[發(fā)明專利]電網(wǎng)多災(zāi)種耦合連鎖故障分析方法及系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2019-04-19
• 公開（公告）號: CN110070286B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陸佳政;周特軍;吳傳平;陳寶輝;郭俊
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)湖南省電力有限公司;國網(wǎng)湖南省電力有限公司防災(zāi)減災(zāi)中心;國家電網(wǎng)有限公司
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/06;G06F30/20;G06F113/04
• 代理公司: 長沙朕揚知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43213
• 代理人: 何湘玲

本發(fā)明公開了一種電網(wǎng)多災(zāi)種耦合連鎖故障分析方法及系統(tǒng)，包括：獲取電網(wǎng)一次參數(shù)和電網(wǎng)二次參數(shù)，建立動態(tài)電網(wǎng)系統(tǒng)模型；獲取外部環(huán)境數(shù)據(jù)，輸入動態(tài)電網(wǎng)系統(tǒng)模型，判斷如果存在外部電網(wǎng)故障事件，得到初始電網(wǎng)運行方式下由于外部環(huán)境引發(fā)電網(wǎng)元件故障的序列；建立電網(wǎng)混合微分代數(shù)方程；根據(jù)電網(wǎng)連鎖故障仿真分析的初始條件和建立的電網(wǎng)混合微分代數(shù)方程對動態(tài)電網(wǎng)系統(tǒng)模型進行仿真；仿真時，根據(jù)導(dǎo)納矩陣Y_bus判斷電網(wǎng)是否解列，如果電網(wǎng)不解列，則繼續(xù)運算；判斷是否結(jié)束仿真；形成電網(wǎng)相繼故障事故鏈；輸出仿真數(shù)據(jù)，綜合評價電網(wǎng)運行風(fēng)險。本發(fā)明能考慮繼電保護動作特性的多災(zāi)種耦合連鎖故障對電網(wǎng)元件的影響。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)分析控制領(lǐng)域，尤其涉及電網(wǎng)多災(zāi)種耦合連鎖故障分析方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

電網(wǎng)各種事故災(zāi)難呈現(xiàn)高頻次發(fā)生的態(tài)勢。大量案例表明，事故災(zāi)難的各種動力學(xué)過程之間、各動力學(xué)過程與環(huán)境之間不斷進行物質(zhì)和能量的交換，往往會形成災(zāi)害鏈，對災(zāi)難演變效應(yīng)的不斷放大起著關(guān)鍵作用。因此，面向重大事故災(zāi)難綜合風(fēng)險防范的總體目標，亟需由單一災(zāi)害的研究向災(zāi)害鏈復(fù)雜演變及其防治技術(shù)研究轉(zhuǎn)變。

重大事故災(zāi)難往往包含著多災(zāi)種耦合與相互次生衍生動力學(xué)過程。重大事故災(zāi)難次生衍生及并發(fā)多災(zāi)種間的關(guān)系復(fù)雜多樣，災(zāi)種間相互作用和時空組多災(zāi)種之間可能存在發(fā)生時間先后、影響范圍疊加、致災(zāi)效果消長、相關(guān)或觸發(fā)等復(fù)雜次生衍生及耦合關(guān)系。忽視這些關(guān)系會導(dǎo)致無法捕捉到多災(zāi)種并發(fā)作用下的事故災(zāi)難致災(zāi)機理。當(dāng)前研究多采用單災(zāi)種風(fēng)險直接相加或者賦權(quán)相加的方法來評估多災(zāi)種風(fēng)險，然而對次生衍生及耦合作用的多災(zāi)種而言，綜合風(fēng)險并非簡單的疊加，厘清災(zāi)害之間的相互作用關(guān)系和災(zāi)害鏈模式對多災(zāi)種風(fēng)險評估極為重要。如何建立多災(zāi)種耦合關(guān)系的數(shù)學(xué)描述并在此基礎(chǔ)上發(fā)展多災(zāi)種風(fēng)險評估方法，是需要解決的重大科學(xué)問題。重大事故災(zāi)難次生衍生及并發(fā)多災(zāi)種間的關(guān)系復(fù)雜多樣，災(zāi)種間相互作用和時空組合方式具有極強的非線性和不確定性，使用靜態(tài)評估模型預(yù)測、評估重大事故災(zāi)難次生衍生和多災(zāi)害耦合的復(fù)雜系統(tǒng)，會產(chǎn)生很大誤差。

具體到電網(wǎng)而言，電網(wǎng)連鎖故障分析方面，現(xiàn)有研究采用直流潮流方法計算電網(wǎng)的潮流分布，無法獲得電壓崩潰的節(jié)點；其次，未建立考慮一次拓撲和二次繼電保護的電網(wǎng)連鎖故障模型；現(xiàn)有方法均是基于歷史電網(wǎng)元件故障或者預(yù)想事故集條件下的連鎖故障分析，未考慮實際電網(wǎng)運行外部環(huán)境(如大范圍山火、大范圍冰災(zāi)、大范圍雷擊、頻繁外力破壞等)的多種災(zāi)害耦合對電網(wǎng)元件的影響。最后，電網(wǎng)潮流與穩(wěn)定分析計算量巨大，難以同時保證計算精度和計算準確率。

因此，迫切需要提出一種考慮繼電保護動作特性的多災(zāi)種耦合連鎖故障分析方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種電網(wǎng)多災(zāi)種耦合連鎖故障分析方法及系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有電網(wǎng)連鎖故障分析未考慮多種災(zāi)害耦合對電網(wǎng)元件的影響的技術(shù)問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：

一種電網(wǎng)多災(zāi)種耦合連鎖故障分析方法，包括以下步驟：

獲取電網(wǎng)一次參數(shù)和電網(wǎng)二次參數(shù)，根據(jù)電網(wǎng)一次參數(shù)和電網(wǎng)二次參數(shù)建立動態(tài)電網(wǎng)系統(tǒng)模型；

獲取外部環(huán)境數(shù)據(jù)，輸入動態(tài)電網(wǎng)系統(tǒng)模型，判斷是否可能存在外部電網(wǎng)故障事件；如果存在外部電網(wǎng)故障事件，得到初始電網(wǎng)運行方式下由于外部環(huán)境引發(fā)電網(wǎng)元件故障的序列；

建立電網(wǎng)混合微分代數(shù)方程；根據(jù)電網(wǎng)連鎖故障仿真分析的初始條件和建立的電網(wǎng)混合微分代數(shù)方程對動態(tài)電網(wǎng)系統(tǒng)模型進行仿真；仿真時，計算獲得輸電線路及變壓器元件是否由于電流、溫度、節(jié)點電壓以及頻率參數(shù)和各元件設(shè)定的運行閾值而產(chǎn)生過流、超溫、低壓及低頻的不正常運行狀態(tài)，假如電網(wǎng)的元件存在不正常運行狀態(tài)，則繼電保護動作切除該元件；每發(fā)生一次切除元件的動作事件，根據(jù)導(dǎo)納矩陣Y_bus判斷電網(wǎng)是否解列，如果電網(wǎng)不解列，則繼續(xù)運算；如果電網(wǎng)解列，切除對應(yīng)的支路，返回重新獲取電網(wǎng)一次參數(shù)和電網(wǎng)二次參數(shù)；