本发明涉及一种基于事故链模型的连锁故障紧急阻断方法，属于电力系统自动化技术领域。
背景技术：
特高压直流输电与新能源技术的快速发展，实现了大范围能源资源优化配置功能，满足了清洁能源送出、节能减排等方面的迫切需求。我国能源资源特点决定了我国新能源采用集中开发集中外送方式，以我国西北电网为例，截止2017年底已投运8回直流，总额定容量超过4000万千瓦，同时大规模新能源集群汇集于直流集群的近区。然而根据国家能源局《关于进一步调控煤电规划建设的通知》，当前相当一段时间内我国特高压直流输电工程配套火电建设将全面滞后，导致系统的调频调压能力较弱，即为弱同步电网，此外新能源涉网能力不足的约束仍然存在。在此场景下多直流与新能源对交流电网的影响，以及二者之间的交互耦合逐渐深入，导致系统的连锁故障模式及演化过程更加复杂，亟需进一步深入研究新能源与多直流共存环境下连锁故障控制方法。
“三道防线”的配置情况是影响连锁故障演化进程的关键因素，已有不少文献进行了研究。但在规模化新能源与多直流送出电网场景下，按照现有控制配置原则，某些扰动(如直流换相失败、风机脱网等)下无紧急控制措施，但该扰动也有可能进一步导致后续扰动，进而引发连锁故障，按照现有紧急控制系统配置情况最终会错失控制时机，大大增加了系统损失。因此有必要对此类可演化为连锁事故但自身无紧急措施的单个扰动配置紧急措施，从而对现有第二道防线进行补充与完善，进一步增强第二道防线紧急控制对连锁故障演化进程的阻断能力。但目前尚无相关文献进行报道。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于事故链模型的连锁故障紧急阻断方法，能够及时阻断由未配置紧急控制措施的相继扰动形成的连锁故障，避免了错失控制时机。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种基于事故链模型的连锁故障紧急阻断方法，包括以下步骤：
1)基于实际电网的不同运行方式数据，根据专家经验确定初始故障集，采用机电暂态时域仿真方法，离线计算搜索出高风险连锁故障事故链集合l＝{l1,l2,…,lu}，其中，li＝{ti1,ti2,…,tiv}为第i条事故链，tij为第i条事故链的第j个事件，i＝1,2,…,u，j＝1,2,…,v，u为事故链集合中事故链的条数，v为一条事故链中事件的个数；
2)结合实际电网现有紧急控制系统的配置情况，从事故链集合l中筛选出前2个事件均未配置紧急控制措施的事故链集合：n＝{n1,n2,…,nm}，其中，ni＝{si1,si2,…,siw}为第i条事故链，sij为第i条事故链的第j个事件，i＝1,2,…,m，j＝1,2,…,w，m为前2个事件均未配置紧急控制措施的事故链的条数，v为一条事故链中事件的个数；事故链ni中事件si1、si2未配置紧急控制措施；
3)采用时域仿真离线计算方法，对筛选出的事故链集合n中每一条事故链ni中的第2个事件si2进行紧急控制策略计算，保证计算的紧急控制策略ci能够阻断该事故链ni的演化进程；
4)紧急控制系统在完成运行方式实时匹配的基础上，在一个启动周期内，检测到事故链ni的第1个事件si1与第2个事件si2相继确定发生之后，执行紧急控制策略ci，阻断连锁事故链ni。
前述的步骤1)中，事故链集合的计算过程如下：
1-1)假设运行方式集合有a个运行方式，初始事件集合有b个事件，从运行方式集合中第1个运行方式、初始事件集合中的第1个事件开始，进行所有组合的计算；
1-2)采用时域仿真方法进行暂态稳定计算，计算过程考虑了电力系统三道防线安全稳定控制装置配置情况，仿真的结果为事件发生前、发生中及发生后的电力系统电气量的机电暂态变化过程，能够表征电力系统暂态稳定性；
1-3)判断电力系统是否有负荷损失，若是，则进入步骤1-4)，否则进入步骤1-5)；
