電網(wǎng)連鎖故障事故鏈的相關(guān)性評(píng)估方法
【專利摘要】電網(wǎng)連鎖故障事故鏈的相關(guān)性評(píng)估方法，包括以下步驟：(1)將系統(tǒng)初始化為正常運(yùn)行工況；(2)各線路等概率發(fā)生初始故障，線路初始故障為線路三相永久短路故障，在既定時(shí)間內(nèi)繼保動(dòng)作切除故障；對(duì)于直流線路，初始故障為直流線路單極閉鎖故障；(3)基于之前的線路故障情況，對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行暫態(tài)穩(wěn)定分析；如果系統(tǒng)暫態(tài)失穩(wěn)，則進(jìn)入(7)；如果系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定，則進(jìn)入(4)；等等。本發(fā)明方法能夠在考慮連鎖故障間相關(guān)性的基礎(chǔ)上，有效對(duì)系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定故障進(jìn)行搜索，并給出搜索關(guān)聯(lián)概率，在考慮系統(tǒng)狀態(tài)和拓?fù)涞耐瑫r(shí)，具有較高的計(jì)算效率，對(duì)連鎖故障的搜索及事故鏈的識(shí)別有一定的指導(dǎo)作用。
【專利說(shuō)明】電網(wǎng)連鎖故障事故鏈的相關(guān)性評(píng)估方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及應(yīng)用在電力系統(tǒng)運(yùn)行、安全監(jiān)控系統(tǒng)中的電力系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，屬于圖論及計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)劃的【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，隨著電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大、電氣元件不斷增加，大停電事故對(duì)電網(wǎng)造成的影響日趨顯著，且發(fā)生故障的復(fù)雜性日益增加，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在從大停電事故機(jī)理以及模型的角度進(jìn)行了廣泛而深入的研究。
[0003]世界范圍內(nèi)來(lái)看，大停電事故時(shí)有發(fā)生，例如2003年的“美加大停電”、丹麥和瑞典大停電、意大利大停電，再如2006年南非和西歐大停電、2012年印度大停電等。以震驚世界的“美加大停電”為例，美國(guó)東北部于2003年8月14日發(fā)生停電事故，同時(shí)影響了加拿大的部分供電，停電情況持續(xù)了至少四天，直接導(dǎo)致了約六十億美元的經(jīng)濟(jì)損失，波及了超過(guò)四千萬(wàn)人口。這次大停電事故暴露出了美國(guó)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和配置上的失誤和缺陷，包括電磁環(huán)網(wǎng)、電壓等級(jí)不一、電網(wǎng)正常工況下負(fù)載率過(guò)高等問(wèn)題，當(dāng)然，缺乏應(yīng)對(duì)緊急情況的應(yīng)急預(yù)案也是事故進(jìn)一步擴(kuò)大的因素之一。雖然各大停電事故的引發(fā)原因各異，發(fā)展情況也不盡相同，但是事故的不斷擴(kuò)大基本由連鎖故障所導(dǎo)致，客觀上證明了研究連鎖故障發(fā)展機(jī)理及進(jìn)行相關(guān)模擬計(jì)算的重要性，同時(shí)，正由于大停電事故本身的引發(fā)和發(fā)展并沒(méi)有既定的規(guī)律和模式，而且世界范圍內(nèi)缺乏相關(guān)的實(shí)際測(cè)試實(shí)例，給連鎖故障建模仿真帶來(lái)了一定的困難。連鎖故障的機(jī)理研究通常主要分為:以電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)潮流及暫態(tài)穩(wěn)定分析為建?；A(chǔ)，綜合考慮負(fù)荷轉(zhuǎn)移率、繼電保護(hù)設(shè)備拒動(dòng)誤動(dòng)概率、線路故障率等系統(tǒng)行為的發(fā)生概率，對(duì)連鎖故障發(fā)展模式及其發(fā)展趨勢(shì)與系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行分析，基于模型中系統(tǒng)狀態(tài)給出診斷及相應(yīng)控制策略；以電力系統(tǒng)拓?fù)錇榉治龌A(chǔ)，以抽象化的拓?fù)潢P(guān)系描述電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，通過(guò)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)和行為進(jìn)行評(píng)估分析，宏觀地對(duì)連鎖故障模式與系統(tǒng)拓?fù)溥M(jìn)行定性分析，以此從拓?fù)涞慕嵌攘私馄錂C(jī)理。
