[發明專利]基于交流潮流的電網故障仿真方法

有效

• 申請號: 201410236168.2
• 申請日: 2014-05-29
• 公開（公告）號: CN104009470A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 于群;曹娜;馬懿
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明涉及電力領域，特別是涉及一種基于交流潮流的電網故障仿真方法。

背景技術

當前仿真電網停電自組織特性的常用模型有：OPA模型、Cascade模型和SOC-Power?Failure模型等。

OPA模型是根據電力系統大停電事故機理與沙堆行為有一定的相似性而提出的，采用該模型可以獲得大停電的概率與大停電的影響程度的函數關系，但OPA模型電力系統的規模是不斷擴大的，對仿真當前電網的特性并不適用。

Cascade模型主要從級聯失效的角度假設系統由n個獨立的相同元件組成，各個元件上的負荷L₁,L₂…L_n相互獨立且在[L_min,L_max]之間均勻分布，在每個元件的負荷上加一個隨機擾動，一旦某一元件的負荷超過故障的閾值則將其切除并且把元件的負荷轉移到其他未故障的元件，從而引發連鎖故障，得到故障規模。

Cascade模型雖然可以定性的分析電網，但是存在三點不足，(1)其假設的前提是各個元件互相沒有差異，各個元件的相互作用也相同。在此假設之下與電網有差別。(2)負荷分配未考慮網絡結構，故障轉移的負荷均勻分配也與電網不一致。(3)電力網絡并未考慮隨時間的發展和變化。

SOC-Power?Failure模型是基于直流潮流算法求解潮流，該算法簡單快捷，但是也有其不足：因為在直流潮流計算中，各母線電壓均認為是1p.u并且相角差別很小，這在模擬電力系統重載時是不合適的。因為重載時母線電壓會由于系統無功不足下降，并且重載時線路兩端電壓相角差會增大，所以直流潮流對電力系統的簡化假設是不成立的。

發明內容

為克服現有技術中的不足，本發明提供一種更加符合電力系統故障實際、仿真結果更適用于研究電網自組織臨界特性的、基于交流潮流的電網故障仿真方法。

為解決上述技術問題，作為本發明的一個方面，提供了一種基于交流潮流的電網故障仿真方法，包括：步驟10，確定各線路元件的潮流極限；步驟20，在隨機選取的一個負荷節點上增加隨機大小的有功功率和無功功率；步驟30，確定各線路的線路潮流；步驟40，判斷發電機節點的無功出力是否在預定范圍內，如果不是，將所述發電機節點轉換成PQ節點，并返回步驟30；否則，執行步驟50；步驟50，根據線路開斷概率判斷是否有線路依據概率斷開，如果系統由于線路斷開被分成至少兩個孤島，則統計損失負荷并結束；否則，更新電網并返回步驟20。

進一步地，在所述步驟10之間還包括：根據發電機出力和初始負荷需求確定電網初始潮流；所述步驟10具體包括：根據所述電網初始潮流整定得到所述各線路元件的潮流極限。

進一步地，所述線路開斷概率根據下述方式得到：根據所述線路潮流和所述潮流極限計算各線路的負載率；根據線路過負荷保護運動模型計算每條線路的線路開斷概率。

進一步地，所述步驟50中的統計損失負荷包括以下步驟：步驟51，判斷在一所述孤島內是否存在發電機節點；步驟52，如果不存在發電機節點，則該孤島內的損失負荷為該孤島內有功負荷之和；否則，統計該孤島內發電機的有功出力總量與負荷有功總量，并執行步驟53；步驟53，比較所述有功出力總量與負荷有功總量，以判斷發電機出力是否滿足該孤島的負荷需求，如果滿足，則該孤島內的損失負荷為零；否則，該孤島內的損失負荷為負荷有功總量與有功出力總量之差。

進一步地，根據步驟51至53依次對每個孤島的損失負荷進行計算，并將每個孤島的損失負荷之和作為最終的損失負荷。

進一步地，所述步驟30中，根據牛拉法確定各線路的線路潮流。

從以上可以看出，本發明充分考慮了電網運行的實際情況，利用交流模型的牛拉法確定各線路的線路潮流，使仿真模型能夠反應電網重載時母線電壓會由于系統無功不足下降的程度，并在模型中嵌入了基于潮流的線路停運概率模型，充分考慮了電力設備保護裝置的誤差造成保護動作的不確定性以及系統運行狀態對元件的停運概率影響。這使本模型更加符合電力系統故障的實際，其仿真結果更適用于研究電網的自組織臨界特性。

附圖說明

圖1示意性示出了線路停運概率模型；

圖2示意性示出了本發明的流程圖；

圖3示意性示出了統計負荷損失流程圖；

圖4示意性示出了IEEE39系統結構圖；

圖5示意性示出了本發明仿真出的IEEE39電網事故時間序列圖；

圖6示意性示出了雙對數坐標下ASP模型仿真的IEEE39電網的事故規模概率分布；