專利名稱：用于電力系統(tǒng)在線安全穩(wěn)定評估的開關(guān)拒動故障模擬方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電カ系統(tǒng)分析技術(shù)領(lǐng)域，更準確地說本發(fā)明涉及ー種適用于電カ系統(tǒng)在線安全穩(wěn)定評估的斷路器拒動故障模擬方法。
背景技術(shù)：
當電カ系統(tǒng)一次設(shè)備發(fā)生故障時，所配置的電カ系統(tǒng)保護裝置將動作跳開相關(guān)的斷路器(電カ系統(tǒng)實際運行管理中又稱為開關(guān)，文中開關(guān)與斷路器均為同義語)，從而把故障設(shè)備從系統(tǒng)中切除，以維持系統(tǒng)健全部分的正常運行，盡可能小停電范圍。然而，如果斷路器發(fā)生拒動，則一般會使停電區(qū)域擴大，甚至引發(fā)連鎖故障。目前，在線安全穩(wěn)定評估現(xiàn)已成為大電網(wǎng)調(diào)度運行的迫切需求，可跟蹤電網(wǎng)實際エ況，周期性地評估預想故障的影響，提出預防控制措施建議。但現(xiàn)有的斷路器拒動預想故障是通過人工事先設(shè)置的，不能根據(jù) 實時電網(wǎng)運行方式和廠站接線結(jié)構(gòu)準確識別開關(guān)拒動引起的聯(lián)跳設(shè)備組合集(聯(lián)跳設(shè)備組合集即開關(guān)拒動后將被跳開的設(shè)備的集合)，導致難以客觀評估開關(guān)拒動的影響，難以及時進行預防控制。亟需提出能夠自適應(yīng)運行方式變化，準確模擬開關(guān)拒動導致影響的分析方法，用于電カ系統(tǒng)在線安全穩(wěn)定評估。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是自適應(yīng)運行方式變化，準確模擬開關(guān)拒動故障，提高電力系統(tǒng)在線安全穩(wěn)定評估的準確性。本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)，包括下述步驟I)獲取電網(wǎng)模型及實時數(shù)據(jù)、故障起因設(shè)備和預想拒動開關(guān)等信息，初步將所有預想拒動開關(guān)所屬廠站作為需進行拓撲分析的候選廠站，再將實時數(shù)據(jù)中這些廠站中的開關(guān)、刀閘狀態(tài)與上一次在線安全穩(wěn)定評估的電網(wǎng)運行狀態(tài)相比，判斷廠站內(nèi)拓撲關(guān)系是否變化，如果沒有變化，則該廠站不再進行拓撲分析，如果有變化，則該廠站本次需要進行拓撲分析。2)針對需要進行分析的廠站，基于圖論中深度優(yōu)先搜索算法、廠站內(nèi)設(shè)備間物理連接關(guān)系模型和實時數(shù)據(jù)，進行廠站內(nèi)部設(shè)備連接關(guān)系的拓撲分析，獲取設(shè)備間當前實際連接關(guān)系信息；對不需要進行分析的廠站，直接獲取上一次拓撲分析結(jié)果。匯總上述兩種情況的信息，最終形成所有預想拒動開關(guān)所屬廠站的內(nèi)部實際拓撲連接關(guān)系。根據(jù)設(shè)備性質(zhì)不同，廠站內(nèi)設(shè)備可分為開斷設(shè)備和非開斷設(shè)備兩類。刀閘、開關(guān)為開斷設(shè)備；非開斷設(shè)備即為不可開閉設(shè)備，包括母線、發(fā)電機、線路端子、變壓器繞組、容抗
取坐
