考慮連鎖跳閘的電網(wǎng)運行狀態(tài)識別方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種考慮連鎖跳閘的電網(wǎng)運行狀態(tài)識別方法，選定電網(wǎng)的節(jié)點注入功率作為代表電網(wǎng)運行狀態(tài)的特征輸入量，選定電網(wǎng)是否發(fā)生連鎖跳閘的參量作為輸出量，利用特征輸入量和輸出量確定用于識別電網(wǎng)運行狀態(tài)的樣本數(shù)據(jù)格式，并根據(jù)電網(wǎng)連鎖跳閘時的繼電保護(hù)動作行為形成連鎖跳閘判別模型，然后利用樣本數(shù)據(jù)模型和連鎖跳閘判別模型，計算剩余系統(tǒng)支路的電氣量，構(gòu)造樣本數(shù)據(jù)，形成分類器，利用分類器針對某一初始故障，判別電網(wǎng)是否會發(fā)生連鎖跳閘。本發(fā)明利用模式識別技術(shù)，在形成合格的分類器后可不通過專門的潮流轉(zhuǎn)移計算，只需輸入代表電網(wǎng)運行狀態(tài)的節(jié)點注入功率數(shù)據(jù)，即可評估電網(wǎng)是否會因初始故障而誘發(fā)連鎖跳閘，具有更高的效率。
【專利說明】
考慮連鎖跳閘的電網(wǎng)運行狀態(tài)識別方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種考慮連鎖跳閘的電網(wǎng)運行狀態(tài)識別方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在當(dāng)今世界，大規(guī)模的電網(wǎng)互聯(lián)是電力系統(tǒng)發(fā)展的一種主要趨勢。在大電網(wǎng)中，一方面可以使能源得到更加高效合理的利用，但另一方面也使得維護(hù)電力系統(tǒng)的安全運行問題變得更加復(fù)雜，因為在大電網(wǎng)中發(fā)生的故障往往相互具有連鎖效應(yīng)，元件之間相互波及，一旦連鎖效應(yīng)放大，導(dǎo)致大范圍的停電，其損失往往是很嚴(yán)重的。近年來世界范圍內(nèi)的一些大停電事故已經(jīng)很深刻地說明了這一點，因而，近年來，電網(wǎng)的連鎖跳閘和連鎖故障問題受到了很多電力工作者的關(guān)注。
[0003]目前，對電網(wǎng)連鎖跳閘的分析和處理技術(shù)主要可以分為兩大類，其中第一大類是將連鎖跳閘置于長過程的連鎖故障過程中，分析和處理整個連鎖故障過程的相關(guān)問題；另一類是針對初始故障發(fā)生后的局部時段分析和研究連鎖跳閘以及相關(guān)的預(yù)防措施。
[0004](I)針對連鎖故障長過程的分析方法和技術(shù)
[0005]長過程的連鎖故障模型，包括連鎖故障的發(fā)生機理，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)對連鎖故障的影響以及長過程連鎖故障的模擬。其中研究和分析研究故障的發(fā)生機理，主要是運用自組織臨界理論來解釋，目前，一些研究工作者正在開展將此理論用于指導(dǎo)實際的連鎖故障的分析和研究，如通過連鎖故障的搜索來判別系統(tǒng)進(jìn)入自組織臨界態(tài)的算法，運用自組織臨界理論判別系統(tǒng)可能的停電規(guī)模的方法。這些研究和技術(shù)對于連鎖故障場景中的任何一級故障一般都按照連鎖跳閘的模式進(jìn)行分析，一般不涉及連鎖故障中的復(fù)雜動態(tài)現(xiàn)象。
