基于关键输电断面识别的交直流电网连锁故障分析方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于关键输电断面识别的交直流电网连锁故障分析方法。
【背景技术】
[0002] 近年来国内外发生了多次大停电事故，造成了较大影响和严重损失。研究表明，大 停电事故多是由连锁故障引起的，其中由潮流转移引起的输电线路相继过载而引发的连锁 故障是重要原因之一。输电线路的连锁过载跳闸故障多发生在输电断面上，如果能先识别 出相关输电断面并加以监控，对于阻断线路连锁跳闸，防止大停电事故具有重要意义。
[0003] 例如，南方电网是我国西电东送规模最大的电网，具有远距离、大容量送电和交直 流并联运行等特点，运行特性复杂，面临着直流闭锁和极端天气等引发的连锁故障风险。南 方电网西电东送规模大，交直流并联运行的特点，使得直流系统发生闭锁后会有大量潮流 转移到交流网络，加重了从送端到受端换流站之间的多个交流输电断面的重载程度，容易 导致输电线路的连锁过载跳闸故障。南方电网十分重视对西电东送通道中网省间的重要输 电断面的监控。但对于直流闭锁后哪些断面容易发生连锁故障，应该予以重点监控，还缺少 研究。
[0004] 输电断面的搜索和识别研究中，《基于图论的输电断面快速搜索》对电网进行分区 并采用图论算法搜索包含过载线路的输电断面。《基于电气分区的输电断面及其自动发现》 先对电网进行电气分区，然后再筛选出满足约束条件的输电断面。对电网进行分区的方法 会在搜索时漏掉分区内的线路。《基于前K最短路径的输电断面搜索新算法》搜索过载支路 两端点间的最短路径集，将其作为受潮流转移影响较大的输电断面。《基于线路功率组成的 关键输电断面快速搜索》利用图论和聚类方法分析线路功率组成相似程度，识别与过载支 路相关的关键输电断面。《采用图论的电网连锁故障模式搜索方法》对电网进行分区和图论 算法搜索连锁故障模式。《基于输电断面识别的电力系统连锁故障风险评估模型》采用有功 增加因子来识别与故障线路相关的输电断面。
[0005] 以上方法主要研究了交流线路相关的输电断面和连锁故障模式，由于交流线路的 潮流转移是局部的，大多局限于附近的几回线路，而直流闭锁后涉及到直流送端和受端换 流站之间的多个断面，影响范围较大，因此交流线路潮流转移的分析方法不能直接用于与 直流闭锁相关的输电断面搜索和连锁故障识别。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术的问题，本发明的目的是提供一种基于生成概率模型的连锁故障分 析方法。
[0007] 为了实现上述目的，本发明提供了一种基于关键输电断面识别的交直流电网连锁 故障分析方法，其包括如下步骤：
[0008] A、采用基于图论的输电断面遍历算法搜索位于直流送端和受端之间所有的输电 断面；从直流送端节点vs出发，构成节点集S。= {v s}，然后搜索S。与其邻接点之间支路的 所有割集，并采用逐步向外扩展节点集S。的方式完成遍历搜索。
[0009] B、利用潮流转移系数和断面最大过载率指标进一步识别出可能导致连锁故障风 险较大的关键输电断面；
[0010] C、通过暂态稳定计算给出各关键输电断面中具有较大风险的连锁故障集和应予 以重点监控的关键支路。
[0011] 直流双极闭锁虽然严重，但相关稳控系统会同时动作，进行切机切负荷，因此转移 到交流系统的潮流有限，极大地减轻了相关输电断面的负担，而直流单极闭锁后则不会有 保护和稳控系统动作，直流单极功率大部分会转移到交流断面，容易造成比双极闭锁大的 潮流转移。本发明主要针对直流单极闭锁造成的潮流转移。
[0012] 本发明根据电网的特点以及求取受直流系统闭锁故障影响的输电断面的特点，提 出了一种效率较高的输电断面的遍历搜索算法。
[0013] 根据本发明另一【具体实施方式】，步骤A的算法包括主程序和子程序，其伪代码见 图2和3。其中子程序采用递归算法的深度遍历搜索方式用于搜索S。与其邻接点之间支路 的所有割集；主程序用于逐步向外扩展节点集S。，并调用子程序。