-nfr サ O3)根據(jù)拒動開關(guān)信息和廠站內(nèi)拓撲連接信息，先捜索與拒動開關(guān)直接相連的非開斷設(shè)備，然后再捜索與這些非開斷設(shè)備通過開關(guān)相連的所有非開斷設(shè)備，即為該開關(guān)拒動后的聯(lián)跳設(shè)備組合集(注不考慮多個開關(guān)同時拒動)。4)針對故障起因設(shè)備和聯(lián)跳設(shè)備組合集，依據(jù)故障生成策略，自動生成面向在線安全穩(wěn)定分析的開關(guān)拒動風險預想故障，如果該故障不在預先設(shè)置的安全穩(wěn)定在線分析故障集中，則追加到安全穩(wěn)定在線分析的預想故障集中，作為經(jīng)驗預想故障集的補充。故障生成策略規(guī)則包括故障類型、故障相、保護動作時序、仿真時間、仿真步長、概率等，動作時序根據(jù)電壓等級、設(shè)備類型和故障類型取不同值，上述參數(shù)均可預先設(shè)置并可人工修改。5)針對整合后的預想故障集，依據(jù)并行處理平臺的算例并行計算能力，按故障算例并行的方式，進行安全穩(wěn)定評估。本發(fā)明的步驟2)中進行廠站內(nèi)部設(shè)備連接關(guān)系的拓撲分析時，可以先按電壓等級將需要進行分析的廠站整理為以非開斷設(shè)備為節(jié)點、拓撲單元為支路的圖，其中拓撲單元為非開斷設(shè)備之間的ー個接線単元；再應(yīng)用深度優(yōu)先搜索算法對整理后的圖遍歷來進行拓撲的分析，其中對于有母線的接線方式選取母線作為深度優(yōu)先搜索的起始節(jié)點開始遍歷，當捜索到的非開斷設(shè)備為母線或者無其他與之相連的非開斷設(shè)備時，則回到上ー個被訪問的非開斷設(shè)備，直到所有的非開斷設(shè)備均已訪問，對于無母線的接線方式則選取發(fā)電機作為深度優(yōu)先搜索的起始節(jié)點，若既無母線又無發(fā)電機則選取任意線路端子作為遍歷的起始節(jié)點。 本發(fā)明的步驟4)中設(shè)置故障生成策略規(guī)則中的參數(shù)時，可以將故障起因設(shè)備的故障類型設(shè)為三相永久短路，開關(guān)拒動引起的聯(lián)跳設(shè)備的故障類型設(shè)為無故障跳開，保護動作時序取后備保護動作時間；在向安全穩(wěn)定在線分析的預想故障集中追加時，需要與預先設(shè)置的故障集進行詳細比較，比較內(nèi)容包括故障關(guān)聯(lián)事件的個數(shù)、故障關(guān)聯(lián)事件的間隔時間、故障關(guān)聯(lián)事件的屬性，其中故障關(guān)聯(lián)事件的屬性包括故障類型、故障相、故障時刻、故障元件類型、故障元件、故障側(cè)、故障位置、動作時刻，每項逐一比較，只要有ー項不同，則認為故障不相同，進而將該故障追加到安全穩(wěn)定在線分析的預想故障集中。本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明基于深度優(yōu)先搜索算法，充分利用了廠站內(nèi)設(shè)備間物理連接關(guān)系模型和實時數(shù)據(jù)，快速識別由開關(guān)拒動導致的聯(lián)跳設(shè)備組合集。針對故障起因設(shè)備和聯(lián)跳設(shè)備組合集，依據(jù)故障生成策略，自動生成面向在線安全穩(wěn)定分析的開關(guān)拒動風險預想故障。由于基于電網(wǎng)實際運行信息生成開關(guān)拒動預想故障，且故障類型、故障相、保護動作時序等故障生成策略規(guī)則均可設(shè)置，因此可自適應(yīng)電網(wǎng)運行方式變化，準確模擬開關(guān)拒動故障對電網(wǎng)運行的影響。開關(guān)拒動風險預想故障集與現(xiàn)有的經(jīng)驗預想故障集互為補充，推動了電力系統(tǒng)在線安全穩(wěn)定評估技術(shù)的實用化，為后續(xù)防范開關(guān)拒動引起的連鎖故障等風險提供了基礎(chǔ)條件。