[0006]研究和分析電網(wǎng)結(jié)構(gòu)對連鎖故障的影響，目前主要是基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論來分析電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對故障傳播的影響，如小世界電網(wǎng)的故障傳播規(guī)律，辨識影響電網(wǎng)故障傳播的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)的方法。這些研究和技術(shù)對于連鎖故障場景中的任何一級故障一般也都按照連鎖跳閘的模式進(jìn)行分析，一般也不涉及連鎖故障中的復(fù)雜動態(tài)現(xiàn)象。
[0007]對于現(xiàn)有長過程連鎖故障的模擬技術(shù)，目前，既有基于多級連鎖跳閘模擬的分析技術(shù)，也有涉及復(fù)雜動態(tài)情況的模擬技術(shù)，不過無論是哪種技術(shù)，目前還很難完全真實地再現(xiàn)完整的連鎖故障動態(tài)過程，主要原因是這些動態(tài)過程過于復(fù)雜，涉及到的自動裝置也沒有完全統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。
[0008](2)針對連鎖故障某一局部時段的分析方法和技術(shù)
[0009]針對連鎖故障某一局部時段的方法和技術(shù)，一般主要針對連鎖故障的早期階段的連鎖跳閘事件進(jìn)行分析，其主要的依據(jù)是考慮到連鎖故障早期的發(fā)展動因是故障線路停運造成的電網(wǎng)潮流的重新調(diào)整，其發(fā)展速度較為緩慢，有較為充裕的時間去采取應(yīng)對措施，而且對連鎖故障的預(yù)防較為有利。近年來的主要方法和技術(shù)有:I)基于廣域信息的潮流轉(zhuǎn)移識別技術(shù)，以及基于潮流轉(zhuǎn)移識別的廣域后備保護(hù)技術(shù);2)基于本地信息的潮流轉(zhuǎn)移識別和系統(tǒng)保護(hù)技術(shù);3)對初始故障產(chǎn)生的潮流轉(zhuǎn)移所關(guān)聯(lián)的輸電斷面進(jìn)行識別的技術(shù)以及輸電斷面保護(hù)技術(shù);4)根據(jù)初始故障發(fā)生后電網(wǎng)是否因潮流轉(zhuǎn)移誘發(fā)下一輪連鎖過載跳閘，辨識電網(wǎng)的脆弱支路的技術(shù)。連鎖跳閘可看作是在初始故障作用下剩余支路相繼越限的一種特殊形式，而傳統(tǒng)的分析和應(yīng)對支路相繼越限的技術(shù)主要是九十年代以后廣泛使用的電力系統(tǒng)靜態(tài)安全分析和控制技術(shù)。
[0010]靜態(tài)安全技術(shù)的主要思路是:首先設(shè)定初始預(yù)想故障，然后通過快速的潮流轉(zhuǎn)移分析方法計算預(yù)想故障產(chǎn)生的后果，進(jìn)而根據(jù)其后果篩選出比較嚴(yán)重的預(yù)想故障，最后再通過詳細(xì)的潮流計算來校驗前面已經(jīng)篩選出來的預(yù)想故障所產(chǎn)生的后果。靜態(tài)安全分析技術(shù)比較成熟，目前在電力系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。但靜態(tài)安全技術(shù)主要是針對初始故障進(jìn)行一對一潮流轉(zhuǎn)移計算校驗，并不專門針對潮流狀態(tài)進(jìn)行識別并判別當(dāng)前的潮流狀態(tài)屬于哪一種潮流狀態(tài)，即是可引發(fā)初始跳閘的潮流狀態(tài)還是不能引發(fā)連鎖跳閘的潮流狀態(tài);而且靜態(tài)安全分析技術(shù)主要針對支路相繼越限的情況，連鎖跳閘屬于其中的一種特殊形式，但靜態(tài)安全技術(shù)并未針對這種特殊形式給予特別的對待。