[0004]總體來(lái)說(shuō)，連鎖故障的分析研究主要從系統(tǒng)狀態(tài)及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)兩方面展開(kāi)，但是其中對(duì)連鎖故障間的關(guān)聯(lián)性很少深入研究，由前述連鎖故障模式分析可知，雖然第一類針對(duì)電力系統(tǒng)狀態(tài)量變化的仿真模型可以有效模擬連鎖故障過(guò)程，但是如果缺少對(duì)連鎖故障相關(guān)性的考量，其模擬結(jié)果不能準(zhǔn)確反映電網(wǎng)的實(shí)際情況，將會(huì)忽略重要的連鎖故障模式。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有連鎖故障模式搜索以及機(jī)理分析中存在的一些問(wèn)題，提出了電網(wǎng)連鎖故障事故鏈的相關(guān)性評(píng)估方法。本發(fā)明的主要研究?jī)?nèi)容為:首先，建立電網(wǎng)基本框架，基于電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)交流潮流以及暫態(tài)穩(wěn)定分析，對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)(包括線路潮流、發(fā)電機(jī)功角)進(jìn)行計(jì)算分析；然后，在電網(wǎng)框架的基礎(chǔ)上，基于連鎖故障間的故障相關(guān)性以及線路的繼保誤動(dòng)，采用輪盤賭的方式按不同概率隨機(jī)發(fā)展連鎖故障；最后，基于C++的主程序構(gòu)建以及調(diào)用外部程序?qū)崿F(xiàn)仿真系統(tǒng)。
[0006]電網(wǎng)連鎖故障事故鏈的相關(guān)性評(píng)估方法，包括以下步驟:
[0007](I)將系統(tǒng)初始化為正常運(yùn)行工況；
[0008](2)各線路等概率發(fā)生初始故障，線路初始故障為線路三相永久短路故障，在既定時(shí)間內(nèi)繼保動(dòng)作切除故障。對(duì)于直流線路，初始故障為直流線路單極閉鎖故障；
[0009](3)基于之前的線路故障情況，對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行暫態(tài)穩(wěn)定分析；如果系統(tǒng)暫態(tài)失穩(wěn)，則進(jìn)入(7);如果系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定，則進(jìn)入(4)；
[0010]定義系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定指標(biāo)衡量系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定程度:

【權(quán)利要求】
1.電網(wǎng)連鎖故障事故鏈的相關(guān)性評(píng)估方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將系統(tǒng)初始化為正常運(yùn)行工況； (2)各線路等概率發(fā)生初始故障，線路初始故障為線路三相永久短路故障,在既定時(shí)間內(nèi)繼保動(dòng)作切除故障；對(duì)于直流線路，初始故障為直流線路單極閉鎖故障； (3)基于之前的線路故障情況，對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行暫態(tài)穩(wěn)定分析；如果系統(tǒng)暫態(tài)失穩(wěn)，則進(jìn)入(7);如果系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定，則進(jìn)入(4)； 定義系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定指標(biāo)衡量系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定程度:
其中，Smax為暫態(tài)過(guò)程中系統(tǒng)最大功角差，指標(biāo)為正值時(shí)，系統(tǒng)穩(wěn)定，指標(biāo)為負(fù)值時(shí)，系統(tǒng)失穩(wěn)，指標(biāo)與系統(tǒng)最大功角差呈正相關(guān)關(guān)系； (4)依據(jù)線路潮流變化及故障線路間拓?fù)渚嚯x判斷是否發(fā)生下一級(jí)故障； 定義故障線路間拓?fù)渚嚯x作為衡量故障相關(guān)性的重要指標(biāo)，其含義為兩條線路各自兩個(gè)頂點(diǎn)間最短路徑所包含線路數(shù)之和的平均值，即對(duì)于線路i和線路j，線路i的兩個(gè)頂點(diǎn)與線路j的兩個(gè)頂點(diǎn)可以得到四條最短路徑，計(jì)算各條最短路徑包含線路條數(shù)之和的平均數(shù)，即為:
其中，D表示線路間拓?fù)渚嚯x，d表示頂點(diǎn)間路徑數(shù)； 設(shè)定每一級(jí)僅發(fā)生一條線路故障，如果存在線路潮流超過(guò)正常運(yùn)行工況下潮流的一定比例且與當(dāng)前故障線路拓?fù)渚嚯x較小，稱為潮流越限，或者潮流轉(zhuǎn)移量超過(guò)當(dāng)前故障線路故障前潮流的一定比例且與當(dāng)前故障線路拓?fù)渚嚯x較小，稱為潮流轉(zhuǎn)移，則發(fā)生下一級(jí)故障，進(jìn)入(5)，否則進(jìn)入(7);線路間拓?fù)渚嚯x，即為兩條線路各自兩個(gè)頂點(diǎn)間最短路徑所包含線路數(shù)之和的平均值； (5)依據(jù)線路潮流及故障線路間拓?fù)渚嚯x計(jì)算故障相關(guān)度； 定義故障相關(guān)度正比于其故障前潮流，反比于連鎖故障間拓?fù)渚嚯x，即
其中，A為故障線路間相關(guān)度，P為下一級(jí)故障線路故障前有功潮流，Pnmi為下一級(jí)故障線路正常運(yùn)行工況下有功潮流，D為故障線路間拓?fù)渚嚯x； (6)以線路相關(guān)度作為權(quán)重，采用輪盤賭的方式隨機(jī)選擇下一級(jí)故障； (7)本次連鎖故障循環(huán)結(jié)束，記錄該連鎖故障模式； 當(dāng)完成一定次數(shù)的連鎖故障模式搜索循環(huán)之后，以各事故鏈發(fā)生次數(shù)占總仿真次數(shù)作為其搜索關(guān)聯(lián)概率。
【文檔編號(hào)】G06Q50/06GK104133968SQ201410379366
【公開(kāi)日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年8月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月4日
【發(fā)明者】肖友強(qiáng), 石立寶, 齊翰博, 孫啟明 申請(qǐng)人:云南電網(wǎng)公司電網(wǎng)規(guī)劃研究中心