[发明专利]电网故障状态下的功率转移求解方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统领域，特别是涉及一种电网故障状态下的功率转移求解方法。

背景技术

现代电力系统的结构和运行方式越来越复杂多变，从而增加了系统性事故和导致大面积停电的几率。当输电线路发生故障退出运行后，由于短时间内系统电源出力不会发生变化，因此原本在发生故障的线路上承载的功率必将转移到网络中的其他线路上。如果转移到正常线路上的功率使得该线路上的实际功率超过了其额定输送容量，则有可能导致该线路也退出运行，从而可能引发更严重的连锁故障。

在这种情况下如果在故障线路退出运行前就能知道切除该线路后转移到其他线路上的功率，就可以尽快采取相应措施，如切负荷控制，从而避免系统状态的进一步恶化。转移功率其实是不同时刻电网潮流的差异，目前典型方式下求解潮流的基本方法有高斯-塞德尔迭代法、牛顿-拉夫逊法、P-Q分解法等。如国内文献“类型扩展潮流计算的研究及应用”(《电网技术》2003年27卷第11期第25页)给出的潮流计算方法以及其他一些潮流计算程序，无论采用哪种方法，它们都是基于使潮流发散变为收敛，恢复潮流解后才能得知转移功率量的多少，因此具有一定的滞后性，无法应用于电网故障状态下的实时功率转移求解。

发明内容

本发明的目的是提供一种电网故障状态下的功率转移求解方法，该方法能在故障线路被切除前而预先求出该线路被切除后转移到其它线路上的功率量，为预防连锁故障提供控制依据。

本发明可以通过以下技术方案来加以实现：对装有广域测量系统WAMS(Wide Area Measurement System)的电网系统，其故障状态下的功率转移求解方法包括以下步骤：

a.电网正常运行时由WAMS采集并记录各节点电压、支路电流及各线路传输功率量；

b.当电网中的输电线路发生单相接地短路故障时，继电保护装置动作切除故障相，同时利用WAMS记录此时的网络潮流及节点电压和支路电流；

c.故障相被切除的单相断线系统的正序网络，根据叠加原理将其分解成正常运行情况和故障附加分量两部分，故障附加网络中各电源的电势均短接，只有故障口存在故障分量电流源。将单相故障后的网络节点电压和支路电流减去对应的故障前的电压和电流，即可得到单相故障附加网络的节点电压和支路电流，进而确定电网的结构参数；

d.得到电网结构参数后，再利用叠加定理，求取故障线路三相全部被切除后，该电网故障附加网络的各节点电压及支路电流；

e.将电网故障附加网络的各节点电压及支路电流与已记录的故障前对应的电压和电流分别相加，即可得到故障线路三相全部被切除后，该电网中的各节点电压及支路电流，进而可以求出电网故障后的功率分布；

f.将所求故障后各线路输送的功率量减去对应线路故障前输送的功率量，即可得出故障线路切除后在各线路上的转移功率量；

g.若故障线路重合于永久性故障，则其三相全部切除，该线路原传输的功率转移到其它非故障线路。因此本方法可在发生实际的功率转移之前，计算出将转移到其他线路上的功率量。

本发明所提供的电网故障状态下的功率转移求解方法，其依据是利用叠加原理，用正常运行时的网络状态与只有故障电源作用下的单电源故障附加网络的状态相叠加，从而得到故障线路切除后的节点电压、支路电流及网络功率分布，进而可以求出非故障线路上的功率转移量。

附图说明

图1为本发明提供的线路单相故障相被切除后的正序网络示意图。

图2为本发明提供的线路单相故障相被切除后的正序网络的分解示意图。

图3为本发明提供的网络接线示意图。

图4为本发明提供的支路电流源替代示意图。

图5为本发明提供的支路断线的电流源等值模型示意图。

图6为本发明提供的断线后的故障附加网络示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步描述。

本发明提供的电网故障状态下的功率转移求解方法，其具体实施方式为：

第一步，电网正常运行时由WAMS采集并记录网络潮流及各节点电压、支路电流及各线路传输功率量；

第二步，参考附图3，如输电线路ij发生单相接地短路故障时，保护动作切除故障相，并利用WAMS记录此时的网络潮流及节点电压和支路电流；