一種基于改進(jìn)opa模型的電網(wǎng)連鎖故障確定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電氣工程領(lǐng)域，具體涉及一種基于改進(jìn)OPA模型的電網(wǎng)連鎖故障確定 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 跨區(qū)域的互聯(lián)電網(wǎng)已發(fā)展成為目前最復(fù)雜的人造工業(yè)網(wǎng)絡(luò)之一，近年來國內(nèi)外發(fā) 生的多次大停電事故都是由電網(wǎng)連鎖故障所導(dǎo)致的，因此國內(nèi)外學(xué)者越來越重視電網(wǎng)連鎖 故障及大停電傳播機(jī)理的研宄，他們提出了多種電網(wǎng)連鎖故障模型，其中最受關(guān)注的無非 是Dobson等人提出的OPA模型；OPA模型是由美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室（ORNL)、Wisconsin 大學(xué)電力系統(tǒng)工程研宄中心（PSerc)和Alaska大學(xué)的多位研宄人員共同提出的，模型取 3個(gè)研宄機(jī)構(gòu)的首個(gè)英文字母命名；OPA模型的核心是以研宄負(fù)荷變化為基礎(chǔ)，探討輸電系 統(tǒng)系列大停電的全局動(dòng)力學(xué)行為特征。因此，研宄OPA模型具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。
[0003] OPA模型按時(shí)間尺度可分為兩個(gè)過程，一是慢動(dòng)態(tài)過程，描述電網(wǎng)用戶負(fù)荷的緩慢 增長及其相對應(yīng)的各種防護(hù)性控制策略相互作用下電網(wǎng)狀態(tài)逐漸向自組織臨界態(tài)演化；另 一過程被稱作快動(dòng)態(tài)過程，描述連鎖故障發(fā)生和傳播?？靹?dòng)態(tài)過程一般只需要幾個(gè)小時(shí)甚 至幾分鐘，該過程的時(shí)間單位是分。
[0004] OPA模型的計(jì)算復(fù)雜度等同于線性規(guī)劃問題是該模型的一個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)，因此具有 比較快的計(jì)算速度，尤其適用于大電網(wǎng)；但其也存在2項(xiàng)明顯不足：一是在OPA模型快動(dòng)態(tài) 過程中用直流潮流模型計(jì)算系統(tǒng)的潮流分布，忽略了潮流具有方向性的特點(diǎn)，因此在模擬 電網(wǎng)動(dòng)態(tài)時(shí)會帶來一定的誤差；二是OPA模型在慢動(dòng)態(tài)過程模擬電網(wǎng)的升級演化等方面的 動(dòng)作與實(shí)際工程不盡相符。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種基于改進(jìn)OPA模型的電網(wǎng)連鎖故障確定方 法，以達(dá)到構(gòu)建一個(gè)即考慮潮流的方向性又考慮電網(wǎng)拓?fù)溲莼膶?shí)際情況的OPA模型，實(shí) 現(xiàn)改進(jìn)后的模型更加符合電力系統(tǒng)實(shí)際情況的目的。
[0006] 一種基于改進(jìn)OPA模型的電網(wǎng)連鎖故障確定方法，包括以下步驟：
[0007] 步驟1、對OPA模型快動(dòng)態(tài)過程進(jìn)行改進(jìn)，具體步驟如下：
[0008] 步驟1-1、構(gòu)建目標(biāo)電網(wǎng)的拓?fù)鋱D，確定電網(wǎng)拓?fù)鋱D中的發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)、負(fù)荷節(jié)點(diǎn)和 各線路的參數(shù)，所述的參數(shù)包括線路的阻抗和導(dǎo)納；
[0009] 步驟1-2、確定電網(wǎng)中發(fā)電機(jī)的最大出力和電網(wǎng)的負(fù)荷需求；
[0010] 步驟1-3、根據(jù)電網(wǎng)的實(shí)際情況，設(shè)定隨機(jī)斷開各線路的概率值，并依據(jù)上述概率 隨機(jī)斷開電網(wǎng)中某一條線路，模擬電網(wǎng)故障的產(chǎn)生；
[0011] 步驟1-4、采用最優(yōu)潮流模型求解故障產(chǎn)生后電網(wǎng)的潮流分布情況；
[0012] 步驟1-5、判斷電網(wǎng)中各線路的潮流是否收斂，若是，則執(zhí)行步驟1-6,否則，將電 網(wǎng)中的負(fù)荷按照生成介數(shù)由大到小逐一進(jìn)行切除，直至潮流收斂，并返回執(zhí)行步驟1-4 ;若 切負(fù)荷動(dòng)作結(jié)束后潮流仍不收斂，則方法終止；
[0013] 步驟1-6、判斷電網(wǎng)中各線路的潮流值是否達(dá)到對應(yīng)線路的容量上限，若是，則根 據(jù)電網(wǎng)實(shí)際情況，確定該線路是否切除，然后執(zhí)行步驟1-7,否則，直接執(zhí)行步驟1-7 ;
[0014] 步驟1-7、判斷電網(wǎng)中是否存在孤島問題，若是，則處理孤島問題，并執(zhí)行步驟 1-8,否則，直接執(zhí)行步驟1-8;
[0015] 步驟1-8、統(tǒng)計(jì)由于故障導(dǎo)致的當(dāng)天負(fù)荷損失，完成OPA模型快動(dòng)態(tài)過程的改進(jìn)；
[0016] 步驟2、對OPA模型慢動(dòng)態(tài)過程進(jìn)行改進(jìn)；
[0017] 步驟2-1、根據(jù)目標(biāo)電網(wǎng)的歷史數(shù)據(jù)，確定歷史每天負(fù)荷需求和發(fā)電機(jī)最大出力的 緩慢增長因子，并根據(jù)當(dāng)日的負(fù)荷需求和發(fā)電機(jī)最大出力，預(yù)測未來每日的每天負(fù)荷需求 和發(fā)電機(jī)最大出力；