[0011]基于潮流熵測度的連鎖故障脆弱線路評估技術(shù)，該技術(shù)考慮了連鎖跳閘和電網(wǎng)的運行狀態(tài)，采用潮流熵來衡量電網(wǎng)的運行水平，不過主要是用來分析電網(wǎng)的脆弱性的，也并不專門針對潮流狀態(tài)進(jìn)行識別并判別當(dāng)前的潮流狀態(tài)屬于哪一種潮流狀態(tài)。
[0012]潮流轉(zhuǎn)移識別，考慮了連鎖跳閘以及識別的概念，不過該技術(shù)主要是針對初始故障后的一種校驗技術(shù)，即判別初始故障是否可以引起連鎖跳閘，這與傳統(tǒng)的靜態(tài)安全分析在理念上較為一致的，同樣也并不專門針對潮流狀態(tài)進(jìn)行識別并判別當(dāng)前的潮流狀態(tài)屬于哪一種潮流狀態(tài)。
[0013]現(xiàn)有的技術(shù)的主要缺點是針對任一初始故障，沒有利用電網(wǎng)當(dāng)前的運行數(shù)據(jù)對該初始故障是否可以引發(fā)連鎖跳閘進(jìn)行快速的識別。因為在電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)以及繼電保護(hù)的整定值等條件不變的情況下，對于某一初始故障，決定電網(wǎng)是否發(fā)生連鎖跳閘的主要因素是電網(wǎng)的運行水平，而電網(wǎng)的運行水平主要決定于電網(wǎng)的節(jié)點注入功率這樣的的運行數(shù)據(jù)，若利用這些數(shù)據(jù)通過識別技術(shù)給出電網(wǎng)是否發(fā)生連鎖跳閘的評判，則不但很好地利用了這些數(shù)據(jù)資源，而且可有效快速地給出電網(wǎng)是否發(fā)生連鎖跳閘的評估，對預(yù)防電網(wǎng)的連鎖跳閘是有利的，也是一種有效的創(chuàng)新。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明的目的是提供一種根據(jù)輸入的特征量判別電網(wǎng)當(dāng)前是否會因某初始故障的發(fā)生而進(jìn)一步引發(fā)連鎖跳閘的方法。
[0015]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種考慮連鎖跳閘的電網(wǎng)運行狀態(tài)識別方法，用于利用電網(wǎng)的運行數(shù)據(jù)，評估電網(wǎng)是否發(fā)生連續(xù)跳閘，選定代表電網(wǎng)運行水平的特征量，然后利用模式識別原理，針對某一初始故障，判別在該狀態(tài)下電網(wǎng)是否會發(fā)生連鎖跳閘，方法的具體步驟如下:
[0016]步驟一，選定電網(wǎng)的節(jié)點注入功率作為代表電網(wǎng)運行狀態(tài)的特征輸入量；
[0017]步驟二，選定電網(wǎng)是否發(fā)生連鎖跳閘的標(biāo)示參量為輸出量，電網(wǎng)是否發(fā)生連鎖跳閘的標(biāo)示參量以y表示，y = I表示連鎖跳閘發(fā)生，y = -1表示不連鎖跳閘發(fā)生，y = O表示電網(wǎng)處于發(fā)生連鎖跳閘的邊界；
[0018]步驟三，根據(jù)特征輸入量和輸出量，確定用于識別電網(wǎng)運行狀態(tài)的樣本數(shù)據(jù)格式:
[0019]Dsample= [Pl ,Ql，…，Pi，Qi，...Pn，Qn，y ];
[0020]其中,DsampIf3表示樣本變量;Pi和Qi分別為節(jié)點i的有功注入和無功注入；
[0021]步驟四，根據(jù)電網(wǎng)連鎖跳閘中繼電保護(hù)的動作行為，形成連鎖跳閘的判別模型，其主要思路為:設(shè)起初正常運行的電網(wǎng)，當(dāng)其中某一支路Lj因初始故障切除后，電網(wǎng)進(jìn)行重新調(diào)整，調(diào)整后，計算電網(wǎng)中任一剩余支路L1的電氣量(電流或阻抗)e1.dlst:
