[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

摘要

本发明公开了一种考虑连锁故障的电网运行安全裕度计算方法，包括步骤一)给出分析安全裕度的数学模型和步骤二)给出求解安全裕度分析模型的算法。本发明在考虑连锁故障的条件下，给出了一套计算电网运行安全裕度的方法和软件，可帮助电网确定其当前的运行状态与触发连锁故障的运行边界之间的最短距离，进而可以随时把握电网当前发生连锁故障事件的危险程度。如果电网要采取措施以远离连锁故障事件的威胁，也可以通过安全裕度分析取得依据，安全裕度越大，距离连锁故障事件自然越远，也就越安全。

主权项

一种考虑连锁故障的电网运行安全裕度计算方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一)给出分析安全裕度的数学模型：包括如下步骤：1.1给出评价电网在潮流转移后处于连锁跳闸临界状态的模型，具体方法如下：设起初正常运行的电网，当其某一支路Lj因故障切除后，电网将发生潮流转移，潮流转移后，根据电网剩余系统中任一支路Li的电气量及其后备保护的动作方程，定义如式(1)的表示电气距离的变量ωi·dist：ωi·dist＝(ωi)2‑(ωi·lim)2        (1)ωi·dist所表示的含义是：当ωi·dist≥0时，支路Li由后备保护予以切除，而当ωi·dist<0时，支路Li不会被后备保护切除；式(1)中，ωi和ωi·lim是由支路Li的电气量及保护的定值形成的参量，具体形式可根据支路Li的后备保护是电流保护还是距离保护或其他形式的保护及其动作方程给出；若电网共有l条支路，则由式(1)可得出是如式(2)的矩阵J：J＝diag(ω1·dist,…,ωi·dist,…,ωl·dist)    (2)当矩阵J奇异时，电网处于发生连锁过载跳闸的临界点，由式(1)和式(2)得出评价电网在潮流转移后处于连锁跳闸临界状态的模型为式(3)：|J|=0ωi·dist≤0,i≠j,i=1,2,...,l---(3)]]>1.2给出考虑连锁故障的电网运行安全裕度分析模型：设电网的安全裕度为F，采用电网当前的节点注入功率和边界运行状态的节点注入功率之间的最短距离衡量安全裕度，则有式(4)：minF(x,u)=Σm=1N[(pm-Pm′)2+(Qm-Qm′)2]---(4)]]>其中，P′m为电网当前节点m注入的有功功率，Q′m分别为电网当前节点m注入的无功功率，Pm为待定的满足式(4)的节点m的有功注入功率，Qm为待定的满足式(4)的节点m的无功注入功率；x为系统的状态变量，u是由Pm和Qm(m＝1,2，…，N)组成的处于电网运行边界上的节点注入功率向量，N为电网的总节点数；设在正常运行情况下，u应满足的电网的约束方程表示为式(5)：h0(x0,u)=0g0(x0,u)≤0---(5)]]>其中，x0为电网正常运行情况下的状态变量，h0为电网正常运行情况下代表潮流方程的等式约束映射关系，g0为电网正常运行情况下由节点电压和发电机所发的有功和无功功率以及支路功率等参量的上下限所确定的不等式约束关系；支路Lj切除后，u应满足的电网的等式约束方程为式(6)：hj(xj,u)＝0       (6)其中，xj为支路Lj切除后电网的状态变量，hj为支路Lj切除后代表电网潮流方程的等式约束映射关系；综合式(3)‑式(6)得到考虑连锁故障的电网运行安全裕度的分析模型式(7)：minF(x,u)=Σm=1N[(pm-Pm′)2+(Qm-Qm′)2]s.t.h0(x0,u)=0hj(xj,u)=0|J|=0g0(x0,u)≤0ωi·dist≤0,i≠j,i=1,2,...,l---(7)]]>步骤二)给出求解安全裕度分析模型的算法：根据式(7)的安全裕度分析模型定义惩罚函数，计算出电网的安全裕度值F。