一种基于连锁故障破坏程度指标的紧急控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于连锁故障破坏程度指标的紧急控制方法，属于电力系统及其自动化技术领域。本发明专利技术根据电力系统在发生连锁故障时的运行状态，评估连锁故障对系统造成的破坏，考虑了故障对其他元件运行状态、网络拓扑结构、负荷损失三个方面的影响，然后根据初始故障后引起的潮流重新分布情况对下级故障进行预测，并在此基础上评估其破坏程度，从而根据破坏程度是数值以及增长趋势辅助判断连锁故障的发展进程，从而判断是否在已发故障后必须及时采取紧急控制措施，然后采取相应的对策，对连锁故障进行阻隔。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术用于电力系统及其自动化领域，更准确地说本专利技术涉及一种基于连锁故障 破坏程度指标的紧急控制的方法。
技术介绍
电力事业发展迅速，随着大量新能源接入，柔性交流输电设备投运，电力系统的安 全稳定运行面临着巨大的挑战。小概率高风险的电力系统连锁故障仍然有可能在一定的条 件下发生。当连锁故障发生时，必须及时有效地采取控制措施对其进行阻隔。在连锁故障 发展初期，两级故障之间可能相隔时间较长，甚至很难通过上一级故障预测下一级故障的 发生，显然这个阶段不适合对其实施控制代价较大的紧急控制措施；在连锁故障发展后期， 两级故障之间相隔时间短，这个阶段可以实施紧急控制，但是一般来不及根据实时信息制 定精确的紧急控制措施。因此，选择控制时机以及制定控制方案，不仅要求明确连锁故障的 发展演化阶段，还要求明确连锁故障在不同阶段过程对电力系统造成的破坏，这对连锁故 障的快速阻隔有重要的意义。 伴随着连锁故障的发展演化，电力系统遭受的破坏也在不断加深，若能够在事故 发展过程中在线评估系统遭受的破坏，并对此后有可能发生的故障造成的破坏进行预测， 则可以根据破坏程度指标的数值及其增长趋势为连锁故障控制阻隔提供量化分析和决策 支持。
技术实现思路
本专利技术的目的是：针对电力系统连锁故障的发展过程，给出一种连锁故障的破坏 程度评估指标，量化连锁故障在发展演化过程中对电力系统造成的破坏程度，确定连锁故 障的发展进程，基于该破坏程度指标确定紧急控制方案，完成对连锁故障的阻隔。 具体地说，本专利技术采用以下的技术方案来实现，通过通讯接口从能量管理系统和 安全稳定控制装置实时获取电网的运行实时数据和安全稳定控制策略信息；当电网发生故 障时，执行以下步骤： 1)根据实时获取的电网的运行实时数据和安全稳定控制策略信息，计算当前故障 发生后电网的破坏程度指标； 2)根据当前故障后电网的运行状况，预测之后将会发生的后续故障，并计算后续 故障发生后的电网的破坏程度指标；如无法预测出后续故障，则结束本方法； 3)比较当前故障发生后电网的破坏程度指标和后续故障发生后的电网的破坏程 度指标，当破坏程度指标的增长曲线斜率大于阀值K时转至步骤4)实施紧急控制方案，否 则等待后续故障实际发生后返回步骤1); 4)针对后续会发生的故障确定相应的紧急控制方案，并将该方案下发至安全稳定 控制装置，由安全稳定控制装置执行，从而实现对连锁故障的阻隔，结束本方法。 上述技术方案的进一步特征在于，所述电网的运行实时数据包括电网的网络参数 及拓扑结构、发电机出力、负荷和系统各节点的注入量，所述安全稳定控制策略信息包括当 前可选的控制措施、线路及变压器及发电机的实测数据。 上述技术方案的进一步特征在于，根据以下公式计算电网的破坏程度指标： 式（1)中D为电网的破坏程度指标，i为网络支路数，η为系统剩余支路数，N为系 统初始支路数，A PiS故障发生后第i条支路有功功率变化量，P lN为第i条支路的额定功 率，11,为故障发生后第j条支路的电压等级，γ ,为故障发生后第j条支路的电压等级权重； 1为系统剩余负荷量，L为系统初始负荷总量，α、β和ε为常数、通过实际的电网仿真确 定。 上述技术方案的进一步特征在于，在计算电网的破坏程度指标时，需要判断故障 发生后系统有无孤岛，若出现孤岛则需要对孤岛进行如下处理：去除计算数据中孤岛相关 节点以及与之相连的支路，并统计孤岛造成的损失，该损失包括拓扑结构破坏和负荷损失， 统计相关节点支路的损失量及其电压等级，在计算因产生孤岛而造成的负荷损失时，以孤 岛中原有负荷量与发电容量的差值计入负荷损失之中。 上述技术方案的进一步特征在于，所述步骤2)中，预测之后将会发生的后续故障 的方法为： 首先，根据当前故障后电网的运行状况，计算各元件的潮流，依据负载率进行 降序排列，选取负载率最高的支路，并按公式（2)计算该支路的停运概率P(aJ : 式（2)中，L为支路负载；L。