[0022]e1.dist= |e1.1im卜|ei| ;
[0023]其中，e1.lim表示由支路L1的后備保護(hù)的整定值決定的限定電氣量(電流或阻抗)，ei表示由支路L1的后備保護(hù)的整定值和測量值共同決定的電氣量(電流或阻抗)，e1.dlst表示用來衡量e1.UdPei之間電氣距離的電氣量；當(dāng)e1.dist〈0時，支路Li將發(fā)生連鎖跳閘，當(dāng)e1.dlst>0時，支路L1不會發(fā)生連鎖跳閘，當(dāng)e1.dlst = 0時，支路L1處于連鎖跳閘的邊界;判別電網(wǎng)是否發(fā)生連鎖跳閘時，如果所有剩余支路都滿足e1.dlst>o，則電網(wǎng)不發(fā)生連鎖跳閘，此種結(jié)果對應(yīng)于步驟二中的y = -l;如果至少有一條滿足e1.dlst〈0，則電網(wǎng)發(fā)生連鎖跳閘，此種結(jié)果對應(yīng)于步驟二中的y= I;如果所有的剩余支路滿足e1.dist多O且至少有一條支路滿足e1.dlst = 0，則電網(wǎng)處于連鎖跳閘的邊界狀態(tài)，此種結(jié)果對應(yīng)于步驟二中的y = 0;
[0024]步驟五，根據(jù)樣本的數(shù)據(jù)格式以及連鎖跳閘的判別模型，設(shè)定不同的電網(wǎng)運行狀態(tài)，在每一個運行狀態(tài)下，針對給定的初始故障，計算電網(wǎng)潮流重新調(diào)整后任一剩余支路L1的電氣量，根據(jù)步驟四中的連鎖跳閘模型，判斷標(biāo)示參量y的取值，再根據(jù)步驟三中的樣本數(shù)據(jù)格式，形成一個樣本數(shù)據(jù)，然后將不同運行狀態(tài)下的樣本數(shù)據(jù)組起來，構(gòu)造出一組樣本數(shù)據(jù)；
[0025]步驟六，利用模式識別原理，訓(xùn)練和測試樣本，形成合格的分類器；
[0026]步驟七，利用形成的分類器，針對待分析的電網(wǎng)運行狀態(tài)，將代表其運行狀態(tài)的節(jié)點注入功率輸入分類器，識別該運行狀態(tài)是否因給定的故障發(fā)生連鎖跳閘。
[0027]本發(fā)明的有益效果是:
[0028]本發(fā)明利用模式識別技術(shù)，在形成合格的分類器之后，可不通過專門的潮流轉(zhuǎn)移計算，只需輸入代表電網(wǎng)運行狀態(tài)的節(jié)點注入功率數(shù)據(jù)，即可評估電網(wǎng)是否會因初始故障而誘發(fā)連鎖跳閘，具有更高的效率。
【附圖說明】
[0029 ]圖1為本發(fā)明的步驟流程示意圖。
【具體實施方式】
[0030]下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。
[0031]如圖1所示，一種考慮連鎖跳閘的電網(wǎng)運行狀態(tài)識別方法，用于利用電網(wǎng)的運行數(shù)據(jù)，評估電網(wǎng)是否發(fā)生連續(xù)跳閘，先選定代表電網(wǎng)運行水平的特征量，然后利用模式識別原理給出運行狀態(tài)的識別方法，識別方法達(dá)到的目標(biāo)是，針對某一初始故障，將代表電網(wǎng)當(dāng)前運行水平的特征量輸入后，可以判別在該狀態(tài)下電網(wǎng)是否會發(fā)生連鎖跳閘，且具有較高的準(zhǔn)確性。方法的具體步驟如下:
[0032]步驟一，選定電網(wǎng)的節(jié)點注入功率作為代表電網(wǎng)運行狀態(tài)的特征輸入量；