1-4)判断负荷损失是否大于设定门槛值，若是，则进入步骤1-7)，否则进入步骤1-5)；
1-5)判断是否有电力系统三道防线的安全稳定控制装置动作，若是，则将动作事件作为下一事件，进入步骤1-2)，否则进入步骤1-6)；
1-6)根据现有运行经验及该事件的相关信息，确定须重点关注的事件发生区域附近的关键电气元件，计算这些关键电气元件的控制保护装置的动作评估指标λ，设定评估指标阈值-λref＜0，判断评估指标λ值，若存在评估指标λ＜-λref的关键电气元件的控制保护装置，则选取绝对值最大的，将该关键元件的控制保护装置动作作为下一事件，进入步骤1-2)，否则进入1-7)；
1-7)基于步骤1-1)至1-6)，形成至少包含1个事件的事故链，若当前事故链发展到第m级，计算事故链的风险代价r，若风险代价大于门槛值rk，则保存形成的事故链，进入步骤1-8)，否则直接进入1-8)；
1-8)判断运行方式集合、初始事件集合是否扫描完毕，若是，则结束搜索过程，输出所有事故链集合：l＝{l1,l2,…,lu}；否则返回步骤1-1)，继续下一个扫描计算；
前述的步骤1-6)中，动作评估指标λ定义为：λ＝ecr.min-ec'r.i
其中，ecr.min为动态过程中电气量最小值，ec'r.i的确定如下：
假设控制保护装置的动作判据为多个二元表[(ecr.1,tcr.1),(ecr.2,tcr.2),…,(ecr.i,tcr.i)]，引入换算因子k，将2维的临界条件(ecr.i,tcr.i)折算成1维的临界条件(ec'r.i,0)，即ec'r.i＝ecr.i-ktcr.i，其中，ecr.i、tcr.i分别为控制保护装置动作的门槛值与持续时限值。
前述的步骤1-7)中，风险代价r的计算如下：
其中，p(dj|d1d2…dj-1)为第j级事件发生的条件概率，dj为第j级事件，gj为第j级事件发生后的控制代价。
前述的步骤3)中，紧急控制策略计算如下：
31)基于事件si2所对应的运行方式，依据《电力系统安全稳定导则》的规定对事件si2采取紧急控制措施，按照性价比的高低顺序，优先采取紧急直流功率支援措施，其次为紧急切机措施，最后为紧急切负荷措施；
32)若按照《电力系统安全稳定导则》规定，事件si2无须配置紧急控制措施，但从防控连锁故障风险、避免系统更大损失角度来考虑，应当为事件si2配置紧急控制措施，仍按照31)配置紧急控制措施。
前述的步骤4)中，若事件si1或si2为风电机组大规模脱网事件，需要增加风机脱网量作为辅助判据。
本发明所达到的有益效果：本发明可以及时阻断由未配置紧急控制措施的相继扰动形成的连锁故障，避免了错失控制时机，降低了系统的损失，补充和完善了现有紧急控制体系对连锁故障的阻断能力。
附图说明
图1为本发明方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，本发明的基于事故链模型的连锁故障紧急阻断方法，包括以下步骤：
步骤1，基于实际电网的不同运行方式数据，根据专家经验确定初始故障集，采用机电暂态时域仿真方法，离线计算搜索出高风险连锁故障事故链集合l＝{l1,l2,…,lu}，具体过程如下：
1-1)假设运行方式集合有a个运行方式，初始事件集合有b个事件，从运行方式集合中第1个运行方式、初始事件集合中的第1个事件开始，进行所有组合的计算；
1-2)采用时域仿真方法进行暂态稳定计算，计算过程考虑了电力系统三道防线安全稳定控制装置配置情况，仿真的结果为事件发生前、发生中及发生后的电力系统电气量的机电暂态变化过程，能够表征电力系统暂态稳定性；
1-3)判断电力系统是否有负荷损失，若是，则进入步骤1-4)，否则进入步骤1-5)；
1-4)判断负荷损失是否大于设定门槛值，若是，则进入步骤1-7)，否则进入步骤1-5)；
