[發明專利]一種應對極端天氣引起短路故障的電力系統韌性提高方法

有效

• 申請號: 201910501235.1
• 申請日: 2019-06-11
• 公開（公告）號: CN110391657B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 葉承晉;郭超;丁一;宋永華
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發明公開了一種應對極端天氣引起短路故障的電力系統韌性提高方法。基于極端天氣條件以及電力線路的故障模型，計算電力線路在給定極端天氣條件下的故障概率；針對每一個極端天氣條件所造成的故障，建立極端天氣條件所造成故障的目標函數及其約束條件；計算針對每一個極端天氣條件所造成的故障進行消除所需要付出的代價，選取代價最小的消除方式作為應對極端天氣的最優消除方式并進行調度處理提高電力系統韌性。本發明考慮了極端天氣引起的電力系統短路故障，提出了提高電力系統韌性的計算方法，保證了電力系統在短路故障情況下短路電流不越限和暫態不失穩，提高了電力系統的韌性，提高了電力系統運行的安全性。

技術領域

本發明屬于短路故障背景下的電力系統韌性計算領域，具體是涉及了一種考慮極端天氣引起短路故障背景下的電力系統韌性提高計算方法。

背景技術

電力系統在極端天氣條件下會發生嚴重的大規模停電事故。近年來，極端天氣變得愈發頻繁，極大地威脅了電力系統的安全穩定運行。電力系統韌性是指系統抵抗自然災害并能迅速恢復的能力。現階段，提高電力系統的韌性以抵抗系統自然災害已經成為了發展智能電網的重要任務。

目前的提高電力系統韌性的算法主要是集中于應對斷線故障的配電網韌性研究，但是極端天氣引起的故障大部分都是從短路故障發展而來。而且，隨著電力系統負荷規模的擴大以及分布式電源的發展，短路電流迅速增大，原有的應對斷線故障的配電網韌性提高方法不能保證系統發生短路故障時電力系統的安全性，所以需要提出一種新的韌性提高的計算方法，可以用于極端天氣引起短路故障情況下，提高電力系統的韌性。

現有的部分算法可以用于計算極端天氣引起的斷線故障對應的電力系統韌性提高策略，但是這類算法忽略了故障的短路過程，并沒有考慮短路故障后的短路電流水平以及暫態穩定性。所以，本發明提出一種考慮極端天氣引起的短路故障過程的提高電力系統韌性的計算方法，來提高電力系統的韌性。

現有技術的缺陷總結如下：

現有提高電力系統的韌性的方法針對的場景主要是斷線故障，其中線路被臺風吹斷或被野火損壞等場景被考慮在內。此種方法系統只能保證能夠抵抗一些簡單的傳輸線斷裂故障。然而，極端天氣事件對電力系統的實際影響相對復雜。由極端天氣事件引起的大量突發事件是由短路故障演變而非簡單的輸電線路斷開。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提出了一種考慮極端天氣引起的短路故障情況的提高電力系統韌性的計算方法，先提出極端天氣條件下線路的短路故障模型，計算線路在不同極端天氣環境下的故障率，再計算電力系統在各個故障情況下的預防控制措施和緊急控制措施。

本發明采用的技術方案如下：

1)首先，基于極端天氣條件以及電力線路的故障模型，計算電力線路在給定極端天氣條件下的故障概率，并生成對應的預想故障集；

2)然后，針對每一個極端天氣條件所造成的故障，建立極端天氣條件所造成故障的目標函數及其約束條件，處理獲得對應于該故障的預防控制以及緊急控制方式；

3)最后，計算針對每一個極端天氣條件所造成的故障進行消除所需要付出的代價，選取代價最小的消除方式作為應對極端天氣的最優消除方式，采用最優消除方式對電力系統進行調度處理，進而提高電力系統韌性。

所述的極端天氣條件主要包括山火、風暴或者冰雹等。

所述的給定極端天氣條件為臺風，方法具體如下：

1)計算電力線路在給定極端天氣條件下的故障率，本發明以臺風為例，具體為：

首先，計算在臺風天氣條件下電力線路所承受風力負荷的大小：