一种输电网静态安全关键断面搜索分析方法及装置与流程

本发明涉及电力系统安全，具体涉及一种输电网静态安全关键断面搜索分析方法及装置。

背景技术：

1、在电力系统安全领域，随着可再生能源接入，电力系统部分区域出力变化增加，随机性增强，导致系统热稳定问题越来越突出。

2、目前，在实际电力系统中，节点和线路数量不断增加，系统中存在的风险场景随之增加。根据识别结果，对关键断面进行相关调控可以大大提高计算效率，保证电力系统安全稳定运行。

3、因此，识别输电网在不同运行方式下的关键环节具有重要意义。在海量运行方式下，如何快速并且精确的识别关键的功率传输断面，如何对割集断面的集合特征和对线路热稳裕度进行线性化建模，成为亟需解决的问题。

技术实现思路

1、为此，本发明提供一种输电网静态安全关键断面搜索分析方法及装置，能够考虑割集断面的集合特征与线路热稳裕度搜索输电网热稳关键断面，从优化角度提出热稳关键断面搜索方法，实现基于混合整数规划的关键断面搜索。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种输电网静态安全关键断面搜索分析方法，包括：

3、选取需要进行热稳关键断面搜索的输电网，并为所述输电网构建设定变量表示，所述设定变量表示包括：潮流变量表示、虚拟流变量表示和断面选取指示变量表示；通过所述设定变量表示反应所述输电网内的设定关联情况；

4、根据所述设定变量表示构建热稳关键断面搜索模型，并为所述热稳关键断面搜索模型设置设定约束；

5、对所述热稳关键断面搜索模型进行求解，获取所述输电网热稳关键断面。

6、作为一种输电网静态安全关键断面搜索分析方法的优选方案，所述潮流变量包括支路 ij的电流；支路 ij的电流限制；关注的特定断面意义下线路 ij的热稳安全裕度，若线路 ij属于热稳定关键断面，则等于支路 ij的电流裕度，否则为0；节点 i的电压幅值；节点 j的电压幅值；支路 ij的有功潮流；支路 ij的无功潮流；节点 j上的发电功率；节点 j上的负荷功率；支路 jk的有功潮流；支路 jk的无功潮流；支路 lj的有功潮流；支路 lj的无功潮流；节点 i的所有子节点集合；节点 i的所有父节点集合；

7、所述虚拟流变量包括支路 ij流过的虚拟流，用于编号为0的区域内部的连通性；支路 ij流过的虚拟流，用于编号为1的区域内部的连通性；

8、所述断面选取指示变量包括支路 ij是否属于热稳关键断面；节点 i位于区域，0表示功率送端区域，1表示功率受端区域；节点 i是否作为联通约束搜索的起始节点。

9、作为一种输电网静态安全关键断面搜索分析方法的优选方案，在通过所述设定变量表示反应所述输电网内的设定关联情况的过程中，所述潮流变量表示反应所述输电网的系统潮流关系；所述虚拟流变量表示反应所述输电网内部联通性；所述断面选取指示变量表示反应所述输电网的断面搜索结果。

10、作为一种输电网静态安全关键断面搜索分析方法的优选方案，所述热稳关键断面搜索模型的目标函数为最小化断面热稳裕度，目标函数的表达式为：

11、；

12、式中，为关注的特定断面意义下线路 ij的热稳安全裕度； e为关注的特定断面区域。

13、作为一种输电网静态安全关键断面搜索分析方法的优选方案，为所述热稳关键断面搜索模型设置的所述设定约束包括：断面的割集图论特征约束、虚拟流的联通性约束和基于锥优化的潮流约束。

14、本发明还提供一种输电网静态安全关键断面搜索分析装置，基于以上一种输电网静态安全关键断面搜索分析方法，包括：

15、变量表示构建模块，用于选取需要进行热稳关键断面搜索的输电网，并为所述输电网构建设定变量表示，所述设定变量表示包括：潮流变量表示、虚拟流变量表示和断面选取指示变量表示；通过所述设定变量表示反应所述输电网内的设定关联情况；