为支路额定负载；Lmx为支路的长期稳定限额；p为额 定负载以下时的故障概率；P为保护正确动作率，P和P的数值根据线路停运概率的长期统 计平均值确定； 然后，在0至1之间获取一随机数，若该随机数小于等于负载率最高的支路的停运 概率则认为该支路将会断开，并将由该支路断开而导致的故障作为之后将会发生的后续故 障；若该随机数大于负载率最高的支路的停运概率则选择负载率次高的支路计算其停运概 率，并重新在0至1之间获取新的随机数与之比较，若新随机数小于等于该支路的停运概率 认为该支路将会断开，并将由该支路断开而导致的故障作为之后将会发生的后续故障，若 随机数大于该支路的停运概率，则继续比较下一负载率次高的支路，直至所有的支路都比 较完毕；若所有的支路都比较完毕后仍未确定有支路将会断开，则重新从负载率最高的支 路开始重复上述比较过程；若重复次数达到预先设置的次数后仍未确定有支路将会断开， 则认为无法预测出后续故障。 本专利技术的有益效果如下：根据电力系统在发生连锁故障时的运行状态，评估连锁 故障对系统造成的破坏，考虑了故障对电网设备运行状态、网络拓扑结构以及负荷损失三 个方面，然后根据元件故障后引起的潮流重新分布情况对下级故障进行预测，并在此基础 上评估其破坏程度，从而根据破坏程度是增长数值以及趋势辅助判断连锁故障的发展进 程，决定是否在已发故障后必须及时采取紧急控制措施，对连锁故障进行阻隔。【附图说明】： 图1为本专利技术方法的流程图。 图2为本专利技术实施例的电网节点图。 图3为本专利技术实施例破坏程度增长曲线图。 图4为本专利技术实施例紧急控制后的L17有功功率图。【具体实施方式】 下面参照附图并结合实例对本专利技术作进一步详细描述。 图1为本专利技术方法的流程图。根据图1，在采用本专利技术方法时，通过通讯接口从能 量管理系统和安全稳定控制装置实时获取电网的运行实时数据和安全稳定控制策略信息， 所述电网的运行实时数据包括电网的网络参数及拓扑结构、发电机出力、负荷和系统各节 点的注入量，所述安全稳定控制策略信息包括当前可选的控制措施、线路及变压器及发电 机的实测数据。当电网发生故障时，执行图1步骤1)-4)。 图1中步骤1描述的是根据实时获取的电网的运行实时数据和安全稳定控制策 略信息，计算当前故障发生后电网的破坏程度指标。根据以下公式计算电网的破坏程度指 标： 其中D为电网的破坏程度指标，i为网络支路数，η为系统剩余支路数，N为系统初 始支路数，A PiS故障发生后第i条支路有功功率变化量，P lN为第i条支路的额定功率，u j 为故障发生后第j条支路的电压等级，h为故障发生后第j条支路的电压等级权重，其值 等于第j条支路电压等级除以系统中所有剩余支路的电压等级和，1为系统剩余负荷量，L 为系统初始负荷总量，α、β和ε为常数，具体实践中可根据专家经验通过实际的电网仿 真确定。 需要注意的是在故障发生后，在计算电网的破坏程度指标时，需要判断故障发生 后系统有无孤岛，若出现孤岛则需要对孤岛进行如下处理：去除计算数据中孤岛相关节点 以及与之相连的支路，并统计孤岛造成的损失，该损失包括拓扑结构破坏和负荷损失，统计 相关节点支路的损失量及其电压等级，在计算因产生孤岛而造成的负荷损失时，以孤岛中 原有负荷量与发电容量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于连锁故障破坏程度指标的紧急控制方法，其特征在于，通过通讯接口从能量管理系统和安全稳定控制装置实时获取电网的运行实时数据和安全稳定控制策略信息；当电网发生故障时，执行以下步骤：1)根据实时获取的电网的运行实时数据和安全稳定控制策略信息，计算当前故障发生后电网的破坏程度指标；2)根据当前故障后电网的运行状况，预测之后将会发生的后续故障，并计算后续故障发生后的电网的破坏程度指标；如无法预测出后续故障，则结束本方法；3)比较当前故障发生后电网的破坏程度指标和后续故障发生后的电网的破坏程度指标，当破坏程度指标的增长曲线斜率大于阀值K时转至步骤4)实施紧急控制方案，否则等待后续故障实际发生后返回步骤1)；4)针对后续会发生的故障确定相应的紧急控制方案，并将该方案下发至安全稳定控制装置，由安全稳定控制装置执行，从而实现对连锁故障的阻隔，结束本方法。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：薛峰，周野，宋晓芳，严向前，
申请(专利权)人：国电南瑞科技股份有限公司，国家电网公司，国网四川省电力公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32