[發明專利]一種電力系統故障嚴重程度評價方法

有效

• 申請號: 201110368041.2
• 申請日: 2011-11-18
• 公開（公告）號: CN102403717A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發明（設計）人: 徐光虎;畢兆東;張勇;夏彥輝;黃方能;俞秋陽;梅勇;張玉瓊
• 申請（專利權）人: 中國南方電網有限責任公司;南京南瑞繼保電氣有限公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;G06F17/50
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域

本發明屬于電力系統分析領域，涉及一種電力系統故障對暫態穩定性影響嚴重程度的評價方法，適用于對電力系統故障按嚴重程度進行排序。

背景技術

電力系統暫態穩定是指電力系統在某個運行情況下突然受到大擾動后，能否經過暫態過程達到新的穩態運行狀態或恢復到原來的狀態；這里所謂的“大擾動”是指短路故障、突然斷線、直流極閉鎖或發電機突然甩負荷等。

對于同一個系統的初始運行方式，不同的擾動對系統暫態穩定的影響嚴重程度是不同的，在某種擾動下系統是暫態穩定的，而在另一種擾動下系統可能是暫態失穩的，失穩的時間和情形也有所區別，如電力系統暫態失穩就包括功角失穩、電壓失穩和頻率失穩等。目前，通常采用基于數值積分方法的暫態穩定仿真計算來模擬電力系統受到大擾動后的動態行為，其基本思想是用數值積分方法求出描述受擾運動微分方程組的時間解，然后用各發電機轉子之間的相對角度、各節點電壓以及系統頻率的變化判斷系統的穩定性。

隨著電力系統的容量不斷擴大，電力設備和元件越來越多，故障擾動的數量急劇膨脹，包括所有元件的單一故障（N-1）、N-2組合故障（如雙回線跳閘、直流雙極閉鎖等）以及其他一些多重復雜故障。

如何量化不同的故障擾動對系統暫態穩定的影響嚴重程度，快速地定位影響電力系統安全穩定運行的約束性故障，目前公開的資料尚未很好地解決這一問題，如中國專利《電力系統暫態穩定分析的N-2組合故障快速排序方法》（申請號：200910035953.0）主要考慮了暫態功角穩定性，未計及暫態電壓穩定性和暫態頻率穩定性，且只適用于N-2故障類型；中國專利《一種用于電力系統在線靜態安全分析的故障排序方法》（申請號：201010229287.7）以線路電流、節點電壓、節點無功注入為故障行為指標，對預想事故進行排序。

發明內容

本發明所要解決的技術問題，是針對前述背景技術中的缺陷和不足，提供一種電力系統故障嚴重程度評價方法，其重點關注電力系統故障對暫態穩定性的影響，可快速地對目標電網眾多的故障類型按嚴重程度進行排序，找出影響系統安全穩定運行的約束性故障。

本發明為解決以上技術問題，所采用的技術方案是：

一種電力系統故障嚴重程度評價方法，包括如下步驟：

（1）對目標電網系統自動生成故障集，該故障集中共包含M個故障組，M為自然數；

（2）選擇納入評價的節點，節點編號為1～Q（Q為自然數）；

（3）對故障集中的第k個故障組進行機電暫態仿真計算，根據仿真過程信息判斷系統是否發生了功角、電壓、頻率失穩，????????????????????????????????????????????????；

（4）分別按照功角、電壓、頻率三個指標計算出該故障的嚴重系數：

a）故障嚴重系數_功角的表達式為：

；

式中，為仿真過程中任意兩臺發電機（分別為、）之間相對功角的最大值，為初始時刻任意兩臺發電機之間相對功角的最大值，其中，；

若判出功角失穩，加一修正值；

b）故障嚴重系數_電壓的表達式為：

；

式中，為仿真過程中各個時刻第（）個節點的電壓標幺值，為仿真步長，為仿真時長；

若判出電壓失穩，加一修正值；

c）故障嚴重系數_頻率的表達式為：

；

式中為仿真過程中各個時刻第（）個節點的頻率，為仿真步長，為仿真時長；

若判出頻率失穩，加一修正值；

（5）將步驟（4）中得到的三個嚴重系數進行加權組合得出綜合嚴重系數：

；

其中，、、均為權重；

（6）重復步驟（3）～（5）完成對故障集中所有故障組的嚴重系數計算；

（7）對故障集中的各故障組按綜合嚴重系數由大到小進行排序，輸出一覽表。

上述步驟（1）中，故障集包括N-1故障組和N-2故障組。

上述步驟（1）中，用戶可根據需要添加故障組。

上述步驟（2）中，選擇節點的原則是每個發電廠或變電站選取一個電壓等級最高的節點，或一個電網分區選擇一個關鍵節點。

上述步驟（3）中，如果檢測到故障造成系統出現新的孤島時，對步驟（2）中納入評價的節點集合進行修正，保證每個孤島中至少選取一個節點的功角、電壓、頻率參與評價。