[发明专利]一种多能流系统连锁故障发展路径的事故链模型生成方法

说明书

本发明涉及一种多能流系统连锁故障发展路径的事故链模型生成方法，属多能流耦合系统故障分析研究领域，包括以下步骤：获取多能流系统的元件组成情况和拓扑结构作为原始数据；提出一种以燃气轮机为核心，以供气路径故障为重要环节的多能流系统连锁故障路径；针对前述的连锁故障发展路径求取影响耦合元件燃气轮机工作的多能流系统供气路径R_k；以多能流系统供气路径为基础生成前述多能流系统连锁故障发展路径的事故链模型。本发明以多能流系统为研究背景，以电力‑天然气系统的耦合元件燃气轮机为问题核心，定义并求解对其产生影响的供气路径，生成多能流系统的连锁故障事故链模型，合理描述和求解多能流系统的连锁故障产生与发展。

技术领域

本发明属于多能流耦合系统故障分析研究领域，涉及一种多能流系统连锁故障发展路径的事故链模型生成方法。

背景技术

目前关于连锁故障的分析还仅局限于电力系统中，但是随着电力、天然气、热力系统互联形成多能流系统，系统与系统之间的耦合程度不断提升，多能流系统覆盖范围逐渐扩大，某一能流系统的状态变化或故障可能会影响到其他能流系统的安全稳定运行，所带来的影响甚至会造成系统解列崩溃等恶性事故，因此对多能流系统连锁故障的相关研究亟待开展。

在多能流系统中，电力系统与热力系统、天然气通过热电联产单元、燃气轮机、P2G装置、电驱动压缩机、浸入式加热器、水泵等元件联系起来。元件种类相比传统电力系统中的断路器、继保装置等更加丰富，且不同能量系统时间常数不一致，元件物理特性很难在确定性方法中统一起来，同时由于多能流系统元件的退出或故障所引发的一系列事件同样可能导致整个多能流系统的崩溃。其中电力与天然气系统间的耦合元件燃气轮机的作用更加突出，其一方面通过天然气系统的供气路径获得机组燃料天然气，另一方面通过将天然气的化学能转化为电能向电力系统注入，一旦燃气轮机部分出现故障，对系统所造成的恶行影响不可估量。因此需要对这种连锁故障发展路径建立一种合适的连锁故障模型来描述。

在传统的电力系统领域，学术界已形成了若干电力系统连锁故障模型机理研究相关理论体系：从数学方法划分，已有电力系统连锁故障理论模型可分为确定性方法、概率方法、复杂系统方法与推理学习方法四类；在方法论上主要分为两种思路：①以潮流/稳定计算等传统电力系统仿真分析算法为核心的模型，包括OPA，CASCADE(级联失效过程)、隐性故障、分支过程模型、事故链模型等，②将电力系统抽象为复杂系统，利用复杂网络、复杂系统的思想进行分析，如小世界、无标度网络模型等，还包括部分基于人工智能算法的模式搜索与识别方法。其中事故链作为描述电力系统连锁故障的有效工具，由于其理论认为大事故极少由一个原因引起，而是在多个条件同时满足的情况下由各个环节的相关诱发因素诱发而产生的，无需过多考虑系统中元件的特性，避免了多能流系统元件特性模型的建立较为复杂这一难点，决定了事故链模型适用于本发明中多能流系统连锁故障的分析。由于考虑到电力系统连锁故障事故链模型已经很成熟，本发明仅针对初始触发环节发生在天然气能流系统的部分进行分析。

综上所述，本发明以向燃气轮机提供天然气的供气路径故障作为连锁故障发展路径的核心问题，提出一种多能流系统连锁故障的发展路径，以供气路径的求取和该连锁故障发展路径下事故链的生成来描述多能流系统的连锁故障问题，实现了对多能流系统运行安全问题的设定，进而研究了一种多能流系统连锁故障发展路径的事故链模型生成方法，对于适应多能流系统覆盖范围的扩大和提升多能流系统运行的安全稳定性具有积极意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明“一种多能流系统连锁故障发展路径的事故链模型生成方法”，提出一种多能流系统连锁故障的发展路径，以电-气耦合元件燃气轮机为问题核心，定义并求解对其产生影响的供气路径，基于供气路径生成该连锁故障发展路径下的事故链模型。

本发明采用如下技术方案：一种多能流系统连锁故障发展路径的事故链模型生成方法，该方法包括如下步骤：