[發明專利]一種考慮繼電保護內在缺陷的電力系統連鎖故障評估方法

在審

• 申請號: 201610362772.9
• 申請日: 2016-05-26
• 公開（公告）號: CN107436960A
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發明（設計）人: 李瑞;江涵;宋述勇;張星;馬振國;張悅;孫瑞浩
• 申請（專利權）人: 國網山西省電力公司電力科學研究院;中國電力科學研究院;國家電網公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06Q50/06
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明屬于電網仿真領域，具體涉及一種考慮繼電保護內在缺陷的電力系統連鎖故障評估方法。

背景技術

電網所處的運行環境極為復雜，部分設備常年運行在較為惡劣的氣候和地質環境下，各種自然災害隨時可能影響電力系統的安全運行，甚至可能給電力系統設備帶來破壞。例如雷電造成的閃絡；樹木生長過快造成的線路對地短路；高溫天氣使線路弧垂過大造成的放電短路；地震，冰雪災害造成的桿塔倒塌等等。此外，人為因素對電力系統造成的損害或擾動亦不可忽略，例如偷盜電力設備，車輛撞擊桿塔，重大文體活動或者政治事件引發的沖擊負荷等等。這些隨機因素的存在使得電力系統的復雜性大大增強。近年來，電力系統發生災難性連鎖故障的次數明顯增多。所謂連鎖故障是指系統中某一元件故障導致一系列其它元件停運，這種連鎖反應迅速蔓延，最終造成大規模停電事故，其發生的主要原因是保護裝置的隱性故障。連鎖故障發生的概率雖然不大，但危害極大，因此，對連鎖故障的研究受到了廣泛關注。而針對連鎖故障,一般只能使用傳統仿真分析工具,時間長手段復雜。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供一種考慮繼電保護內在缺陷的電力系統連鎖故障評估方法，本發明從負荷，電源，系統解裂多個角度衡量了系統的連鎖故障損失，指標全面。

為了實現上述發明目的，本發明采取如下技術方案：

一種考慮繼電保護內在缺陷的電力系統連鎖故障評估方法，所述方法包括如下步驟：

(1)讀取數據；

(2)擬蒙特卡洛分析以及進行損失概率計算；

(3)將損失指標進行可視化輸出展示。

優選的，所述步驟(1)中，所述數據包括電網基本參數，潮流初始值。

優選的，所述步驟(2)包括如下步驟：

步驟2-1、隨機選取觸發事件，形成準誤動集，進行潮流計算；

步驟2-2、建立所述準誤動集中繼電保護裝置的內在缺陷模型，通過潮流計算確定所述繼電保護裝置的誤動概率；

步驟2-3、對誤動概率的分析隨機觸發保護裝制，若該觸發致電網故障損失則記錄此次故障樹路徑并跳轉到步驟2-1，否則繼續仿真直至算法收斂或達到設置的最大次數；

步驟2-4、整個循環過程結束后，分別計算電網故障概率。

優選的，所述步驟2-4中，所述誤動概率P_line與所述繼電保護裝置的測量阻抗Z有關，所述繼電保護裝置的測量阻抗小于3倍距離保護III段的設定Z₃值時，裝置誤動的概率為常數Pw，當Z>Z₃時保護裝置誤動的概率按指數規律迅速減小，表達式為：

優選的，所述步驟2-3中，所述電網故障損失包括負荷孤立損失、電源孤立損失、電網解列損失和綜合損失。

優選的，所述步驟2-4中，所述計算電網故障概率包括計算負荷孤立損失、電源孤立損失、電網解列損失和綜合損失的概率，所述負荷孤立損失的概率表達式為：

式中：i為故障集中故障的序號，i＝1,…,N，N為故障數；若負荷孤立則L(i)為1，否則為0；P_LI為負荷孤立的概率；

負荷被切除后將造成相應的損失，為便于不同系統之間的比較，對負荷的功率損失進行標幺化處理，負荷孤立的后果為：

式中：P_L(i)為第i次連鎖故障造成的負荷容量損失；P_S為系統容量；I_LI為負荷孤立的后果，根據損失的定義，負荷孤立的損失為

R_LI＝P_LI·I_LI

所述電源孤立損失的概率表達式為：

式中：i為故障集中故障的序號，i＝1,…,N，N為故障數；若電源孤立則B(i)為1，否則為0；P_BI為電源孤立的概率，發電機脫離系統后將造成相應的功率損失，為便于不同系統之間的比較，本發明對該功率損失進行標幺化處理，電源孤立的后果為

式中：P_G(i)為第i次連鎖故障造成的發電機容量損失；P_S為系統容量；I_BI為電源孤立的后果，根據損失的定義，電源孤立的損失為

R_BI＝P_BI·I_BI

所述電網解列損失的概率表達式為：