16、热稳关键断面搜索模型构建模块，用于根据所述设定变量表示构建热稳关键断面搜索模型，并为所述热稳关键断面搜索模型设置设定约束；

17、热稳关键断面搜索模型求解模块，用于对所述热稳关键断面搜索模型进行求解，获取所述输电网热稳关键断面。

18、作为一种输电网静态安全关键断面搜索分析装置的优选方案，所述变量表示构建模块中，所述潮流变量包括支路 ij的电流；支路 ij的电流限制；关注的特定断面意义下线路 ij的热稳安全裕度，若线路 ij属于热稳定关键断面，则等于支路 ij的电流裕度，否则为0；节点 i的电压幅值；节点 j的电压幅值；支路 ij的有功潮流；支路 ij的无功潮流；节点 j上的发电功率；节点 j上的负荷功率；支路 jk的有功潮流；支路 jk的无功潮流；支路 lj的有功潮流；支路 lj的无功潮流；节点 i的所有子节点集合；节点 i的所有父节点集合；

19、所述虚拟流变量包括支路 ij流过的虚拟流，用于编号为0的区域内部的连通性；支路 ij流过的虚拟流，用于编号为1的区域内部的连通性；

20、所述断面选取指示变量包括支路 ij是否属于热稳关键断面；节点 i位于区域，0表示功率送端区域，1表示功率受端区域；节点 i是否作为联通约束搜索的起始节点。

21、作为一种输电网静态安全关键断面搜索分析装置的优选方案，所述变量表示构建模块中，在通过所述设定变量表示反应所述输电网内的设定关联情况的过程中，所述潮流变量表示反应所述输电网的系统潮流关系；所述虚拟流变量表示反应所述输电网内部联通性；所述断面选取指示变量表示反应所述输电网的断面搜索结果。

22、作为一种输电网静态安全关键断面搜索分析装置的优选方案，所述热稳关键断面搜索模型构建模块中，所述热稳关键断面搜索模型的目标函数为最小化断面热稳裕度，目标函数的表达式为：

23、；

24、式中，为关注的特定断面意义下线路 ij的热稳安全裕度； e为关注的特定断面区域。

25、作为一种输电网静态安全关键断面搜索分析装置的优选方案，所述热稳关键断面搜索模型构建模块中，为所述热稳关键断面搜索模型设置的所述设定约束包括：断面的割集图论特征约束、虚拟流的联通性约束和基于锥优化的潮流约束。

26、本发明具有如下优点：选取需要进行热稳关键断面搜索的输电网，并为所述输电网构建设定变量表示，所述设定变量表示包括：潮流变量表示、虚拟流变量表示和断面选取指示变量表示；通过所述设定变量表示反应所述输电网内的设定关联情况；在通过所述设定变量表示反应所述输电网内的设定关联情况的过程中，所述潮流变量表示反应所述输电网的系统潮流关系；所述虚拟流变量表示反应所述输电网内部联通性；所述断面选取指示变量表示反应所述输电网的断面搜索结果。根据所述设定变量表示构建热稳关键断面搜索模型，并为所述热稳关键断面搜索模型设置设定约束；对所述热稳关键断面搜索模型进行求解，获取所述输电网热稳关键断面。本发明同时考虑电力系统拓扑结构和潮流，寻找电力系统的热稳定脆弱环节以保障电力系统安全可靠运行；本发明用解析化的数学模型来描述输电网热稳关键断面的搜索过程与机理，使得该问题能够和其他优化问题进行组合以实现更复杂综合的问题的整体求解。本发明考虑割集断面的集合特征与线路热稳裕度搜索输电网热稳关键断面，从优化角度提出热稳关键断面搜索方法，实现基于混合整数规划的关键断面搜索。本发明同时考虑电力系统拓扑结构和潮流，寻找电力系统的热稳定脆弱环节以保障电力系统安全可靠运行；本发明用解析化的数学模型来描述输电网热稳关键断面的搜索过程与机理，使得该问题能够和其他优化问题进行组合以实现更复杂综合的问题的整体求解。本发明可以实现在实际电力系统海量场景中，快速识别系统关键功率传输断面，对于关键场景筛选识别以及系统策略调整提供有效参考。