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

【發(fā)明內容】

[0005] 針對現有技術的不足，本發(fā)明提出一種基于改進OPA模型的電網連鎖故障確定方 法，以達到構建一個即考慮潮流的方向性又考慮電網拓撲演化的實際情況的OPA模型，實 現改進后的模型更加符合電力系統(tǒng)實際情況的目的。
[0006] 一種基于改進OPA模型的電網連鎖故障確定方法，包括以下步驟：
[0007] 步驟1、對OPA模型快動態(tài)過程進行改進，具體步驟如下：
[0008] 步驟1-1、構建目標電網的拓撲圖，確定電網拓撲圖中的發(fā)電機節(jié)點、負荷節(jié)點和 各線路的參數，所述的參數包括線路的阻抗和導納；
[0009] 步驟1-2、確定電網中發(fā)電機的最大出力和電網的負荷需求；
[0010] 步驟1-3、根據電網的實際情況，設定隨機斷開各線路的概率值，并依據上述概率 隨機斷開電網中某一條線路，模擬電網故障的產生；
[0011] 步驟1-4、采用最優(yōu)潮流模型求解故障產生后電網的潮流分布情況；
[0012] 步驟1-5、判斷電網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 網中的負荷按照生成介數由大到小逐一進行切除，直至潮流收斂，并返回執(zhí)行步驟1-4 ;若 切負荷動作結束后潮流仍不收斂，則方法終止；
[0013] 步驟1-6、判斷電網中各線路的潮流值是否達到對應線路的容量上限，若是，則根 據電網實際情況，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)計由于故障導致的當天負荷損失，完成OPA模型快動態(tài)過程的改進；
[0016] 步驟2、對OPA模型慢動態(tài)過程進行改進；
[0017] 步驟2-1、根據目標電網的歷史數據，確定歷史每天負荷需求和發(fā)電機最大出力的 緩慢增長因子，并根據當日的負荷需求和發(fā)電機最大出力，預測未來每日的每天負荷需求 和發(fā)電機最大出力；
[0018] 步驟2-2、確定當天目標電網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，并確定新建電廠的容量和接入位置，或新能源 并網的接入位置；
[0022] 步驟2-6、對電網中重要線路進行擴容，并判斷是否存在薄弱線路，若是，則對薄弱 線路進行擴容，保證重要負荷的持續(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模型慢動態(tài)過程的改進；
[0024] 步驟3、根據改進后的OPA模型，對目標電網電網連鎖故障進行實時監(jiān)控。
[0025] 步驟1-4所述的采用最優(yōu)潮流模型求解故障產生后的潮流分布情況，具體方法 為：在OPA模型快動態(tài)過程中，采用最優(yōu)潮流模型代替直流潮流模型來計算電網潮流分布 情況。
[0026] 步驟1-5所述的將電網中的負荷按照生成介數由大到小逐一進行切除，具體為： 將電網中負荷的生成介數由大到小排序，逐一切斷排名前5 %的負荷，直至潮流收斂，實現 在損失負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：根據新建變電站或新建電廠周 圍變電站或新建電廠的平均負荷需求，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、在電網的已有的節(jié)點中隨機選取若干個可接入節(jié)點，作為局域世界內的 節(jié)點；
[0031] 步驟2-b、在上述局域世界內的節(jié)點中，以距離最遠的兩個節(jié)點的距離作為直徑， 確定圓心位置即為局域世界的中心節(jié)點，以上述中心節(jié)點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節(jié)點的度數；
[0033] 步驟2-d、確定局域世界中每個節(jié)點與中心節(jié)點的幾何距離；
[0034] 步驟2-e、確定新接入點連接到局域世界內的節(jié)點的概率；
[0035] 步驟2-f、確定新接入點連接到局域世界外的節(jié)點的概率；
[0036] 步驟2-g、判斷新接入節(jié)點是否在局域世界內，若是，則執(zhí)行步驟2-h ;否則，執(zhí)行 步驟2-i ;
[0037] 步驟2_h、根據局域世界中每個節(jié)點的度數及每個節(jié)點與中心節(jié)點的幾何距離，獲 得新接入節(jié)點連接到局域世界內每個節(jié)點的概率；
[0038] 步驟2-i、根據電網中的所有節(jié)點個數、局域世界內節(jié)點的個數、接入新節(jié)點的次 數和新接入點連接到局域世界外的節(jié)點的概率，獲得新接入節(jié)點連接到局域世界外每個節(jié) 點的概率；
[0039] 步驟2-j、根據所獲的新接入節(jié)點連接到局域世界內每個節(jié)點的概率和連接到局 域世界外每個節(jié)點的概率，確定最終新接入點的位置，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，則更新電網中的所有 節(jié)點個數、局域世界內節(jié)點的個數和接入新節(jié)點的次數，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連接到局域世界內的節(jié)點的概率P1，公式如下：
【主權項】
1. 一種基于改進OPA模型的