圖I為本發(fā)明的流程圖。圖2為廠站內(nèi)3/2接線方式圖。圖3為廠站內(nèi)3/2接線方式等效示意圖。圖4為開關(guān)拒動聯(lián)跳設(shè)備組合集識別示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明方法進行詳細描述。圖I中步驟I匯總電網(wǎng)模型及實時數(shù)據(jù)、故障起因設(shè)備和預想拒動開關(guān)等信息后，初步將預想拒動開關(guān)所屬廠站作為需進行拓撲分析的候選廠站，再將實時數(shù)據(jù)中這些廠站中的開關(guān)、刀閘狀態(tài)與上一次在線安全穩(wěn)定評估的電網(wǎng)運行狀態(tài)相比，判斷廠站內(nèi)拓撲關(guān)系是否變化，如果沒有變化，則該廠站不再進行拓撲分析，直接使用上一次得到的拓撲。最終留下的候選廠站為需要進行拓撲分析的廠站。圖I中步驟2廠站內(nèi)拓撲分析。針對需要進行分析的廠站，基于圖論中深度優(yōu)先捜索算法、廠站內(nèi)設(shè)備間物理連接關(guān)系模型和實時數(shù)據(jù)，進行廠站內(nèi)部設(shè)備連接關(guān)系的拓撲分析，獲取設(shè)備間當前實際連接關(guān)系；對不需要進行分析的廠站，直接獲取上一次拓撲分析結(jié)果。匯總上述兩種情況的信息，最終形成所有預想拒動開關(guān)所屬廠站的內(nèi)部實際拓撲連接關(guān)系。本實施例中的拓撲分析，主要包括2個部分(I)對需分析廠站，按照電壓等級整理廠站內(nèi)的拓撲單元。即將廠站內(nèi)部包含的設(shè)備劃分為兩類開斷設(shè)備和非開斷設(shè)備。刀閘、開關(guān)為開斷設(shè)備；母線、發(fā)電機、線路端子、變壓器繞組、容抗器等為非開斷設(shè)備。非開斷設(shè)備之間通過各種開斷設(shè)備進行連接，定義拓撲單元為非開斷設(shè)備之間的ー個接線単元，則廠站內(nèi)部各個電壓等級接線可以看作是以非開斷設(shè)備為節(jié)點，拓撲單元為支路的圖，如圖2、圖3所示。(2)應(yīng)用深度優(yōu)先搜索算法對圖遍歷來進行拓撲的分析。對于有母線的接線方式選取母線作為深度優(yōu)先搜索的起始節(jié)點開始遍歷，當捜索到的非開斷設(shè)備為母線或者無其他與之相連的非開斷設(shè)備時，則回到上ー個被訪問的非開斷設(shè)備，直到所有的非開斷設(shè)備均已訪問。對于無母線的接線方式，選取發(fā)電機作為深度優(yōu)先搜索的起始節(jié)點。若既無母線又無發(fā)電機則選取任意線路端子作為遍歷的起始節(jié)點。如，對于圖3所示接線方式首先進行等效，選取母I作為遍歷的起始節(jié)點，則拓撲單元為母I — Kl — K2 —母2 ;母
I— K3 — K4 —母 2 ;母 I — K5 —母 2 ;母 I — K6 — K7 —母 2。
圖I中步驟3開關(guān)拒動聯(lián)跳設(shè)備組合集識別。根據(jù)拒動開關(guān)信息、故障起因設(shè)備和廠站內(nèi)拓撲連接信息，先捜索與拒動開關(guān)直接相連的非故障起因設(shè)備側(cè)的非開斷設(shè)備，然后再捜索與這些非開斷設(shè)備通過開關(guān)相連的所有非開斷設(shè)備，即為該開關(guān)拒動后，將被跳開的設(shè)備的集合(這里不考慮多個開關(guān)同時拒動)。以圖4所示接線為例，聯(lián)跳設(shè)備組合集的搜索過程如下假設(shè)線路LI故障，開關(guān)Kl拒動，需先捜索與開關(guān)Kl到直接相接的非開斷設(shè)備“母線1”，然后搜索與“母線1”通過開關(guān)1(2、1(3、1(4、1(5連接的設(shè)備L2、L3、L4、負荷LD，設(shè)備L2、L3、L4、負荷LD和母線I即組成了開關(guān)Kl拒動聯(lián)跳設(shè)備組合集。圖I中步驟4開關(guān)拒動風險預想故障生成。