。
同时状态脆弱性
的分析中应兼顾元件运行水平与临界状态的距离及
其脆弱趋势的变化快慢
。
并且
,
依据节点的不同电
压水平
,
将状态与结构两方面对综合脆弱性的影响
偏重进一步量化
。
故本文定义元件综合脆弱性如下
:
兼具扰动对
节点电压水平及支路传输能力的影响和节点
:
支路
退出运行对网络拓扑结构完整性及正常运行状态影
响的双重特性
。
可见
,
本文对应的状态脆弱指标不仅
考虑传统指标中的脆弱趋势变化快慢
,
而且有效结
合了脆弱裕度对元件状态的影响
。
同时
,
状态与结
构两方面对综合脆弱性的影响不再是简单的线性相
乘处理
,
而是基于节点电压水平
,
采用权重因子统筹
兼顾
。
本文基于元件与系统相互影响作用的客观事
实
,
运用启发式能量函数及节点功率平衡等式建立
改进后的静态能量函数模型
。
将节点能量相对电压
幅值的变化率与能量裕度相结合
,
提出更贴近实际
工程应用的节点状态因子指标
;
基于电力系统小世
界特性识别方法
,
依据
“
发电
0
负荷
”
节点对间功率对
线路占用比重
,
综合不同节点发电容量和负荷水平
影响
,
应用电气介数进行结构脆弱性的分析
。
根据状
态和结构两者脆弱性分析方法在不同节点电压水平
下对节点综合脆弱性的影响差异
,
提出相应的权重
因子进行更有效的脆弱模型构建
,
根据所提综合脆
弱评估指标辨识系统的薄弱环节
,
进而有针对性地
补偿改进
。
通过
1222 !3
节点系统仿真分析验证所
提指标的实用性与可行性
。
收稿日期
:
*)(; 0 8+ 0 *!
;
修回日期
:
*)(, 0 (( 0 (-
摘要
:
从静态能量函数模型角度出发
,
考虑节点当前运行状态下能量相对于电压的变化率及其运行水平与
临界运行状态的距离
,
提出一种改进的状态脆弱性指标
。
基于节点的固有网络参数
,
应用电气介数模型构建
结构脆弱性评估指标
。
依据节点受外界不同因素影响而表现出的节点电压水平高低程度
,
提出综合状态和结
构且考虑两者权重因子影响的综合脆弱性评估指标
,
使之能更全面准确地定位系统中的薄弱环节
。
1222 !)
节点系统的仿真分析验证了所提指标的可行性和实用性
。
关键词
:
电力系统
;
能量裕度
;
能量变化率
;
电气介数
;
权重因子
;
节点综合脆弱性
中图分类号
:
4# -((
文献标识码
:
5 671
:
(38(").( : 9:;<<=:())"0")+-:*)(":)!:)*(
考量能量裕度及权重因子的电力系统节点综合脆弱性分析
张 程
(
,
于永军
*
,
李华强
(
,
徐 行
(
(
(:
四川大学 电气信息学院
,
四川 成都
"())",
;
*:
国网新疆电力公司电力科学研究院
,
新疆 乌鲁木齐
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)
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