[發明專利]一種新能源電力系統級聯故障分析方法

在審

• 申請號: 201810529652.2
• 申請日: 2018-05-29
• 公開（公告）號: CN108923469A
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發明（設計）人: 孫玉樹;裴瑋;唐西勝;李寧寧;張國偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46;H02J3/06;H02H7/26
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 關玲

一種新能源電力系統級聯故障分析方法，首先，以潮流定義電力系統的負荷，計算電力系統的潮流負荷；然后，確定系統運行的電流整定值和電壓整定值，以電流整定值和電壓整定值為邊界條件；再者，分析光伏發電接入電力系統后的故障模式；最后，以連通性水平、全局有效性能和失負荷百分比三個指標評價光伏接入后系統的性能變化，從而量化新能源接入對電力系統級聯故障的影響。

技術領域

本發明涉及一種電力系統級聯故障分析方法。

背景技術

隨著我國經濟的快速發展，對電能需求劇增，電網規模不斷擴大；與此同時，電網事故也會不可避免的發生。統計數據表明：雖然電網發生大范圍停電事故的頻次在下降，但其引起的后果卻日益嚴重；這不僅給電力企業造成重大的經濟損失，同時也會導致嚴重的政治、經濟等影響，甚至會引起社會的混亂。

據研究表明：這些大面積停電事故通常是由級聯故障引起的。大停電連鎖事故是一般指大型電力系統由于單一或多重故障擾動等在特定條件下誘發而造成的波及范圍大、停電時間長、后果嚴重的電力中斷事故。級聯故障的研究主要關注各種不同程度故障事件之間關聯性，即：在停電事故中，電力系統故障如何從簡單或少數元件的故障開始不斷傳遞和擴散，從而引起其他關聯元件的相繼停運，最終導致大范圍停電甚至是整個電網的癱瘓。而光伏、風能等新能源接入電網以后，增加了電網的不穩定性，對電網產生不可預測的影響。光伏發電系統受太陽光照的限制，存在出力不可控、波動、隨機等特點，光伏發電系統的引入往往更容易引起級聯故障。因此，研究光伏發電系統中級聯故障的起因、發展和過程，進而找出關鍵線路和關鍵節點，并提出相應的防御策略，對保證光伏電站接入后電網的安全穩定高效運行具有現實意義。

中國專利201510613967.1公開了一種基于連鎖故障破壞程度指標的緊急控制方法，根據電力系統在發生連鎖故障時的運行狀態，評估連鎖故障對系統造成的破壞，考慮了故障對其他元件運行狀態、網絡拓撲結構、負荷損失三個方面的影響，然后根據初始故障后引起的潮流重新分布情況，對下級故障進行預測，并在此基礎上評估其破壞程度，根據破壞程度是數值以及增長趨勢輔助判斷連鎖故障的發展進程，從而判斷是否在已發故障后必須及時采取緊急控制措施，然后采取相應的對策，對連鎖故障進行阻隔。該方法的故障類型主要側重于常規線路的開斷和意外事件，沒有考慮新能源出力波動的影響。

中國專利201611246261.7公開了一種基于潮流特征的電網脆弱性指標的評估方法，采用基于潮流特征的母線電壓、線路功率作為電網脆弱性評估的指標，并綜合電壓脆弱性評估指標和線路功率脆弱性評估指標得出電網整體的脆弱性，既能反映出在非故障狀態下電網的脆弱環節集合，又可以反映故障狀態下系統承受故障沖擊的能力，以及對電網發生級聯故障時的可能路徑及概率，對脆弱性環節實施提前保護和控制，有效的預防大面積停電事故發生。但是該方法主要應用于常規電力系統，對新能源接入的電力系統分析較少。

發明內容

為克服現有技術的缺點，本發明提出一種新能源電力系統級聯故障分析方法。本發明考慮電力系統的電氣特性，以潮流分析為基礎，確立系統運行的電流和電壓邊界條件，進而考慮光伏功率波動及其動態接入，最后采用三個評價指標多方面量化新能源接入對電力系統級聯故障的影響。

本發明通過以下技術方案實現：本發明針對光伏接入的電力系統，基于復雜網絡理論構建級聯故障的分析方法，包括潮流負荷確定，邊界條件確立，故障模式分析和評價指標選定等。首先，以潮流定義電力系統的負荷，計算電力系統的潮流負荷；然后，確定系統運行的電流整定值和電壓整定值，以電流整定值和電壓整定值為邊界條件；再者分析光伏發電接入電力系統后的故障模式；最后，以連通性水平、全局有效性能和失負荷百分比三個指標評價光伏接入后系統的性能變化，從而量化新能源接入對電力系統級聯故障的影響。

本發明的具體步驟如下：

(1)計算電力系統潮流負荷；

由于牛頓-拉夫遜法是求解非線性方程組的有效方法，因此本發明應用其求解潮流方程。