[发明专利]一种考虑连锁故障的电网运行安全裕度计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种计算方法，尤其涉及一种考虑连锁故障的电网运行安全裕度计算方法。

背景技术

在当今时代，随着经济的发展和技术的进步，电网的大规模互联已经成为世界各国电力系统发展的必然趋势，而电网的大规模互联在取得经济效益和资源利用效率的同时，也使得维护电力系统的安全运行问题变得日益复杂，一旦发生大范围的停电事故，其造成的损失往往是比较严重的。近年来世界范围内发生的一些大停电事故表明，大停电事故通常都是由连锁故障引起的，而连锁故障的发生又通常始发于一些简单的故障，简单故障发生后，随着连锁效应的不断放大，最终大范围地波及电网，造成事故。所以，连锁故障是世界各国电力工作者都比较关注的问题。

一次大停电事故中的连锁故障通常既涉及到电力系统中各元件运行参数的复杂变化过程，也涉及到继电保护、安全自动装置等二次设备的动作以及电网拓扑结构的不断变化，所以其过程通常是非常复杂的。

现有的统计分析和研究表明，连锁故障的早期发展阶段通常表现为电网潮流转移引起的支路连锁过载，连锁过载后的支路可能被后备保护切除，进而退出运行，再引发新一轮的潮流转移，依次类推。一般当电网被削弱到一定的程度后，连锁故障表现为复杂的动态过程。

所以，开发针对电网连锁故障的分析方法和技术，可以针对整个连锁故障的长过程来展开，也可以针对连锁故障的某一段场景展开。

(1)针对连锁故障长过程的分析方法和技术

由于电网长过程连锁故障的复杂性，对整个大停电事故中的连锁故障过程进行完整地建模和模拟通常是比较困难的，一般需要给出一定的假设条件或针对一些特定的连锁故障模式加以分析。近年来针对长过程连锁故障的主要方法和技术成果主要有：1)连锁故障的仿真模拟方法和技术；2)基于复杂系统理论的分析方法和技术；3)基于复杂网络理论的分析方法和技术。

(2)针对连锁故障某一阶段的分析方法和技术

针对连锁故障某一段场景的技术，一般主要针对连锁故障的早期阶段展开，其主要思想是考虑到连锁故障早期的发展动因是故障线路停运造成的负荷转移，其发展速度较为缓慢，有较为充裕的时间采取措施，而且对连锁故障的预防越早阻断其发展路径也越为有利。近年来涌现出来的主要技术方法有：1)基于广域信息的潮流转移识别，以及基于潮流转移识别的广域后备保护；2)基于本地信息的潮流转移识别和系统保护；3)对初始故障产生的潮流转移所关联的输电断面进行识别以及输电断面保护；4)根据初始故障发生后电网是否因潮流转移诱发下一轮连锁过载跳闸，辨识电网的脆弱支路。而传统的技术主要是电力系统的静态安全分析和控制技术。

静态安全技术的主要思路是：首先设定初始预想故障，然后通过快速的潮流转移分析方法计算预想故障产生的后果，进而根据其后果筛选出比较严重的预想故障，最后再通过详细的潮流计算来校验前面已经筛选出来的预想故障所产生的后果。静态安全分析技术比较成熟，目前在电力系统中得到了比较广泛的应用。

辨识电网的脆弱支路的方法主要有基于潮流熵测度的连锁故障脆弱线路评估技术，该技术采用的与电网运行水平相关的主要概念是“熵”。该技术首先使用潮流熵的概念来反映电网的节点过负荷水平，也就是电网的运行水平是否过高，并论证了节点过负荷水平和电网发生初始线路过载故障之间的关系，指出潮流熵水平越高，电网越容易发生初始线路过载故障，系统越脆弱。其次，该技术采用潮流转移熵的概念来反映初始断开线路所产生的潮流转移对系统剩余线路发生连锁故障的影响，通过论证指出：线路潮流转移熵越小，表明初始断开线路的潮流转移冲击分布越聚集在少数线路上，能量冲击聚集的线路更容易过载诱发连锁跳闸，因此，线路的潮流转移熵越小，该线路越是脆弱，越容易引起连锁故障。然后该技术进一步制定了衡量连锁跳闸的严重度指标，并依据此严重度指标来测度电网的脆弱线路。

术语解释：

连锁故障：当电网中某个元件因故障退出运行后，引起电力系统各元件电气量的重新调整，进而引起其他元件相继退出运行的现象。

初始故障：电网连锁故障的第一个故障，或在分析连锁故障现象时所考虑的第一个故障。

考虑连锁故障的电网临界运行状态：当电网中发生初始故障后，该初始故障是否可以引发连锁故障，这与电网的运行状态是密切相关的，同样的一个初始故障，在有的运行状态下可以引发连锁故障，而在有的运行状态下则不能引发连锁故障，刚好使得该初始故障能够触发连锁故障的运行状态即是电网临界运行状态。

考虑连锁故障的电网运行边界：当电网中发生初始故障后，刚好使得该初始故障能够触发连锁故障的运行状态集合。