[0014] 根据本发明另一【具体实施方式】，步骤B具体包括如下步骤：
[0015] B1、根据公式（1)计算直流闭锁对输电断面A = {ei，e2，…，en}内所有支路的潮流 转移系数βΓ，k= 1，2,…η;
[0017] 其中，iC是直流闭锁后引起ek电流变化量（以初始潮流方向为正）占最大负载 电流4^的百分比；潮流转移系数/)厂表征了 ek受直流闭锁故障影响的严重程度。Of越 大，表明转移到ek的潮流越大，受影响也严重，反之，受影响越小；
[0018] 如果％的潮流转移系数4，表明直流和断面中支路％间的联系不紧密，该断 面不是关键输电断面；
[0019] B2、根据公式（2)计算输电断面A= {ei，e2，…，en}内交流线路的潮流转移系数 !)，i = 1，2, ."n，k = 1，2, ...n，i 辛 k ;
[0021] 其中，R是交流线路i跳闸后引起线路k电流变化量（以初始潮流方向为正）占 最大负载电流的百分比；潮流转移系数％表征了 ek受到e i的影响程度；如果巧和疋 均较小，表明ejP e k间的联系不紧密；
[0022] 如果砹和·均小于0,表明&和^联系较差，该断面不是关键输电断面；
[0023] B3、根据公式（4)计算输电断面A = {e^ e2，…，ej的最大过载率0A _，
[0025] 如果0A _< 1. 0,表明该断面出现线路连锁过载跳闸的概率较小，该断面不是关 键输电断面。
[0026] 根据本发明另一【具体实施方式】，步骤C具体包括如下步骤：
[0027] C1、根据公式（3)计算关键输电断面A = {θι, e2，…，en}内的线路θι在断面内其 它线路故障跳闸后的过载率°;
[0029] 其中，4是线路e;的最大负载电流，4$是线路e;的初始电流，是线路e」跳丨同 后在线路e;引起的电流变化量；
[0030] 如果Α?0，表明线路ei在断面内其它线路跳闸后可能会引发过载跳闸；
[0031] C2、对〇. >/力的线路^，根据公式（2)计算关键输电断面A内其它线路ek对线路 e;的潮流转移系数，k = 1，2,…n，i辛k，
[0033] 并按从大到小顺序排列；
[0034] C3、以直流单极闭锁作为初始故障，通过暂态稳定计算，观察线路ei在直流闭锁故 障后是否会过载，如果是，则记录该事故链为：DC - e1;如果否，则以潮流转移系数最大的 支路作为下一级故障，通过暂态稳定计算，继续观察线路在直流闭锁和线路e ,跳闸后是 否会过载；如果是，则记录该事故链为：DC - ei- e k;如果否，则选择潮流转移系数第二大 的线路作为下一级故障重复进行暂态稳定计算；重复进行以上过程，直到断面内除ei外的 其它支路都跳闸为止；
[0035] C4、对关键输电断面A内所有A >/力的支路，重复步骤C3,得到对应的连锁故障 链；
[0036] C5、剔除无效连锁故障链；例如得到两个连锁故障链为DC - ei- e 2和 DC - ei- e 3- e 4，由于前一个事故链表明&跳闸后就会导致e 2过载跳闸继而引发连锁故 障，而后一个事故链要^和e 3都跳闸后才会导致e 4过载跳闸继而引发连锁故障，因此后一 个事故链是无效的，可以剔除；
[0037] C6、所有关键输电断面的连锁故障链的集合构成了直流闭锁故障的连锁故障集。 统计分析连锁故障集中各故障链中最后导致出现连锁故障的支路，在多个关键输电断面中 均导致出现连锁故障的支路称为关键支路。
[0038] 采用本发明的方法，可以有效确定直流单极闭锁后容易发生连锁故障的关键输电 断面及关键支路。
【附图说明】
[0039] 图1为搜索算法的主程序；
[0040] 图2为搜索算法的子程序；
[0041] 图3为实施例1中，云南电网500kV输电网络简化后的示意图。
【具体实施方式】
[0042] 实施例1
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