針對故障起因設(shè)備和開關(guān)拒動聯(lián)跳設(shè)備組合集，依據(jù)故障生成策略，自動生成面向在線安全穩(wěn)定分析的開關(guān)拒動風險預想故障，如果該故障不在預先設(shè)置的安全穩(wěn)定在線分析故障集中，則追加到安全穩(wěn)定在線分析的預想故障集中，作為經(jīng)驗預想故障集的補充。在本實施例中，該步驟主要包括2個部分(I)依據(jù)故障生成策略，形成開關(guān)拒動風險預想故障。針對每個拒動開關(guān)對應(yīng)的故障起因設(shè)備和開關(guān)拒動聯(lián)跳設(shè)備組合，依據(jù)故障生成策略規(guī)則中指定的故障類型及故障相、動作時序、仿真時間、仿真步長、概率等，自動生成面向在線安全穩(wěn)定分析的風險預想故障。對于開關(guān)拒動故障，故障起因設(shè)備故障類型按照設(shè)置的故障類型(通常為三相永久短路)，開關(guān)拒動引起的聯(lián)跳設(shè)備的故障類型通常設(shè)為無故障跳開。動作時序根據(jù)電壓等級、設(shè)備類型和故障類型通常取相應(yīng)的后備保護動作時間。(2)剔除與預先設(shè)置的故障集中相同的故障后，將剩余開關(guān)拒動風險故障追加到安全穩(wěn)定在線分析的預想故障集中，作為經(jīng)驗預想故障集的補充。通過對表I中故障比較內(nèi)容中的每項逐一比較，只要有ー項不同，則認為兩個故障不相同。同時，對于追加的故障，増加故障來源為“開關(guān)拒動故障”，用于區(qū)分人工設(shè)置等其他來源的故障。表I相同故障比較內(nèi)容
權(quán)利要求
1.用于電力系統(tǒng)在線安全穩(wěn)定評估的開關(guān)拒動故障模擬方法，包括以下步驟 1)獲取電網(wǎng)模型及實時數(shù)據(jù)、故障起因設(shè)備和預想拒動開關(guān)信息，初步將所有預想拒動開關(guān)所屬廠站作為需進行拓撲分析的候選廠站，再將實時數(shù)據(jù)中這些廠站中的開關(guān)、刀閘狀態(tài)與上一次在線安全穩(wěn)定評估的電網(wǎng)運行狀態(tài)相比，判斷廠站內(nèi)拓撲關(guān)系是否變化，如果沒有變化，則該廠站不再進行拓撲分析，如果有變化，則該廠站本次需要進行拓撲分析； 2)針對需要進行分析的廠站，基于圖論中深度優(yōu)先搜索算法、廠站內(nèi)設(shè)備間物理連接關(guān)系模型和實時數(shù)據(jù)，進行廠站內(nèi)部設(shè)備連接關(guān)系的拓撲分析，獲取設(shè)備間當前實際連接關(guān)系信息；對不需要進行分析的廠站，直接獲取上一次拓撲分析結(jié)果；匯總上述兩種情況的信息，最終形成所有預想拒動開關(guān)所屬廠站的內(nèi)部實際拓撲連接關(guān)系信息； 3)根據(jù)拒動開關(guān)信息和廠站內(nèi)部實際拓撲連接關(guān)系信息，先搜索與拒動開關(guān)直接相連的非開斷設(shè)備，然后再搜索與這些非開斷設(shè)備通過開關(guān)相連的所有非開斷設(shè)備，得到該開關(guān)拒動后的聯(lián)跳設(shè)備組合集； 4)針對故障起因設(shè)備和聯(lián)跳設(shè)備組合集，依據(jù)故障生成策略，自動生成面向在線安全穩(wěn)定分析的開關(guān)拒動風險預想故障，如果該故障不在預先設(shè)置的安全穩(wěn)定在線分析故障集中，則追加到安全穩(wěn)定在線分析的預想故障集中，作為經(jīng)驗預想故障集的補充，其中故障生成策略規(guī)則中的參數(shù)包括故障類型、故障相、保護動作時序、仿真時間、仿真步長、概率，保護動作時序的值根據(jù)電壓等級、設(shè)備類型和故障類型進行選取，各參數(shù)均可設(shè)置； 5)針對整合后的預想故障集，依據(jù)并行處理平臺的算例并行計算能力，按故障算例并行的方式，進行安全穩(wěn)定評估。