电力系统连锁故障模式预测方法
【专利摘要】本发明公开了一种电力系统连锁故障模式预测方法，涉及电力系统连锁故障机理分析【技术领域】。本发明电力系统连锁故障预测方法包括以下步骤：a、计算初始故障前系统的稳态潮流；b、计算综合脆弱性指标；c、确定初始故障；d、计算故障后综合脆弱性指标；e、计算故障后系统综合裕度指标Cij(s+1)；f、确定s+1级故障；g、判断是否满足搜索终止条件。本发明电力系统连锁故障预测方法结合电网结构和状态参数，预测系统可能存在的连锁故障模式，预测指标结合电力系统实际情况，计算速度快，得出对系统影响较严重的故障模式集并进行分析，可增强对于由连锁故障引起的大停电事故的预防。
【专利说明】电力系统连锁故障模式预测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力系统连锁故障机理分析【技术领域】，特别涉及一种电力系统连锁故障模式预测方法。
【背景技术】
[0002]现代电网的大规模互联使得电力系统安全稳定问题越来越复杂，并且恶劣天气还会导致电力系统内的元器件发生“故障聚集”现象，由此发生的多起电力系统大面积停电事故，造成了灾难性的影响。连锁故障被认为是引起这些严重事故的主要诱因，如何较为合理的反映后续事件与初始扰动之间的关系成为连锁故障机理分析的热点之一。分析国内外大停电事故的发展过程可以发现，初始故障后，系统的拓扑结构发生改变，某些元件将会产生较大的潮流波动，从而引发一系列后续事件。简单说来，连锁故障的过程表现为一系列发电机与供电线路的连锁反应跳闸，最终导致系统解列、频率失稳或电压崩溃。
[0003]现有连锁故障模式的研究方法主要包括两个方面:a基于传统潮流和稳定计算的方法，利用故障前后潮流变化的相关数据来构建指标进行相关评估，其在连锁故障分析过程中的公共认可度较高；b基于电网拓扑结构的方法，主要包括复杂网络理论法。另外，分析电力系统连锁故障总体上有两种思路，一是初始故障发生后，对后续故障的预测；二是针对所有可能的连锁故障，寻找对系统危害程度最大的故障模式。
[0004]目前，在建立电力系统连锁故障模式预测指标时遇到的最大问题是:在针对电力系统实时运行参数或自身固有的网络拓扑结构建立指标时，往往只能兼顾实时运行或者拓扑结构性单一方面，并且没有考虑气象因子等其他外部条件。但电力系统的脆弱性不仅仅与系统的实时运行参数、网络约束条件系统有关，还与自身的结构脆弱性以及天气变化等因素密切相关。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种能综合考虑电网状态、网架结构以及气象因子对电力系统造成影响的电力系统连锁故障模式预测方法。
[0006]为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案:
[0007]—种电力系统连锁故障模式预测方法，包括以下步骤:
[0008]a、计算初始故障前系统的稳态潮流:采用有功无功同时增长的负荷增长方式，用内点法解得系统初始故障前临界状态的潮流解；
[0009]b、计算综合脆弱性指标:计算初始故障前各支路从稳态到临界态积累的能量值
Ei/)和各支路的电气介数Bi/'并通过等式
【权利要求】
1.一种电力系统连锁故障模式预测方法，其特征在于，包括以下步骤: a、计算初始故障前系统的稳态潮流:采用有功无功同时增长的负荷增长方式，用内点法解得系统初始故障前临界状态的潮流解； b、计算综合脆弱性指标:计算初始故障前各支路从稳态到临界态积累的能量值Eij0
和各支路的电气介数Bi/),并通过等式
计算每条支路的α^°)，其中s表示故障级数； C、确定初始故障:通过建立贝叶斯网络模型得到电力系统中线路的平均故障率—P , P通过等式
计算，并结合气象因子对电力系统造成故障的概率PtlU)，确定连锁故障的初始故障，并令S=I ； d、计算故障后综合脆弱性指标:计算s级故障发生后系统的稳态潮流与临界状态潮流，计算s级故障后各支路的电气介数Bi/3)和能量值Ei/3),并通过等式
计算每条支路的a i/s);
e、计算故障后系统综合裕度指标Ci/3+1):通过等式
计算 s 级故障后系统综
合裕度指标Ci/S+1)，预测S+1级故障；当S=I时，故障后系统综合裕度指标Ci/3+1)通过等式
计算;
f、确定s+1级故障:取Ci/3+1)最小的支路作为s+1级故障； g、判断是否满足搜索终止条件:满足搜索终止条件为电力系统解列、电力系统潮流不收敛、故障所引起的负荷损失总量超过设定的最大值中任意一个条件；如果没有达到搜索终止条件，则令s=s+l，跳到步骤d ;如果已达到搜索终止条件，则结束，并输出当前状态连锁故障模式。
2.根据权利要求1所述的电力系统连锁故障模式预测方法，其特征在于，所述步骤b中,支路的静态能量值Ei,通过等式
计算，其中Vij为节点
1、j的电压幅值差，S ,j为节点1、j的相位差，Pu为ij支路当前传输的有功功率，Qu为ij支路当前传输的无功功率。
3.根据权利要求1所述的电力系统连锁故障模式预测方法，其特征在于，所述步骤b中，各支路的电气介数Bi/"1)通过等式
计算，其中Inm(I1J)为“发电-负荷”节点对(m，n)间加上单位注入电流元后，在线路(i，j)上引起的电流;Wm为发电机节点m的权重;Wn为负荷节点η的权重；G和L为所有发电节点和负荷节点的集合。
4.根据权利要求1所述的电力系统连锁故障模式预测方法，其特征在于，所述步骤c中，气象因子对电力系统造成故障的概率Ptl(t)可通过等式Pjtkl-ef计算，其中，t为恶劣天气的统计周期时间；p为线路在恶劣天气下的平均故障率，通过等式.
变换得
到，其中Hi为电力系统中线路发生故障的比率，Ti为恶劣天气的统计持续时间，T为统计周期时间，/7为电力系统中线路的平均故障率。
5.根据权利要求1所述的电力系统连锁故障模式预测方法，其特征在于，所述步骤d中，s级故障后各支路的电气介数Bi^通过等式
计算，其中Imn(i，j)为“发电-负荷”节点对(m，n)间加上单位注入电流元后，在线路(i，j)上引起的电流；Wm为发电机节点m的权重；Wn为负荷节点η的权重；G和L为所有发电节点和负荷节点的集合。
6.根据权利要求1所述的电力系统连锁故障模式预测方法，其特征在于，所述步骤d中，S级故障后各支路的能量值Eij(S)通过等式
计算，其中Vi/, δ i/，Pi/, Qi/分别为Vij, δ ij， Pij, Qij的临界状态值，s为故障级数。
【文档编号】G06Q10/04GK104166880SQ201310213039
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2013年5月31日 优先权日:2013年5月31日
【发明者】白加林, 刘明忠, 唐建兴, 马覃峰, 袁汉云, 朱椤方, 王平, 李华强, 邱晓燕, 周步祥, 舒勤, 滕欢, 刘念, 陈实 申请人:贵州电网公司电力调度控制中心, 四川大学