[0033]步驟二，選定電網(wǎng)是否發(fā)生連鎖跳閘的標(biāo)示參量為輸出量，電網(wǎng)是否發(fā)生連鎖跳閘的標(biāo)示參量以y表示，y = I表示連鎖跳閘發(fā)生，y = -1表示不連鎖跳閘發(fā)生，y = O表示電網(wǎng)處于發(fā)生連鎖跳閘的邊界；
[0034]步驟三，根據(jù)特征輸入量和輸出量，確定用于識別電網(wǎng)運行狀態(tài)的樣本數(shù)據(jù)格式:
[0035]Dsample= [Pl，Ql,…，Pi，Qi，."Pn1QnJ]；
[0036]其中，Dsampie表示樣本變量;Pi和Qi分別為節(jié)點i的有功注入和無功注入；
[0037]步驟四，形成連鎖跳閘的判別模型，主要思路為:設(shè)起初正常運行的電網(wǎng)，當(dāng)其中某一支路Lj因初始故障切除后，電網(wǎng)進(jìn)行重新調(diào)整，調(diào)整后，計算電網(wǎng)中任一剩余支路L1的電氣量(電流或阻抗)e1.dist:
[0038]e1.dist= I e1.1imH ei I ;
[0039]其中，e1.lim表示由支路L1的后備保護(hù)的整定值決定的限定電氣量(電流或阻抗)，ei表示由支路L1的后備保護(hù)的整定值和測量值共同決定的電氣量(電流或阻抗)，e1.dlst表示用來衡量e1.UdPei之間電氣距離的電氣量；當(dāng)e1.dist〈0時，支路Li將發(fā)生連鎖跳閘，當(dāng)e1.dlst>0時，支路L1不會發(fā)生連鎖跳閘，當(dāng)e1.dlst = 0時，支路L1處于連鎖跳閘的邊界;判別電網(wǎng)是否發(fā)生連鎖跳閘時，如果所有剩余支路都滿足e1.dlst>o，則電網(wǎng)不發(fā)生連鎖跳閘，此種結(jié)果對應(yīng)于步驟二中的y = -l;如果至少有一條滿足e1.dlst〈0，則電網(wǎng)發(fā)生連鎖跳閘，此種結(jié)果對應(yīng)于步驟二中的y= I;如果所有的剩余支路滿足e1.dist多O且至少有一條支路滿足e1.dlst = 0，則電網(wǎng)處于連鎖跳閘的邊界狀態(tài)，此種結(jié)果對應(yīng)于步驟二中的y = 0;
[0040]步驟五，構(gòu)造樣本數(shù)據(jù)，其主要思路為:設(shè)定不同的電網(wǎng)運行狀態(tài)，在每一個運行狀態(tài)下，針對給定的初始故障，計算電網(wǎng)潮流重新調(diào)整后任一剩余支路1^的電氣量，根據(jù)步驟四中的連鎖跳閘模型，判斷標(biāo)示參量y的取值，再根據(jù)步驟三中的樣本數(shù)據(jù)格式，形成一個樣本數(shù)據(jù)，然后將不同運行狀態(tài)下的樣本數(shù)據(jù)組起來，構(gòu)造出一組樣本數(shù)據(jù)；
[0041]步驟六，利用模式識別原理，訓(xùn)練和測試樣本，形成合格的分類器；
[0042]步驟七，利用形成的分類器，針對待分析的電網(wǎng)運行狀態(tài)，將代表其運行狀態(tài)的節(jié)點注入功率輸入分類器，識別該運行狀態(tài)是否因給定的故障發(fā)生連鎖跳閘。
[0043]所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種考慮連鎖跳閘的電網(wǎng)運行狀態(tài)識別方法，用于利用電網(wǎng)的運行數(shù)據(jù)，評估電網(wǎng)是否發(fā)生連續(xù)跳閘，其特征在于，選定代表電網(wǎng)運行水平的特征量，然后利用模式識別原理，針對某一初始故障，判別在該狀態(tài)下電網(wǎng)是否會發(fā)生連鎖跳閘，方法的具體步驟如下: 步驟一，選定電網(wǎng)的節(jié)點注入功率作為代表電網(wǎng)運行狀態(tài)的特征輸入量； 步驟二，選定電網(wǎng)是否發(fā)生連鎖跳閘的標(biāo)示參量為輸出量，電網(wǎng)是否發(fā)生連鎖跳閘的標(biāo)示參量以y表示，y= I表示連鎖跳閘發(fā)生，y = -l表示不連鎖跳閘發(fā)生，y = O表示電網(wǎng)處于發(fā)生連鎖跳閘的邊界； 步驟三，根據(jù)特征輸入量和輸出量，確定用于識別電網(wǎng)運行狀態(tài)的樣本數(shù)據(jù)格式:Dsamp Ie — [Pl，Ql，.’’