(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211107873.3 (22)申请日 2022.09.13 (71)申请人 广东电网有限责任公司广州供电局 地址 510620 广东省广州市天河区天河南 二路2号 (72)发明人 蔡莹　王历晔　蔡泓铭　谭锡林　 (74)专利代理 机构 四川省方圆智云知识产权代 理事务所(普通 合伙) 51368 专利代理师 王悦 (51)Int.Cl. G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/06(2012.01) G06F 30/18(2020.01) G06F 30/20(2020.01) H02J 3/06(2006.01)H02J 3/48(2006.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 113/14(2020.01) (54)发明名称 基于改进迭代雅可比矩阵的电气耦合系统 安全分析方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于改进迭代雅可比矩 阵的电气耦合系统安全分析方法， 包括以下步 骤： 建立天然气系统和电力系统的稳态模型； 建 立各气源预想运行状态集合； 抽取 天然气气源预 想运行状态， 并计算对应的天然气网络稳态潮 流； 对所有得到的稳态潮流结果用气网静态安全 指标进行评估排序； 确定危险工况， 并进行下一 步的静态安全评估； 抽取电网预想事故进行模 拟， 并计算事故发生后的电网稳态潮流； 对所有 预想事故后的电网稳态使用电网静态安全指标 进行评估并按指标大小进行排序； 生成电 ‑气耦 合系统的预想事故排序表； 确定系统是否通过安 全校核。 本发 明针对电力系统和天然气系统运行 差别， 设立不同预想事故集合和静态 安全评价指 标体系， 能够有效对电 ‑气耦合系统进行静态安 全评估。 权利要求书6页 说明书13页 附图1页 CN 115481883 A 2022.12.16 CN 115481883 A 1.基于改进迭代雅可比矩阵的电气耦合系统安全分析方法， 其特征在于： 包括以下步 骤： 步骤S1： 建立天然气系统和电力系统的稳态模型； 步骤S2： 考虑天然气系统管网特 征和技术条件,建立各气源预想运行状态集 合； 步骤S3： 抽取天然气 气源预想运行状态， 并计算 其对应的天然气网络稳态潮流； 步骤S4： 对所有得到的稳态潮流结果用气网静态安全指标进行评估， 并按指标大小进 行排序； 步骤S5： 将天然气系 统中排序前60％的预想运行状态视为危险工况， 并将各个稳态潮 流下的耦合元件的运行状态 代入电力系统进行 下一步的静态安全评估； 步骤S6： 对代入不同耦合元件状态的电力系统抽取电网预想事故进行模拟， 并计算事 故发生后的电网稳态潮流； 步骤S7： 对所有预想事故后的电网稳态使用电网静态安全指标进行评估 并按指标大小 进行排序； 步骤S8： 按照事故排序生成电 ‑气耦合系统的预想事故排序表； 步骤S9： 对排名前列的预想事故使用精确潮流算法进行分析， 确定所测试的系统是否 通过安全校核。 2.根据权利要求1所述的基于改进迭代雅可比矩阵的电气耦合系统安全分析方法， 其 特征在于： 所述稳态潮流下的耦合元件包括P2G场站和燃气 机组； 所述排名前列的预想事故 是指排名前3 0％的预想事故。 3.根据权利要求1所述的基于改进迭代雅可比矩阵的电气耦合系统安全分析方法， 其 特征在于： 所述 步骤S1中， 天然气系统的稳态模型包括普通管流模型和压缩机模型： 其中， 普通管流模型的建立过程包括： A1、 将天然气系统中天然气流的起点、 汇集点、 终点以及不同管道的连接点视为气网节 点， 根据节点质量守恒方程， 每一节点 i表达为： 式中： n为与节点i相连的节点数； Qij为由i节点流至j节点的流量， 若此值为负， 则与假 设方向相反； Di和Si分别为节点 i处的需求 量和供气量； 由Weymouth方程， 将管道流 量Qij表示为： pi和pj分别为首末节点 的气压； sgn(pi,pj)为符号函数， 当pi大于pj时取值为1， 反之取 值为‑1； Cij为管道常数， 计算方式如下： 权　利　要　求　书 1/6 页 2 CN 115481883 A 2式中： Dij为管道内径， 单位为mm； T为天然气温度， 单位为K； ε为管道绝对粗糙度， 单位为 mm； δ 为管道内气体密度相对空气密度的比值； z为气体压缩系数； A2、 对符号 函数sgn(pi,pj)进行等效替换， 并对生成雅可比矩阵的过程进行推导： 将符号函数等效表示 为： 则节点i与节点j之间的管道流 量Qij公式变形为： 推导雅可比矩阵的生成方法： 将节点流量方程用一般形式表示： QSP＝Q(p)                                  (7) 其中， QSP为节点注入天然气流量； Q为QSP对应的物理量和节点电压之间的函数表 达式； p 为节点气压， 将上式写为 流量偏差的形式： f(p)＝QSP‑Q(p)＝0                          (8) 基于牛顿‑拉夫逊法进行求 解： 在给定的初值p(0)处将式(8)作一阶泰勒展开： 定义 为气网潮流方程的雅可比矩阵， J0为J在p(0)处的值， 则有： 用Δp修正p(0)得到p的新 值， 用k表示迭代次数， 写成一般的表达式， 有 设节点注入天然气流量QSP正方向为流入节点为正， 即等式左边为各个节点的注入流 量， 右边为与其他节点的流量关系， 等式右侧每行之和为各个节点的流出流量， 用管道流量 Qij表示为： Qi为节点i的注入流 量， Qij为节点i和节点j之间管道流 量Qij权　利　要　求　书 2/6 页 3 CN 115481883 A 3