一種電網(wǎng)連鎖故障的抑制方法
【專(zhuān)利摘要】一種電網(wǎng)連鎖故障的抑制方法，屬于電力系統(tǒng)安全防護(hù)【技術(shù)領(lǐng)域】。該方法通過(guò)計(jì)算出對(duì)過(guò)載支路影響最大的節(jié)點(diǎn)，確定出切機(jī)切負(fù)荷量范圍，并對(duì)其進(jìn)行多次優(yōu)化，按照每一次優(yōu)化后的切機(jī)切負(fù)荷量對(duì)電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)施切機(jī)和切負(fù)荷操作，并檢測(cè)下一時(shí)刻過(guò)載支路的電流值是否在安全范圍內(nèi)，以此方法連續(xù)循環(huán)進(jìn)行切機(jī)切負(fù)荷量?jī)?yōu)化和實(shí)施切負(fù)荷操作，直至過(guò)載支路的電流值達(dá)到安全范圍或者切機(jī)切負(fù)荷量?jī)?yōu)化次數(shù)超過(guò)最大次數(shù)停止，該法可在支路過(guò)載時(shí)優(yōu)化切機(jī)切負(fù)荷量，降低損失，同時(shí)有效抑制連鎖故障的發(fā)生。
【專(zhuān)利說(shuō)明】-種電網(wǎng)連鎖故障的抑制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)安全防護(hù)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種電網(wǎng)連鎖故障的抑制方 法。

【背景技術(shù)】
[0002] 大電網(wǎng)在運(yùn)行過(guò)程中面臨許多的擾動(dòng)與風(fēng)險(xiǎn)，其中，連鎖故障是威脅大電網(wǎng)安全 穩(wěn)定運(yùn)行的嚴(yán)重故障之一。近年來(lái)國(guó)外發(fā)生的多起大面積停電事故均與連鎖故障有關(guān)。所 謂連鎖故障是指電力系統(tǒng)中的某一元件故障，進(jìn)而導(dǎo)致其他元件停運(yùn)，該種連鎖反應(yīng)迅速 蔓延，最終造成大規(guī)模的停電事故。大停電事故往往引發(fā)于在電力系統(tǒng)重負(fù)荷運(yùn)行并發(fā)生 故障的情形下故障線路切除引起潮流在電網(wǎng)內(nèi)的轉(zhuǎn)移，潮流轉(zhuǎn)移將進(jìn)一步加重系統(tǒng)中其他 傳輸線路的負(fù)載并引起連鎖跳間情況的發(fā)生。如何有效地防止電網(wǎng)中線路因潮流轉(zhuǎn)移導(dǎo)致 過(guò)負(fù)荷而引發(fā)的連鎖跳間事件，是防止大停電發(fā)生的重要一環(huán)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種電網(wǎng)連鎖故障的抑制方法。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案：
[0005] -種電網(wǎng)連鎖故障的抑制方法，其特征在于；包括如下步驟：
[0006] 步驟1 ;確定電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并統(tǒng)計(jì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)總數(shù)b和網(wǎng)絡(luò)支路總數(shù)S、確定 因故障而被切除的網(wǎng)絡(luò)支路、發(fā)生潮流轉(zhuǎn)移的網(wǎng)絡(luò)支路；
[0007] 步驟2 ;建立網(wǎng)絡(luò)支路電流的節(jié)點(diǎn)重要性貢獻(xiàn)矩陣并計(jì)算該矩陣；
[0008] 將該電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中的發(fā)電機(jī)、負(fù)荷都作為節(jié)點(diǎn)注入電流表示，則網(wǎng)絡(luò)支路電流的節(jié) 點(diǎn)重要性貢獻(xiàn)矩陣為：
[0009]

【權(quán)利要求】
1. 一種電網(wǎng)連鎖故障的抑制方法，其特征在于：包括如下步驟： 步驟1 :確定電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并統(tǒng)計(jì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)總數(shù)b和網(wǎng)絡(luò)支路總數(shù)S、確定因故 障而被切除的網(wǎng)絡(luò)支路、發(fā)生潮流轉(zhuǎn)移的網(wǎng)絡(luò)支路； 步驟2 :建立網(wǎng)絡(luò)支路電流的節(jié)點(diǎn)重要性貢獻(xiàn)矩陣并計(jì)算該矩陣； 將該電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中的發(fā)電機(jī)、負(fù)荷都作為節(jié)點(diǎn)注入電流表示，則網(wǎng)絡(luò)支路電流的節(jié)點(diǎn)重 要性貢獻(xiàn)矩陣為：
式中，RU) =YAtB4為b*s階矩陣，Y為網(wǎng)絡(luò)的支路導(dǎo)納矩陣，A為網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)矩 陣，B為網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣％為節(jié)點(diǎn)的權(quán)重系數(shù)，j= 1，2,…，s，為節(jié)點(diǎn)的代價(jià)系數(shù)； 矩陣Uλ)表示的是支路電流與節(jié)點(diǎn)注入電流的關(guān)系重要度，即節(jié)點(diǎn)注入電流對(duì)支路電流 影響的重要程度，矩陣Im(λ)中第一行元素Xlj、第k行元素Xkj、第b行元素Xbj分別表 示的是節(jié)點(diǎn)1至節(jié)點(diǎn)s的注入電流分別對(duì)第一條支路電流影響的重要程度、對(duì)第k條支路 電流影響的重要程度、對(duì)第b條支路電流影響的重要程度； 步驟3 :根據(jù)步驟2中網(wǎng)絡(luò)支路電流的節(jié)點(diǎn)重要性貢獻(xiàn)矩陣的計(jì)算結(jié)果給出的節(jié)點(diǎn)對(duì) 發(fā)生潮流轉(zhuǎn)移的支路電流影響的重要程度，確定需要進(jìn)行切機(jī)的節(jié)點(diǎn)和切負(fù)荷的節(jié)點(diǎn)； 假設(shè)發(fā)生潮流轉(zhuǎn)移的支路為第k條支路，則將矩陣Ιπ(λ)中第k行元素Aw按照數(shù)值 大小進(jìn)行排序后：從小到大選取η個(gè)相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)Ii(i= 1，...