[发明专利]一种基于继电保护系统隐藏故障的电网N-k分析方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统继电保护和电网连锁故障分析领域，更具体地，涉及一种基于继电保护系统隐藏故障的电网N-k分析方法。

背景技术

继电保护系统具有保证电网安全稳定运行的重要作用。然而继电保护系统具有的隐藏故障常导致电网元件不合时宜地被切除，从而导致连锁N-k故障的发生。数次大停电事故表明：继电保护系统的隐藏故障（Hidden Failure，简称HF）在电网N-k的演化过程中起到了推波助澜的作用。基于继电保护系统的隐藏故障预想分析电网N-k事故，有助于从保护隐藏故障的本质角度去分析线路误动的原因，并可获得N-k故障路径和线路集合以及相应故障路径发生的概率水平。

继电保护的隐藏故障常被定义为保护系统中的一种持久性缺陷，在正常情况下，该缺陷不被暴露和发现，但是当系统发生故障或出现不正常运行状态时会被触发，其直接后果是引起继电保护的不正确动作和不合时宜地切除回路元件。实际超高压输电线路继电保护系统一般由差动保护和纵联距离保护组成的主保护和相间距离保护，接地距离保护和零序电流保护组成的后备保护构成。需要特别指出的时，为了防止断路器装置拒动，超高压输电线路保护系统通常在各母线配备断路器装置的失灵保护。目前在电网连锁故障的分析中，继电保护的隐藏故障常用几种简单的概率模型表示。该方法将保护隐藏故障的发生与保护感受到的物理量和保护定值结合起来，通过保护测量值和保护定值之间的相对关系分析保护不正确的动作，从而获得误动线路。基于概率模型的保护隐藏故障建模分析方法只考虑保护某一种类型的隐藏故障。考虑单一种类型的隐藏故障，没办法从本质上分析电网N-k故障的实质，从而也无法获得准确的误动线路集合。综合起来说，超高压输电线路保护隐藏故障可以分为主保护隐藏故障和后备保护隐藏故障两个方面。保护系统的隐藏故障应是多个方面，多种层次的，并且各隐藏故障间相互联系，相互影响。

继电保护系统隐藏故障触发会以电网N-k故障反映出来。目前的电网N-k故障预想分析多采用N-1和N-2准则。这种分析方法关注的是系统发生单一故障或简单二重故障后系统的静态安全特性，往往不考虑N-k故障和N-k-i故障的关联性。忽略该关联性可能导致N-k分析过程提早结束，从而容易忽略相关的脆弱线路。另外，现有保护隐藏故障多考虑某一种类型的隐藏故障，如断路器装置拒动和线路过负荷跳闸等。考虑单一类型隐藏故障的分析结果常使N-k分析结果不全面，往往忽略部分较为重要的N-k故障路径。实际上，保护系统的隐藏故障应是多种类型的，并且每种类型的隐藏故障触发都将导致相应N-k事故发生。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于继电保护系统隐藏故障的电网N-k分析方法，其目的在于，解决现有方法中存在的考虑隐藏故障类型过于单一以及忽略N-k故障发展过程中的关联性问题，并充分考虑保护多种类型的隐藏故障和各故障间的时序特性，由此更好地分析N-k事故发生机理和发展过程，识别出电网的薄弱环节。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于继电保护系统隐藏故障的电网N-k分析方法，包括下述步骤：

S1：根据电网能量管理系统和故障信息系统提供的信息，获取超高压输电线路继电保护系统的配置信息、保护定值信息和元件故障概率数据；

S2：根据步骤S1分析的隐藏故障类型对电网N-k故障进行预想分析，以获得发生初始故障和电网误动线路集合；

S3：根据步骤S2获得的电网误动线路集合，获取相应的N-k故障事故路径，利用步骤S1提供的隐藏故障触发概率计算方法获取各故障路径发生概率。

优选地，步骤S1包括以下子步骤：

S11：根据电网能量管理系统和故障信息系统提供的信息，获取超高压输电线路继电保护系统的配置信息，并对该配置情况包含的隐藏故障进行简化；

S12：结合电网能量管理系统和故障信息系统提供的数据计算步骤S11简化后的配置情况包含的隐藏的故障发生概率。

优选地，步骤S11进一步包括以下子步骤：

S11-1：根据获取的超高压输电线路继电保护系统的配置信息对线路主保护的隐藏故障进行简化；

S11-2：根据获取的超高压输电线路继电保护系统的配置信息对线路后备保护的隐藏故障进行简化；

S11-3：获取故障信息系统提供的各厂站母线的接线方式信息，根据该接线方式信息对断路器装置和断路器失灵的隐藏故障进行分析简化。

优选地，步骤S12进一步包括以下子步骤：