[发明专利]雷电灾害天气下电力系统连锁故障风险的分析方法与系统

权利要求书

1.一种雷电灾害天气下电力系统连锁故障风险的分析方法，其特征在于，包括：

根据雷电监测与定位系统获取连续3时段的雷电信息；

根据雷电信息，识别并划分雷电分区，确定每个雷电分区的圆心坐标及半径，并确定不同时段间的雷电分区的最可能移动路径；

根据连续3时段的雷电信息，预测未来一个时段内的落雷次数以及各个雷电分区信息；

计算电力系统中受到雷电灾害天气影响的线路的雷击跳闸概率；

对由受灾线路引发的连锁故障进行仿真；

计算每一条连锁故障路径发生的概率，并计算每一条连锁故障路径发生的连锁故障的后果严重度，分别将两者相乘并乘以该连锁故障路径的权重，得到每一条连锁故障路径的风险，以及将所有连锁故障路径的风险相加得到电力系统在雷电灾害天气下的连锁故障风险；

根据所述连锁故障风险对电力系统中受到雷电灾害天气影响的线路进行处理；所述处理包括实时预警、输出运行策略及/或建设方案、执行运行策略及/或建设方案；

其中，所述计算电力系统中受到雷电灾害天气影响的线路的雷击跳闸概率包括：

计算雷击杆塔时输电线路的耐雷水平I_ca，采用以下方式实现：

式中：U_50％为标准雷电波下的绝缘子串负极性50％闪络电压，k_c为避雷线与输电线路间计及电晕效应的耦合系数，k₀为导线与避雷线间的几何耦合系数，k_c＝1.1～1.3k₀；h_a、h_t、h_av和h_gav分别为横档高度、杆塔高度、导线平均高度和避雷线平均高度，R_su为杆塔冲击接地电阻，L_t为杆塔等值电感；

计算雷电绕击线路时耐雷水平I_sf，采用以下方式实现：

式中Z_su为考虑电晕效应后的导线波阻抗；

在预测雷电流最大值I^[t+1]的基础上，计算雷电流超过输电线路耐雷水平的概率P_ca和P_sf，采用以下方式实现：

P_ca＝P_acc(I_ca)-P_acc(I^[t+1])

P_sf＝P_acc(I_sf)-P_acc(I^[t+1])

计算建弧率η，采用以下方式实现：

式中E_grad为绝缘子串的平均运行电压梯度；

计算输电线路绕击率P_α，采用以下方式实现：

式中：α为避雷线对导线的保护角，h为导线高度；

根据线路在不同雷击分区中的长度，预估线路在未来t+1时段在某雷电分区i中的雷击跳闸概率，采用以下方式实现：

式中：g为击杆率，平原地区取1/6，山区取1/4；P_cai为第i个雷电分区中反击雷电流超过输电线路耐雷水平的概率；P_sfi为第i个雷电分区中绕击雷电流超过输电线路耐雷水平的概率；b为两根避雷线之间的距离，l_i为线路在第i个雷电分区中的距离，(b+4h_av)l_i为引雷面积；A_i为预测的第i个雷电分区的面积，为预测的第i个雷电分区的最大雷电流幅值；为t+1时段雷电分区的数目；

计算线路在未来t+1时段的雷击跳闸概率，采用以下方式实现：

式中n_cross为线路经过的雷电分区的数目

其中，所述对由受灾线路引发的连锁故障进行仿真，包括：

根据受雷电天气影响的区域中线路的雷击跳闸概率，并随机选择一条线路以相应概率断开；

以供电负荷最大为目标函数进行最优潮流计算，判断是否有线路负载率达到100％或更高；

如果系统中有超越功率传输极限的线路，假设此时有n_ol条超越传输功率极限的线路，则系统从状态转移到状态的概率为直接进行后续判断是否满足终止条件的步骤；

如果系统中没有超越功率传输极限的线路，将当前状态下线路i的故障概率记为通过以下方式计算得到：

式中：S_i表示线路i上的潮流大小且取双向潮流中绝对值较大的数值，S_i0表示线路i的额定传输功率，S_imax表示线路i的极限传输功率，P_H取0.0055；

并且，以表示当前状态下所有可能的线路停运概率之和，其中定义为与第k条连锁故障路径中第m条故障线路直接相连的所有线路的集合，则系统从状态转移到状态的概率大小，采用以下方式实现：

如果状态转移概率大于设定的阈值，且故障规模小于设定的阈值，则随机选择一条线路作为下一级故障线路；

判断是否满足终止条件，若不满足条件，切除下一级故障线路并返回判断是否有线路负载率达到100％或更高的步骤，否则结束仿真；其中，仿真终止条件包括：系统中已经不存在符合条件的可能故障线路；连锁故障的发生概率已经低于一个极小值；以及，系统失负荷比例已经达到30％。