，η)，即負(fù)荷節(jié)點(diǎn)，作為待切負(fù) 荷節(jié)點(diǎn)；同時(shí)，從大到小選取與待切負(fù)荷節(jié)點(diǎn)相同個(gè)數(shù)的節(jié)點(diǎn)giQ= 1，...，η)，即發(fā)電機(jī) 節(jié)點(diǎn)，作為待切機(jī)節(jié)點(diǎn)； 步驟4 :確定切機(jī)切負(fù)荷量范圍； 在電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中切機(jī)量與切負(fù)荷量應(yīng)相等，且滿足以下公式：
式中，|Δ/#/? -SZfatf，ΛI(xiàn)k為第k條支路上電流變化量的有效值，Ik為第k條支路的電 流有效值；Iksrt為第k條支路的保護(hù)啟動(dòng)所對(duì)應(yīng)的最小電流值，S(S< 1)為保證支路不發(fā) 生連鎖跳閘的可靠系數(shù)；為R(Y)矩陣中第k行Ii列，表示第k條支路的電流與負(fù)荷節(jié) 點(diǎn)Ii的注入電流之間的數(shù)值關(guān)系；心,為RU)矩陣中第gi列，表示第k條支路的電流 與發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)gi的注入電流之間的數(shù)值關(guān)系；4與&分別表示負(fù)荷節(jié)點(diǎn)Ii的負(fù)荷功率因 數(shù)角和發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)gi的發(fā)電機(jī)功率因數(shù)角；％與€,表示負(fù)荷節(jié)點(diǎn)Ii與發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)gi的電 壓向量的共軛；間,、^,分別為負(fù)荷節(jié)點(diǎn)Ii、發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)gi的切除量；全部容量/?°為負(fù)荷 節(jié)點(diǎn)Ii的全部容量，為發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)gi的全部容量； 步驟5 :對(duì)步驟4得到的切機(jī)切負(fù)荷量范圍進(jìn)行優(yōu)化，得到切機(jī)切負(fù)荷量的優(yōu)化值； 采用公式（2)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)對(duì)步驟4得到的切機(jī)切負(fù)荷量范圍進(jìn)行優(yōu)化；
s.t. I(t+1) =f(I(t)，ΔP1 (t)，· ··，ΔPn (t)) ΔPi (t+1)e[〇,ΔPimaJ(i=I, . . . ,η) 式中，J為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，I(t)和I(t+1)分別為第k條支路在t時(shí)刻的電流值和進(jìn)行 切機(jī)切負(fù)荷后t+Ι時(shí)刻的電流值；L(I，APi)表示切機(jī)切負(fù)荷量?jī)?yōu)化控制的預(yù)定目標(biāo)，一般 取為范數(shù)形式：L(I，APi) =ItQI+ΛP/RAPi,其中，R和Q是正定對(duì)稱(chēng)加權(quán)矩陣；f表示控 制量與輸入量的函數(shù)關(guān)系；ΔPi (t+Ι)表示的是t+Ι時(shí)刻切機(jī)切負(fù)荷量；ΔPimax表示最大允 許切除量；F(I)為終端懲罰函數(shù)，表示時(shí)刻t的狀態(tài)與設(shè)定值的偏差，一般形式為F(I)= ItPI，其中，P為終端加權(quán)矩陣； 步驟6 :按照步驟5得到的切機(jī)切負(fù)荷量?jī)?yōu)化值對(duì)當(dāng)前時(shí)刻的電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)施切機(jī)和切 負(fù)荷； 步驟7 :檢測(cè)下一時(shí)刻發(fā)生潮流轉(zhuǎn)移的網(wǎng)絡(luò)支路的電流值并記錄該電流值，并判斷其 電流是否進(jìn)入安全范圍內(nèi)，否，則轉(zhuǎn)至步驟8,是，則轉(zhuǎn)至步驟10 ; 步驟8 :判斷切機(jī)切負(fù)荷量?jī)?yōu)化次數(shù)是否達(dá)到事先設(shè)定的次數(shù)，否，則轉(zhuǎn)至步驟2,是， 則轉(zhuǎn)至步驟9 ; 步驟9 :輸出發(fā)生潮流轉(zhuǎn)移的網(wǎng)絡(luò)支路的電流值； 步驟10 :結(jié)束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)連鎖故障的抑制方法，其特征在于：所述步驟4中確定 切機(jī)切負(fù)荷量范圍時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中切除的負(fù)荷量與切機(jī)量需相等。
【文檔編號(hào)】H02H7/28GK104466953SQ201410747329
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月9日
【發(fā)明者】張化光, 高凱, 楊珺, 張艷軍, 王馨漪, 孫秋野, 劉鑫蕊, 郝松, 馮健, 楊東升, 汪剛 申請(qǐng)人:東北大學(xué), 國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院, 國(guó)家電網(wǎng)公司