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于電力系統(tǒng)在線安全穩(wěn)定評估的開關(guān)拒動故障模擬方法，其特征在于，步驟2)中進行廠站內(nèi)部設(shè)備連接關(guān)系的拓撲分析時，先按電壓等級將需要進行分析的廠站整理為以非開斷設(shè)備為節(jié)點、拓撲單元為支路的圖，其中拓撲單元為非開斷設(shè)備之間的一個接線單元；再應(yīng)用深度優(yōu)先搜索算法對整理后的圖遍歷來進行拓撲的分析，其中對于有母線的接線方式選取母線作為深度優(yōu)先搜索的起始節(jié)點開始遍歷，當搜索到的非開斷設(shè)備為母線或者無其他與之相連的非開斷設(shè)備時，則回到上一個被訪問的非開斷設(shè)備，直到所有的非開斷設(shè)備均已訪問，對于無母線的接線方式則選取發(fā)電機作為深度優(yōu)先搜索的起始節(jié)點，若既無母線又無發(fā)電機則選取任意線路端子作為遍歷的起始節(jié)點。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于電力系統(tǒng)在線安全穩(wěn)定評估的開關(guān)拒動故障模擬方法，其特征在于，步驟4)中設(shè)置故障生成策略規(guī)則中的參數(shù)時，故障起因設(shè)備的故障類型設(shè)為三相永久短路，開關(guān)拒動引起的聯(lián)跳設(shè)備的故障類型設(shè)為無故障跳開，保護動作時序取后備保護動作時間。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于電力系統(tǒng)在線安全穩(wěn)定評估的開關(guān)拒動故障模擬方法，其特征在于，步驟4)中在向安全穩(wěn)定在線分析的預想故障集中追加時，需要與預先設(shè)置的故障集進行詳細比較，比較內(nèi)容包括故障關(guān)聯(lián)事件的個數(shù)、故障關(guān)聯(lián)事件的間隔時間、故障關(guān)聯(lián)事件的屬性，其中故障關(guān)聯(lián)事件的屬性包括故障類型、故障相、故障時刻、故障元件類型、故障元件、故障側(cè)、故障位置、動作時刻，每項逐一比較，只要有一項不同，則認為故障不相同，進而將該故障追加到安全穩(wěn)定在線分析的預想故障集中。
全文摘要
用于電力系統(tǒng)在線安全穩(wěn)定評估的開關(guān)拒動故障模擬方法，屬于電力系統(tǒng)分析技術(shù)領(lǐng)域。該方法基于深度優(yōu)先搜索算法，利用了廠站內(nèi)設(shè)備間物理連接關(guān)系模型和實時數(shù)據(jù)，獲取廠站內(nèi)部設(shè)備間當前實際連接關(guān)系，快速識別開關(guān)拒動引起的聯(lián)跳設(shè)備組合集。針對故障起因設(shè)備、拒動開關(guān)和聯(lián)跳設(shè)備組合集，自動生成面向在線安全穩(wěn)定分析的開關(guān)拒動風險預想故障，按故障算例并行的方式，進行安全穩(wěn)定評估。該方法可自適應(yīng)電網(wǎng)運行方式變化，準確模擬開關(guān)拒動故障對電網(wǎng)運行的影響，為后續(xù)防范開關(guān)拒動引起的連鎖故障等風險提供了基礎(chǔ)條件。
文檔編號H02H7/00GK102638027SQ20121011196
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月17日
發(fā)明者劉韶峰, 唐建興, 孫斌, 李碧君, 林成, 汪馬翔, 王國松, 趙維興, 陳金, 馬明, 馬覃峰, 高昌培, 鮑顏紅 申請人:南京南瑞集團公司, 國網(wǎng)電力科學研究院, 貴州電網(wǎng)公司電力調(diào)度控制中心