1-5)判断是否有电力系统三道防线的安全稳定控制装置动作，若是，则将动作事件作为下一事件，进入步骤1-2)，否则进入步骤1-6)；
1-6)假设控制保护装置的动作判据为多个二元表(如风机高、低压穿越保护定值)[(ecr.1,tcr.1),(ecr.2,tcr.2),…,(ecr.i,tcr.i)]，为不失一般性，借鉴暂态频率偏移可接受性的定量分析思想，引入换算因子k，将2维的临界条件(ecr.i,tcr.i)折算成1维的临界条件(ec'r.i,0)，即ec'r.i＝ecr.i-ktcr.i，以提升裕度-参数关系曲线的线性度与光滑度。其中，ecr.i、tcr.i分别为控制保护装置动作的门槛值与持续时限值。定义控制保护装置动作的评估指标：λ＝ecr.min-ec'r.i，其中，ecr.min为动态过程中电气量最小值。
根据现有运行经验及该事件的相关信息，确定须重点关注的事件发生区域附近的关键电气元件，计算这些关键电气元件的控制保护装置的动作评估指标λ＝ecr.min-ec'r.i，设定评估指标阈值-λref＜0，判断评估指标λ值，若存在评估指标λ＜-λref的关键电气元件的控制保护装置，则选取绝对值最大的，将该关键元件的控制保护装置动作作为下一事件，进入步骤1-2)，否则进入1-7)；
1-7)基于步骤1-1)至1-6)，可形成至少包含1个事件的事故链，若当前事故链发展到第m级，定义事故链的风险代价为
计算已形成的事故链的风险代价r，若风险代价大于门槛值rk，则保存形成的事故链，进入步骤1-8)，否则直接进入1-8)；
1-8)判断运行方式集合、初始事件集合是否扫描完毕，若是，则结束搜索过程，输出所有事故链集合l＝{l1,l2,…,lu}，第i条事故链为li＝{ti1,ti2,…,tiv}，tij为第i条事故链的第j个事件，i＝1,2,…,u，j＝1,2,…,v，否则返回步骤1-1)，继续下一个扫描计算。
步骤2，结合实际电网现有紧急控制系统的配置情况，从事故链集合l中筛选出那些前2个事件均未配置紧急控制措施的事故链集合n＝{n1,n2,…,nm}，
其中，第i条事故链ni＝{si1,si2,…,siw}，sij为第i条事故链的第j个事件，j＝1,2,…,w，事故链ni中事件si1、si2未配置紧急控制措施。
步骤3，采用时域仿真离线计算方法，对筛选出的事故链集合n中每一个事故链ni中的第2个事件si2进行紧急控制策略计算，保证该紧急控制策略ci可以阻断该事故链ni的演化进程，计算过程如下：
3-1)基于事件si2所对应的运行方式，依据《电力系统安全稳定导则》的规定对事件si2采取紧急控制措施，按照性价比的高低顺序，优先采取紧急直流功率支援措施，其次为紧急切机措施，最后为紧急切负荷措施；
3-2)若按照《电力系统安全稳定导则》规定，事件si2无须配置紧急控制措施，但从防控连锁故障风险、避免系统更大损失角度来考虑，应当为事件si2配置紧急控制措施，配置原则及方法同3-1)。
步骤4，紧急控制系统在完成运行方式实时匹配的基础上，在一个启动周期内，检测到事故链ni的第1个事件si1与第2个事件si2相继确定发生之后，执行紧急控制策略ci，阻断连锁事故链ni，具体控制原则如下：
4-1)由于事故链每一事件的发生均存在一定的不确定性，即事件si1的发生并不意味着后续事件si2的必然发生，为兼顾控制的经济性与时效性，避免过分控制，紧急控制策略的执行由前2个事件si1与si2共同决定，即紧急控制措施的执行条件为事件si1、si2相继确定发生；
4-2)若事件si1或si2为风电机组大规模脱网事件，需要增加风机脱网量作为辅助判据，以便更准确识别连锁事故链。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。