一种考虑失稳位置不确定的输电线路故障概率评估方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种输电线路故障概率计算方法，特别是一种考虑失稳位置不确定的 输电线路故障概率评估方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着电力工业的不断发展壮大，电力系统的规模不断增加，互联电网的规 模也越来越大。一旦发生大停电事故将会在长时间、广范围内造成很严重的后果和损失。例 如，09年的巴西大停电导致巴西国土面积一半的范围陷入停电状态，造成巨大损失和危害。 这种情况下，系统可靠性风险评估对于保障系统安全运行具有重要意义。
[0003] 由于实际运行中的电力系统深受所处环境影响，自然灾害也是导致电力系统发生 故障甚至失稳崩溃的重要原因，通常对电力系统进行可靠性风险评估时不仅要考虑系统运 行工况，还要结合外部环境因素。
[0004] 现阶段大量使用的电力系统安全评估方法有传统的确定性方法和不确定性方法， 确定性方法考虑在一定拓扑状态下会导致最严重系统故障的表现行为，并以此来确定系统 的安全水平。虽然此方法能提供较高的可靠等级，但过于保守，使用过程势必造成设备的不 充分利用或系统的不必要重复建设以及资源分配不合理等较大使用代价，同时不能全面考 虑环境等诸多不确定因素。不确定性方法中利用风险的概念，从故障导致系统暂态失稳的 概率和失稳造成的损失后果两个方面去分析去评估电力系统的安全性。对于故障导致系统 暂态失稳概率部分，先基于全概率和条件概率理论建立暂态失稳模型，将系统发生暂态失 稳的概率定义为求和系统各条线路上发生各类故障的概率和该故障发生导致系统失稳的 概率之积。其中故障发生导致系统失稳的概率又由各类故障发生的概率和该类故障下线路 的失稳区间在整条线路的占比之积求和得到。现有针对线路故障失稳占比的求取常用二分 法和分段法等。分段法根据线路的长度将线路划分为多段，并以段内某点的稳定性反应该 段的稳定性；二分法通过二分逼近原理确定线路失稳临界点来处理失稳区间问题。对于以 上方法，当系统稳定性随故障位置变化出现不单调或异常时，或当故障发生导致线路上存 在多段失稳域时，计算结果可能存在较大偏差;与此同时，当系统运行考虑外部灾害，例如 雷击，其发生的不确定性导致的雷区分布不均可能会加重计算结果的偏差，导致最后评估 结果不理想。并且，上述方法通过数值仿真得到摇摆曲线，评估系统稳定程度和分析系统稳 定机理都具有一定的困难性。
[0005] 由上可知，现有求取系统失稳概率方法在线路失稳占比和系统稳定裕度的确定及 评价方面还存在一定缺陷。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种求取系统失稳概率中确定线路失稳占比方法。
[0007] 实现本发明目的的技术解决方案为:一种考虑失稳位置不确定的输电线路故障概 率评估方法，包括如下步骤：
[0008] 步骤1、确定离散型随机变量和连续型随机变量的参数，所述离散变量的参数包括 电网拓扑、线路参数、发电机参数，连续型变量的参数包括负荷水平、故障持续时间、故障位 置;之后根据上述参数填写FASTEST潮流数据卡和稳定数据卡；
[0009] 步骤2、确定故障类型和选择故障线路，生成FASTEST故障操作卡;所述故障类型包 括:三相短路故障、双相接地故障、相间短路故障和单相接地故障；
[0010] 步骤3、选择待计算线路和故障类型，根据步骤1和步骤2中的初始化数据和操作 卡，利用FASTEST仿真计算得出系统稳定裕度随线路故障位置的变化曲线，确定该故障下线 路失稳部分，得出该故障在线路上的失稳占比；
[0011] 步骤4、重复步骤3,得出各线路在各种故障类型下的线路失稳占比；
[0012] 步骤5、基于全概率和条件概率的理论建立暂态失稳概率模型，系统发生暂态失稳 的概率为求和系统各条线路上发生故障的概率和该故障发生导致系统失稳的概率之积；
[0013] 所述系统暂态失稳概率模型P (K)为：
[0014]
[0015]
[0016] 兵甲：
[0017] K:系统发生暂态失稳;P(K):系统发生暂态失稳的概率;Ki:系统由于线路i上的故 障事故发生暂态失稳;P(Ki):系统由于线路i上故障事故发生暂态失稳的概率;Kij:系统由 于线路i上的j类故障事故失稳;Ed在线路i上发生j类故障事故;Ρ(Εω为线路i上发生j类 故障事故的概率，其公式为：
[0018]
[0019] 式中，l^tP时间段内元件的故障次数;λ,伪线路i上j类故障的故障率，系统状态 和负荷水平在参数t P时间段内视为不变；
[0020] P(Kij | Eij)为故障导致系统暂态失稳的概率模型：
[0021]
[0022]其中：1^为线路i上j类故障可以导致系统暂态失稳部分长度，U为线路i的长度。 [0023]时间段tP的选取满足如下条件：
[0024]
[0025]其中，0<AijtP < 1，使得上式结果大于零，P(Eij)单调递增。
[0026]步骤6、整合上述计算数据，带入步骤5的模型求取输电线路故障概率。
[0027]本发明与现有方法相比，其显著优点为：本发明通过利用FASTEST，在确定系统参 数的情况下，通过填卡仿真得出系统稳定裕度随线路上故障位置的变化曲线，统计得出线 路失稳占比；与分段法和二分法相比，可以直观判断系统的稳定程度随故障位置的变化趋 势，简化复杂的数值仿真计算，同时针对稳定裕度随故障位置非单调变化情况导致的线路 多段失稳域现象，能够解决传统方法计算结果误差较大问题，得到准确结果；当结合外部环 境因素考虑系统暂态稳定性时，对于环境因素的不确定性造成的线路分段故障率同时存在 问题，也能很好的适用，给出准确的失稳故障概率结果。
【附图说明】
[0028]图1为本发明的考虑失稳位置不确定的输电线路故障概率评估流程图。
[0029]图2为计算6-11线路上发生故障系统暂态失稳概率线路状态图。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
[0031] 如图1所示，一种考虑失稳位置不确定的输电线路故障概率评估方法，包括以下步 骤：
[0032] 步骤1、确定离散型随机变量和连续型随机变量参数，包括负荷水平、电网拓扑、发 电机参数、线路参数、故障持续时间和故障位置，根据参数初始化FASTEST潮流和稳定数据 卡；
[0033] 步骤2、选择待计算线路和故障类型，取线路1%占比为精度单位，从首端到末端分 别放置100个故障位置点，逐一模拟系统暂态稳定性，生成FASTEST故障操作卡；
[0034]步骤3、根据步骤1和步骤2中的初始化数据和操作卡，利用FASTEST仿真计算得出 系统稳定裕度随线路故障位置的变化曲线，确定该故障下线路失稳部分，得出该故障在线 路上的失稳占比；
[0035]步骤4、重复步骤3,遍历每条线路在各种故障类型下的线路失稳占比；
[0036]步骤5、基于全概率和条件概率的理论构建暂态失稳概率模型，将系统发生暂态失 稳的概率定义为求和系统各条线路上发生故障的概率和该故障发生导致系统失稳