[發(fā)明專利]考慮電網(wǎng)調(diào)度員實(shí)際操作特性的連鎖故障模型

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410654244.1
• 申請日: 2014-11-17
• 公開（公告）號(hào): CN104332974A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余曉鵬;黃少偉;趙陽;姚銳;高昆;梅生偉;李曉萌;劉鋒;張雪敏
• 申請（專利權(quán)）人: 國家電網(wǎng)公司;國網(wǎng)河南省電力公司電力科學(xué)研究院;清華大學(xué)
• 主分類號(hào): H02H7/26
• 分類號(hào): H02H7/26;H02J13/00
• 代理公司: 鄭州聯(lián)科專利事務(wù)所(普通合伙) 41104
• 代理人: 劉建芳;崔衛(wèi)琴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)連鎖故障模擬與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估領(lǐng)域，具體涉及一種考慮電網(wǎng)調(diào)度員實(shí)際操作特性的連鎖故障模型。

背景技術(shù)

電力系統(tǒng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)復(fù)雜的大規(guī)模非線性系統(tǒng)，隨著電力系統(tǒng)規(guī)模日趨龐大，負(fù)荷需求不斷增加，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的難度日趨增加。近年來，世界范圍內(nèi)發(fā)生多起由于自身事故、外部因素?cái)_動(dòng)等原因引發(fā)的電力系統(tǒng)連鎖性故障，并導(dǎo)致大規(guī)模停電，造成了嚴(yán)重的社會(huì)經(jīng)濟(jì)損失。

為了對電力系統(tǒng)連鎖故障風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，并研究連鎖故障的發(fā)展機(jī)理，進(jìn)行合理、高效的電力系統(tǒng)連鎖故障模擬必不可少。目前，基于準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)潮流的電力系統(tǒng)連鎖故障模擬模型廣泛應(yīng)用于連鎖故障研究與評(píng)估工作中。

連鎖故障模型應(yīng)包括連鎖故障過程中的關(guān)鍵參與因素，并反映連鎖故障發(fā)展的基本特征。電力系統(tǒng)作為在人和控制器操縱下的大型復(fù)雜系統(tǒng)，其調(diào)度操作是連鎖故障發(fā)展的重要影響因素。由于連鎖故障過程中，調(diào)度員會(huì)對故障狀態(tài)下的系統(tǒng)進(jìn)行控制操作，以降低系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)并保障最大程度的供電。傳統(tǒng)的連鎖故障模型往往將其建立為一個(gè)最優(yōu)潮流模型，但在實(shí)際系統(tǒng)中，調(diào)度員很難按照最優(yōu)潮流模型的方式消除所有過載，往往是通過經(jīng)驗(yàn)或者通過局部逐漸調(diào)整的方式完成對系統(tǒng)狀態(tài)的修正。實(shí)際調(diào)度員操作會(huì)在調(diào)整速度和精度方面存在局限性，從而可能使連鎖故障持續(xù)發(fā)展，而采用最優(yōu)潮流模型來模擬調(diào)度員操作可能會(huì)高估調(diào)度員的調(diào)整能力，從而使連鎖故障風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果出現(xiàn)偏差。另外在交流潮流模型下的最優(yōu)潮流可能會(huì)因收斂性、非線性、非凸性等問題出現(xiàn)計(jì)算不收斂或者陷入局部最優(yōu)解等情況造成由于計(jì)算原因而出現(xiàn)偏差，影響連鎖故障模擬的合理性。同時(shí)調(diào)度員調(diào)整可能因?yàn)楦鞣N原因而未成功，在實(shí)際調(diào)度操作中還會(huì)有備用調(diào)度控制方案，通過緊急切負(fù)荷等操作緩解風(fēng)險(xiǎn)。

因此，傳統(tǒng)連鎖故障模型中基于最優(yōu)潮流的調(diào)度員模擬在表征實(shí)際系統(tǒng)中調(diào)度員操作的特性方面存在明顯欠缺，需要在連鎖故障模型中改進(jìn)調(diào)度員操作模擬，以更好地模擬實(shí)際系統(tǒng)連鎖故障中調(diào)度員的行為，從而更為合理地模擬連鎖故障的發(fā)展特征，更加準(zhǔn)確地評(píng)估連鎖故障風(fēng)險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種考慮電網(wǎng)調(diào)度員實(shí)際操作特性的連鎖故障模型，實(shí)現(xiàn)了對調(diào)度員在系統(tǒng)故障狀況下操作特征的合理模擬，提高連鎖故障模型的合理性，從而實(shí)現(xiàn)更為準(zhǔn)確的連鎖故障模擬。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種考慮電網(wǎng)調(diào)度員實(shí)際操作特性的連鎖故障模型，包括以下步驟：

(1)、設(shè)定連鎖故障模擬天數(shù)上限k_max，支路重載負(fù)載率閾值λ_heavy；設(shè)系統(tǒng)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的交流潮流基準(zhǔn)狀態(tài)為：PQ、PV節(jié)點(diǎn)的有功注入無功注入和電壓其中j為節(jié)點(diǎn)編號(hào)；

(2)、初始化連鎖故障天數(shù)k＝1；

(3)、模擬第k天連鎖故障過程；

步驟(3)具體包括：

(3.1)、隨機(jī)選定第k天連鎖故障模擬初始時(shí)負(fù)荷水平，將系統(tǒng)基準(zhǔn)運(yùn)行方式下PQ節(jié)點(diǎn)的有功、無功注入，以及PV節(jié)點(diǎn)的有功注入乘以一個(gè)[0.7,1.4]區(qū)間內(nèi)平均分布的隨機(jī)數(shù)，作為第k天連鎖故障模擬開始時(shí)的系統(tǒng)狀態(tài)；

(3.2)、隨機(jī)模擬初始故障，隨機(jī)選1條線路開斷；

(3.3)、檢查交流潮流是否收斂，若不收斂，表明系統(tǒng)發(fā)生了電壓崩潰，轉(zhuǎn)到步驟(3.8)；若收斂，繼續(xù)步驟(3.4)；

(3.4)、計(jì)算所有支路的負(fù)載率λ_i，若存在支路負(fù)載率λ_i≥λ_heavy，則進(jìn)入步驟(3.5)，否則轉(zhuǎn)到步驟(3.8)；

(3.5)、模擬調(diào)度員操作的啟發(fā)式模型；

(3.6)、模擬線路跳閘隨機(jī)事件，計(jì)算線路負(fù)載率，并按照跳閘概率與負(fù)載率的關(guān)系計(jì)算各線路的跳閘概率，并通過隨機(jī)采樣模擬線路跳閘；

(3.7)、若有線路跳閘，則搜索總負(fù)荷量最大的電氣島繼續(xù)進(jìn)行連鎖故障模擬，轉(zhuǎn)到步驟(3.3)；若沒有線路跳閘，則轉(zhuǎn)到步驟(3.8)；

(3.8)、統(tǒng)計(jì)當(dāng)天負(fù)荷損失、跳閘記錄數(shù)據(jù)；進(jìn)入步驟(4)；

(4)、k＝k+1；

(5)、若k≤k_max，則轉(zhuǎn)到步驟(3)，否則結(jié)束。

所述的步驟(3.5)具體包括以下步驟：

(3.5.1)、設(shè)調(diào)度員調(diào)整節(jié)點(diǎn)切有功負(fù)荷量為ΔP_Dj，切無功負(fù)荷量為ΔQ_Dj，發(fā)電機(jī)有功出力調(diào)整量為ΔP_Dj，求解(3-1)所示的優(yōu)化模型：