[發明專利]一種電-熱耦合系統故障預警方法及預警裝置

有效

• 申請號: 201910242316.4
• 申請日: 2019-03-28
• 公開（公告）號: CN109991494B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）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（專利權）人: 國網山東省電力公司經濟技術研究院;國家電網有限公司
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 濟南誠智商標專利事務所有限公司 37105
• 代理人: 黃曉燕

本發明實施例公開了一種電?熱耦合系統故障預警方法及預警裝置，方法包括獲取電?熱耦合系統元件的數據，確定系統的初始運行狀態；依次模擬電熱耦合系統中元件故障，更新系統的數據，采用最優模型確定當前故障對系統造成的負荷切除量；判斷所述負荷切除量是否超過系統負荷切除量閾值，并在超過閾值時，發出預警信號。所述裝置分別連接電?熱耦合系統和調度機構。本發明基于系統當前運行狀態，模擬預想故障對電?熱耦合系統產生的影響，并給調度機構提供預警信號，精確、有效進行故障影響預判。調控機構可針對該故障提出應對預案，避免在實際出現稿故障后，造成嚴重損失。

技術領域

本發明涉及多種能源系統故障預防處置技術領域,具體地說是一種電-熱耦合系統故障預警方法及預警裝置。

背景技術

隨著熱泵技術的大規模應用，電力系統與熱力系統的耦合不斷緊密。如圖1所示，電-熱耦合系統主要包括電力系統、熱力系統和熱泵三部分，其中熱泵連接熱力系統和電力系統，消耗電力系統中的電能向熱力系統提供熱能。熱力系統包括多個熱力節點，每個熱力節點上安裝有熱力設備及熱力負荷，熱力節點間通過管道相連，管道中存有水作為介質向熱力負荷提供熱能。受熱力負荷和熱泵的影響，熱力節點的輸入溫度與輸出溫度不同，電力系統主要由多個電力節點組成，每個電力節點上有發電機和電力負荷，各個電力節點間通過線路相連。

在日常運行中，熱力系統或電力系統中任一元件故障都將給另一個系統的安全可靠運行帶來巨大挑戰，電-熱耦合系統的可靠性問題逐漸被重視。現有的故障預警裝置僅能預警熱力系統或電力系統中單一系統的故障，無法處理電-熱兩種能源系統耦合的情況，因此現階段缺少一種能有效預警電-熱耦合系統中出現故障的裝置。若仍采用現有的故障預警裝置，可能使得熱力系統中出現的故障難以被及時有效地監測出來，對電力系統的影響也難以有效評估，進而導致電-熱耦合系統中的故障難以解決，系統安全穩定運行由此面臨較大的風險。

發明內容

本發明實施例中提供了一種電-熱耦合系統故障預警方法及預警裝置，以解決現有技術中無法有效預警電-熱耦合系統中出現的故障，對系統的安全穩定運行造成巨大威脅的問題。

為了解決上述技術問題，本發明實施例公開了如下技術方案：

本發明第一方面提供了一種電-熱耦合系統故障預警方法，包括以下步驟：

獲取電-熱耦合系統元件的數據，確定系統的初始運行狀態；

依次模擬電熱耦合系統中元件故障，更新系統的數據，采用最優模型確定當前故障對系統造成的負荷切除量；

判斷所述負荷切除量是否超過系統負荷切除量閾值，并在超過閾值時，發出預警信號。

進一步地，所述系統的初始運行狀態包括發電機的輸出功率、發電機的最大功率、節點電壓、線路電功率、節點熱負荷、節點的輸入溫度和輸出溫度、環境溫度、熱泵消耗的電功率、產生的熱功率以及電熱比。

進一步地，所述最優模型的目標函數為：

式中，LPD_i表示電力網絡中節點i處電力負荷的切除量，LQD_m表示熱力網絡中節點m處熱力負荷的切除量。

進一步地，所述最優模型的約束條件包括電力系統約束條件、熱力系統約束條件和電熱耦合約束。

進一步地，所述電力系統約束條件包括電力系統節點有功功率和無功功率平衡約束、電力系統發電機出力約束、電力系統電壓約束和電力系統線路潮流約束。

進一步地，所述熱力系統約束條件包括熱力系統節點流量平衡約束、熱力系統管道流量約束、熱力系統節點壓強約束和電熱耦合約束。

進一步地，所述判斷所述負荷切除量是否超過系統負荷切除量閾值，并在超過閾值時，發出預警信號具體為：