[發(fā)明專利]一種電-熱耦合系統(tǒng)故障預(yù)警方法及預(yù)警裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910242316.4
• 申請(qǐng)日: 2019-03-28
• 公開（公告）號(hào): CN109991494B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王可欣;程劍;蘭峰;盧福木;王明明;石冰珂;邱軒宇;李宗蔚;李越
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)網(wǎng)山東省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院;國(guó)家電網(wǎng)有限公司
• 主分類號(hào): G01R31/00
• 分類號(hào): G01R31/00
• 代理公司: 濟(jì)南誠(chéng)智商標(biāo)專利事務(wù)所有限公司 37105
• 代理人: 黃曉燕

1.一種電-熱耦合系統(tǒng)故障預(yù)警方法，其特征是，包括以下步驟：

獲取電-熱耦合系統(tǒng)元件的數(shù)據(jù)，確定系統(tǒng)的初始運(yùn)行狀態(tài)；

依次模擬電-熱耦合系統(tǒng)中元件故障，更新系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，采用最優(yōu)模型確定當(dāng)前故障對(duì)系統(tǒng)造成的負(fù)荷切除量；

判斷所述負(fù)荷切除量是否超過系統(tǒng)負(fù)荷切除量閾值，并在超過閾值時(shí)，發(fā)出預(yù)警信號(hào)；

所述最優(yōu)模型的目標(biāo)函數(shù)為：

式中，LPD_i表示電力系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)i處電力負(fù)荷的切除量，N表示電力系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)總數(shù)，LQD_m表示熱力系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)m處熱力負(fù)荷的切除量，M表示熱力系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)總數(shù)；

所述最優(yōu)模型的約束條件包括電力系統(tǒng)約束條件和熱力系統(tǒng)約束條件；

所述熱力系統(tǒng)約束條件包括熱力系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)流量平衡約束、熱力系統(tǒng)管道流量約束、熱力系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)壓強(qiáng)約束和電熱耦合約束，具體為：

熱力系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)流量平衡約束

(9)-(13)式中，L_m表示節(jié)點(diǎn)m處負(fù)荷的需水量，C_p表示水的比熱容，φ_m表示熱力系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)m處的熱負(fù)荷，φ_EBm為與電力系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)i相連的熱力系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)m處的熱泵的熱功率，T_sm和T_rm分別為節(jié)點(diǎn)m處負(fù)荷的輸入溫度和輸出溫度，T_sn和T_rn分別為節(jié)點(diǎn)n處負(fù)荷的輸入溫度和輸出溫度，τ_m為節(jié)點(diǎn)m處注水總量，τ_mn為節(jié)點(diǎn)m和節(jié)點(diǎn)n間管道的水流量，h_m和h_n分別為熱力系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)m和節(jié)點(diǎn)n處的壓強(qiáng)，K_mn為熱力系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)m和節(jié)點(diǎn)n間管道的阻抗系數(shù)，T_e為外界的自然溫度，λ為管道的傳輸阻抗，d_mn為節(jié)點(diǎn)m和節(jié)點(diǎn)n間的管道長(zhǎng)度；m、n分別表示管道兩端的節(jié)點(diǎn)；

熱力系統(tǒng)管道流量約束

(14)式中，τ_mn和分別表示節(jié)點(diǎn)m和節(jié)點(diǎn)n間的管道水流量的下限和上限；

熱力系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)壓強(qiáng)約束

(15)式中，h_m和分別表示節(jié)點(diǎn)m處壓強(qiáng)的下限和上限；

電熱耦合約束

(16)式中，Z表示與電力系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)i和熱力系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)m處相連的熱泵的電熱比。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電-熱耦合系統(tǒng)故障預(yù)警方法，其特征是，所述系統(tǒng)的初始運(yùn)行狀態(tài)包括發(fā)電機(jī)的輸出功率、發(fā)電機(jī)的最大功率、節(jié)點(diǎn)電壓、線路電功率、節(jié)點(diǎn)熱負(fù)荷、節(jié)點(diǎn)的輸入溫度和輸出溫度、環(huán)境溫度、熱泵消耗的電功率、產(chǎn)生的熱功率以及電熱比。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電-熱耦合系統(tǒng)故障預(yù)警方法，其特征是，所述電力系統(tǒng)約束條件包括電力系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)有功功率和無功功率平衡約束、電力系統(tǒng)發(fā)電機(jī)出力約束、電力系統(tǒng)電壓約束和電力系統(tǒng)線路潮流約束。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電-熱耦合系統(tǒng)故障預(yù)警方法，其特征是，所述判斷所述負(fù)荷切除量是否超過系統(tǒng)負(fù)荷切除量閾值，并在超過閾值時(shí)，發(fā)出預(yù)警信號(hào)具體為：

LPD^*表示電力系統(tǒng)中電負(fù)荷切除總量閾值，LQD^*表示熱力系統(tǒng)中熱負(fù)荷切除總量閾值；

若在當(dāng)前元件故障下，滿足上式的任一式，則發(fā)出預(yù)警信號(hào)。

5.一種電-熱耦合系統(tǒng)故障預(yù)警裝置，所述裝置包括執(zhí)行權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述方法的功能單元，其特征是，所述裝置分別連接電-熱耦合系統(tǒng)和調(diào)度機(jī)構(gòu)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種電-熱耦合系統(tǒng)故障預(yù)警裝置，其特征是，所述功能單元包括：

數(shù)據(jù)采集單元，用于獲取電-熱耦合系統(tǒng)元件的數(shù)據(jù)，確定系統(tǒng)的初始運(yùn)行狀態(tài)；

故障模擬計(jì)算單元，用于模擬元件故障，更新系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，采用最優(yōu)模型確定當(dāng)前故障對(duì)系統(tǒng)造成的負(fù)荷切除量；

結(jié)果預(yù)判單元，判斷所述負(fù)荷切除量是否超過系統(tǒng)負(fù)荷切除量閾值；

通信單元，在超過閾值時(shí)，向調(diào)度機(jī)構(gòu)發(fā)送預(yù)警信號(hào)。