一種電網連鎖故障的抑制方法

2023-04-30 11:03:26

一種電網連鎖故障的抑制方法
【專利摘要】一種電網連鎖故障的抑制方法，屬於電力系統安全防護【技術領域】。該方法通過計算出對過載支路影響最大的節點，確定出切機切負荷量範圍，並對其進行多次優化，按照每一次優化後的切機切負荷量對電網網絡實施切機和切負荷操作，並檢測下一時刻過載支路的電流值是否在安全範圍內，以此方法連續循環進行切機切負荷量優化和實施切負荷操作，直至過載支路的電流值達到安全範圍或者切機切負荷量優化次數超過最大次數停止，該法可在支路過載時優化切機切負荷量，降低損失，同時有效抑制連鎖故障的發生。
【專利說明】-種電網連鎖故障的抑制方法

【技術領域】
[0001] 本發明屬於電力系統安全防護【技術領域】，具體涉及一種電網連鎖故障的抑制方 法。

【背景技術】
[0002] 大電網在運行過程中面臨許多的擾動與風險，其中，連鎖故障是威脅大電網安全 穩定運行的嚴重故障之一。近年來國外發生的多起大面積停電事故均與連鎖故障有關。所 謂連鎖故障是指電力系統中的某一元件故障，進而導致其他元件停運，該種連鎖反應迅速 蔓延，最終造成大規模的停電事故。大停電事故往往引發於在電力系統重負荷運行並發生 故障的情形下故障線路切除引起潮流在電網內的轉移，潮流轉移將進一步加重系統中其他 傳輸線路的負載並引起連鎖跳間情況的發生。如何有效地防止電網中線路因潮流轉移導致 過負荷而引發的連鎖跳間事件，是防止大停電發生的重要一環。


【發明內容】

[0003] 針對現有技術存在的不足，本發明提供一種電網連鎖故障的抑制方法。
[0004] 本發明的技術方案：
[0005] -種電網連鎖故障的抑制方法，其特徵在於；包括如下步驟：
[0006] 步驟1 ;確定電網網絡的拓撲結構並統計網絡節點總數b和網絡支路總數S、確定 因故障而被切除的網絡支路、發生潮流轉移的網絡支路；
[0007] 步驟2 ;建立網絡支路電流的節點重要性貢獻矩陣並計算該矩陣；
[0008] 將該電網網絡中的發電機、負荷都作為節點注入電流表示，則網絡支路電流的節 點重要性貢獻矩陣為：
[0009]

【權利要求】
1. 一種電網連鎖故障的抑制方法，其特徵在於：包括如下步驟： 步驟1 :確定電網網絡的拓撲結構並統計網絡節點總數b和網絡支路總數S、確定因故 障而被切除的網絡支路、發生潮流轉移的網絡支路； 步驟2 :建立網絡支路電流的節點重要性貢獻矩陣並計算該矩陣； 將該電網網絡中的發電機、負荷都作為節點注入電流表示，則網絡支路電流的節點重 要性貢獻矩陣為：
式中，RU) =YAtB4為b*s階矩陣，Y為網絡的支路導納矩陣，A為網絡的節點關聯矩 陣，B為網絡的節點導納矩陣％為節點的權重係數，j= 1，2,…，s，為節點的代價係數； 矩陣Uλ)表示的是支路電流與節點注入電流的關係重要度，即節點注入電流對支路電流 影響的重要程度，矩陣Im(λ)中第一行元素Xlj、第k行元素Xkj、第b行元素Xbj分別表 示的是節點1至節點s的注入電流分別對第一條支路電流影響的重要程度、對第k條支路 電流影響的重要程度、對第b條支路電流影響的重要程度； 步驟3 :根據步驟2中網絡支路電流的節點重要性貢獻矩陣的計算結果給出的節點對 發生潮流轉移的支路電流影響的重要程度，確定需要進行切機的節點和切負荷的節點； 假設發生潮流轉移的支路為第k條支路，則將矩陣Ιπ(λ)中第k行元素Aw按照數值 大小進行排序後：從小到大選取η個相應的節點Ii(i= 1，...，η)，即負荷節點，作為待切負 荷節點；同時，從大到小選取與待切負荷節點相同個數的節點giQ= 1，...，η)，即發電機 節點，作為待切機節點； 步驟4 :確定切機切負荷量範圍； 在電網網絡中切機量與切負荷量應相等，且滿足以下公式：
式中，|Δ/#/? -SZfatf，ΛIk為第k條支路上電流變化量的有效值，Ik為第k條支路的電 流有效值；Iksrt為第k條支路的保護啟動所對應的最小電流值，S(S< 1)為保證支路不發 生連鎖跳閘的可靠係數；為R(Y)矩陣中第k行Ii列，表示第k條支路的電流與負荷節 點Ii的注入電流之間的數值關係；心,為RU)矩陣中第gi列，表示第k條支路的電流 與發電機節點gi的注入電流之間的數值關係；4與&分別表示負荷節點Ii的負荷功率因 數角和發電機節點gi的發電機功率因數角；％與€,表示負荷節點Ii與發電機節點gi的電 壓向量的共軛；間,、^,分別為負荷節點Ii、發電機節點gi的切除量；全部容量/?°為負荷 節點Ii的全部容量，為發電機節點gi的全部容量； 步驟5 :對步驟4得到的切機切負荷量範圍進行優化，得到切機切負荷量的優化值； 採用公式（2)優化目標函數對步驟4得到的切機切負荷量範圍進行優化；
s.t. I(t+1) =f(I(t)，ΔP1 (t)，· ··，ΔPn (t)) ΔPi (t+1)e[〇,ΔPimaJ(i=I, . . . ,η) 式中，J為優化目標函數，I(t)和I(t+1)分別為第k條支路在t時刻的電流值和進行 切機切負荷後t+Ι時刻的電流值；L(I，APi)表示切機切負荷量優化控制的預定目標，一般 取為範數形式：L(I，APi) =ItQI+ΛP/RAPi,其中，R和Q是正定對稱加權矩陣；f表示控 制量與輸入量的函數關係；ΔPi (t+Ι)表示的是t+Ι時刻切機切負荷量；ΔPimax表示最大允 許切除量；F(I)為終端懲罰函數，表示時刻t的狀態與設定值的偏差，一般形式為F(I)= ItPI，其中，P為終端加權矩陣； 步驟6 :按照步驟5得到的切機切負荷量優化值對當前時刻的電網網絡實施切機和切 負荷； 步驟7 :檢測下一時刻發生潮流轉移的網絡支路的電流值並記錄該電流值，並判斷其 電流是否進入安全範圍內，否，則轉至步驟8,是，則轉至步驟10 ; 步驟8 :判斷切機切負荷量優化次數是否達到事先設定的次數，否，則轉至步驟2,是， 則轉至步驟9 ; 步驟9 :輸出發生潮流轉移的網絡支路的電流值； 步驟10 :結束。
2.根據權利要求1所述的電網連鎖故障的抑制方法，其特徵在於：所述步驟4中確定 切機切負荷量範圍時，網絡中切除的負荷量與切機量需相等。
【文檔編號】H02H7/28GK104466953SQ201410747329
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月9日 優先權日:2014年12月9日
【發明者】張化光, 高凱, 楊珺, 張豔軍, 王馨漪, 孫秋野, 劉鑫蕊, 郝松, 馮健, 楊東升, 汪剛 申請人:東北大學, 國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院, 國家電網公司