[发明专利]用于电力系统在线安全稳定评估的开关拒动故障模拟方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统分析技术领域，更准确地说本发明涉及一种适用于电力系统在线安全稳定评估的断路器拒动故障模拟方法。

背景技术

当电力系统一次设备发生故障时，所配置的电力系统保护装置将动作跳开相关的断路器(电力系统实际运行管理中又称为开关，文中开关与断路器均为同义语)，从而把故障设备从系统中切除，以维持系统健全部分的正常运行，尽可能小停电范围。然而，如果断路器发生拒动，则一般会使停电区域扩大，甚至引发连锁故障。目前，在线安全稳定评估现已成为大电网调度运行的迫切需求，可跟踪电网实际工况，周期性地评估预想故障的影响，提出预防控制措施建议。但现有的断路器拒动预想故障是通过人工事先设置的，不能根据实时电网运行方式和厂站接线结构准确识别开关拒动引起的联跳设备组合集(联跳设备组合集即开关拒动后将被跳开的设备的集合)，导致难以客观评估开关拒动的影响，难以及时进行预防控制。亟需提出能够自适应运行方式变化，准确模拟开关拒动导致影响的分析方法，用于电力系统在线安全稳定评估。

发明内容

本发明目的是：自适应运行方式变化，准确模拟开关拒动故障，提高电力系统在线安全稳定评估的准确性。

本发明采用以下的技术方案来实现，包括下述步骤：

1)获取电网模型及实时数据、故障起因设备和预想拒动开关等信息，初步将所有预想拒动开关所属厂站作为需进行拓扑分析的候选厂站，再将实时数据中这些厂站中的开关、刀闸状态与上一次在线安全稳定评估的电网运行状态相比，判断厂站内拓扑关系是否变化，如果没有变化，则该厂站不再进行拓扑分析，如果有变化，则该厂站本次需要进行拓扑分析。

2)针对需要进行分析的厂站，基于图论中深度优先搜索算法、厂站内设备间物理连接关系模型和实时数据，进行厂站内部设备连接关系的拓扑分析，获取设备间当前实际连接关系信息；对不需要进行分析的厂站，直接获取上一次拓扑分析结果。汇总上述两种情况的信息，最终形成所有预想拒动开关所属厂站的内部实际拓扑连接关系。

根据设备性质不同，厂站内设备可分为开断设备和非开断设备两类。刀闸、开关为开断设备；非开断设备即为不可开闭设备，包括母线、发电机、线路端子、变压器绕组、容抗器等。

3)根据拒动开关信息和厂站内拓扑连接信息，先搜索与拒动开关直接相连的非开断设备，然后再搜索与这些非开断设备通过开关相连的所有非开断设备，即为该开关拒动后的联跳设备组合集(注：不考虑多个开关同时拒动)。

4)针对故障起因设备和联跳设备组合集，依据故障生成策略，自动生成面向在线安全稳定分析的开关拒动风险预想故障，如果该故障不在预先设置的安全稳定在线分析故障集中，则追加到安全稳定在线分析的预想故障集中，作为经验预想故障集的补充。故障生成策略规则包括故障类型、故障相、保护动作时序、仿真时间、仿真步长、概率等，动作时序根据电压等级、设备类型和故障类型取不同值，上述参数均可预先设置并可人工修改。

5)针对整合后的预想故障集，依据并行处理平台的算例并行计算能力，按故障算例并行的方式，进行安全稳定评估。

本发明的步骤2)中进行厂站内部设备连接关系的拓扑分析时，可以先按电压等级将需要进行分析的厂站整理为以非开断设备为节点、拓扑单元为支路的图，其中拓扑单元为非开断设备之间的一个接线单元；再应用深度优先搜索算法对整理后的图遍历来进行拓扑的分析，其中对于有母线的接线方式选取母线作为深度优先搜索的起始节点开始遍历，当搜索到的非开断设备为母线或者无其他与之相连的非开断设备时，则回到上一个被访问的非开断设备，直到所有的非开断设备均已访问，对于无母线的接线方式则选取发电机作为深度优先搜索的起始节点，若既无母线又无发电机则选取任意线路端子作为遍历的起始节点。

本发明的步骤4)中设置故障生成策略规则中的参数时，可以将故障起因设备的故障类型设为三相永久短路，开关拒动引起的联跳设备的故障类型设为无故障跳开，保护动作时序取后备保护动作时间；在向安全稳定在线分析的预想故障集中追加时，需要与预先设置的故障集进行详细比较，比较内容包括故障关联事件的个数、故障关联事件的间隔时间、故障关联事件的属性，其中故障关联事件的属性包括故障类型、故障相、故障时刻、故障元件类型、故障元件、故障侧、故障位置、动作时刻，每项逐一比较，只要有一项不同，则认为故障不相同，进而将该故障追加到安全稳定在线分析的预想故障集中。