[0018] 步驟2-2、確定當(dāng)天目標(biāo)電網(wǎng)中是否有新變電站接入，若是，則執(zhí)行步驟2-3,否 貝IJ，執(zhí)行步驟2-4;
[0019] 步驟2-3、確定新接入的變電站的容量和接入位置；
[0020] 步驟2-4、判斷電網(wǎng)中的備用容量是否充足，若是，則執(zhí)行步驟2-6,否則，執(zhí)行步 驟 2-5 ;
[0021] 步驟2-5、新建電廠或新能源并網(wǎng)，并確定新建電廠的容量和接入位置，或新能源 并網(wǎng)的接入位置；
[0022] 步驟2-6、對電網(wǎng)中重要線路進(jìn)行擴(kuò)容，并判斷是否存在薄弱線路，若是，則對薄弱 線路進(jìn)行擴(kuò)容，保證重要負(fù)荷的持續(xù)供電，并執(zhí)行步驟2-7,否則直接執(zhí)行步驟2-7 ;
[0023] 步驟2-7、完成OPA模型慢動(dòng)態(tài)過程的改進(jìn)；
[0024] 步驟3、根據(jù)改進(jìn)后的OPA模型，對目標(biāo)電網(wǎng)電網(wǎng)連鎖故障進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。
[0025] 步驟1-4所述的采用最優(yōu)潮流模型求解故障產(chǎn)生后的潮流分布情況，具體方法 為：在OPA模型快動(dòng)態(tài)過程中，采用最優(yōu)潮流模型代替直流潮流模型來計(jì)算電網(wǎng)潮流分布 情況。
[0026] 步驟1-5所述的將電網(wǎng)中的負(fù)荷按照生成介數(shù)由大到小逐一進(jìn)行切除，具體為： 將電網(wǎng)中負(fù)荷的生成介數(shù)由大到小排序，逐一切斷排名前5 %的負(fù)荷，直至潮流收斂，實(shí)現(xiàn) 在損失負(fù)荷最小的情況下使潮流重新收斂。
[0027] 步驟2-3所述的確定新接入的變電站的容量和接入位置、步驟2-5所述的確定新 建電廠的容量和接入位置；
[0028] 確定新接入的變電站或新建電廠的容量的方法為：根據(jù)新建變電站或新建電廠周 圍變電站或新建電廠的平均負(fù)荷需求，采用正態(tài)分布的方法確定新接入的變電站或新建電 廠的容量；
[0029] 確定新接入的變電站或新建電廠的接入位置的方法，包括以下步驟：
[0030] 步驟2-a、在電網(wǎng)的已有的節(jié)點(diǎn)中隨機(jī)選取若干個(gè)可接入節(jié)點(diǎn)，作為局域世界內(nèi)的 節(jié)點(diǎn)；
[0031] 步驟2-b、在上述局域世界內(nèi)的節(jié)點(diǎn)中，以距離最遠(yuǎn)的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的距離作為直徑， 確定圓心位置即為局域世界的中心節(jié)點(diǎn)，以上述中心節(jié)點(diǎn)為圓心作圓獲得局域世界；
[0032] 步驟2-c、確定局域世界中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的度數(shù)；
[0033] 步驟2-d、確定局域世界中每個(gè)節(jié)點(diǎn)與中心節(jié)點(diǎn)的幾何距離；
[0034] 步驟2-e、確定新接入點(diǎn)連接到局域世界內(nèi)的節(jié)點(diǎn)的概率；
[0035] 步驟2-f、確定新接入點(diǎn)連接到局域世界外的節(jié)點(diǎn)的概率；
[0036] 步驟2-g、判斷新接入節(jié)點(diǎn)是否在局域世界內(nèi)，若是，則執(zhí)行步驟2-h ;否則，執(zhí)行 步驟2-i ;
[0037] 步驟2_h、根據(jù)局域世界中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的度數(shù)及每個(gè)節(jié)點(diǎn)與中心節(jié)點(diǎn)的幾何距離，獲 得新接入節(jié)點(diǎn)連接到局域世界內(nèi)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的概率；
[0038] 步驟2-i、根據(jù)電網(wǎng)中的所有節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)、局域世界內(nèi)節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)、接入新節(jié)點(diǎn)的次 數(shù)和新接入點(diǎn)連接到局域世界外的節(jié)點(diǎn)的概率，獲得新接入節(jié)點(diǎn)連接到局域世界外每個(gè)節(jié) 點(diǎn)的概率；
[0039] 步驟2-j、根據(jù)所獲的新接入節(jié)點(diǎn)連接到局域世界內(nèi)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的概率和連接到局 域世界外每個(gè)節(jié)點(diǎn)的概率，確定最終新接入點(diǎn)的位置，即變電站或新建電廠的接入位置；
[0040] 步驟2-k、判斷是否還有變電站或新建電廠需要接入，若是，則更新電網(wǎng)中的所有 節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)、局域世界內(nèi)節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)和接入新節(jié)點(diǎn)的次數(shù)，返回執(zhí)行步驟2-a，否則，方法終 止。
[0041] 步驟2-e所述的確定新接入點(diǎn)連接到局域世界內(nèi)的節(jié)點(diǎn)的概率P1，公式如下：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于改進(jìn)OPA模型的