，Pi，Qi，.’'Pn，Qn，y ]; 其中，DsampIf3表示樣本變量;Pi和Qi分別為節(jié)點i的有功注入和無功注入； 步驟四，根據(jù)電網(wǎng)連鎖跳閘中繼電保護(hù)的動作行為，形成連鎖跳閘的判別模型，具體如下:設(shè)起初正常運行的電網(wǎng)，當(dāng)其中某一支路Lj因初始故障切除后，電網(wǎng)進(jìn)行重新調(diào)整，調(diào)整后，計算電網(wǎng)中任一剩余支路Li的電氣量(電流或阻抗)e1.dist:θ?.dist— I S1.1im I _ I Si I ; 其中，表示由支路L1的后備保護(hù)的整定值決定的限定電氣量(電流或阻抗)，^表示由支路1^的后備保護(hù)的整定值和測量值共同決定的電氣量(電流或阻抗)，e1.dlst表示用來衡量e1.ujPei之間電氣距離的電氣量;當(dāng)e1.dist<0時，支路Li將發(fā)生連鎖跳閘，當(dāng)e1.dist>0時，支路L1不會發(fā)生連鎖跳閘，當(dāng)e1.dlst = 0時，支路1^處于連鎖跳閘的邊界;判別電網(wǎng)是否發(fā)生連鎖跳閘時，如果所有剩余支路都滿足e1.dlst>0，則電網(wǎng)不發(fā)生連鎖跳閘，此種結(jié)果對應(yīng)于步驟二中的y = -l;如果至少有一條滿足e1.dlst〈0，則電網(wǎng)發(fā)生連鎖跳閘，此種結(jié)果對應(yīng)于步驟二中的y = I;如果所有的剩余支路滿足e1.dist多O且至少有一條支路滿足e1.dist =.0，則電網(wǎng)處于連鎖跳閘的邊界狀態(tài)，此種結(jié)果對應(yīng)于步驟二中的y = 0; 步驟五，根據(jù)樣本的數(shù)據(jù)格式以及連鎖跳閘的判別模型，設(shè)定不同的電網(wǎng)運行狀態(tài)，在每一個運行狀態(tài)下，針對給定的初始故障，計算電網(wǎng)潮流重新調(diào)整后任一剩余支路L1的電氣量，根據(jù)步驟四中的連鎖跳閘模型，判斷標(biāo)示參量y的取值，再根據(jù)步驟三中的樣本數(shù)據(jù)格式，形成一個樣本數(shù)據(jù)，然后將不同運行狀態(tài)下的樣本數(shù)據(jù)組起來，構(gòu)造出一組樣本數(shù)據(jù)； 步驟六，利用模式識別原理，訓(xùn)練和測試樣本，形成合格的分類器； 步驟七，利用形成的分類器，針對待分析的電網(wǎng)運行狀態(tài)，將代表其運行狀態(tài)的節(jié)點注入功率輸入分類器，識別該運行狀態(tài)是否因給定的故障發(fā)生連鎖跳閘。
【文檔編號】G01R31/00GK106066436SQ201610497974
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年6月29日 公開號201610497974.4, CN 106066436 A, CN 106066436A, CN 201610497974, CN-A-106066436, CN106066436 A, CN106066436A, CN201610497974, CN201610497974.4
【發(fā)明人】鄧慧瓊
【申請人】福建工程學(xué)院