适用于全过程仿真的电网严重故障相继开断扰动设置方法技术

本发明专利技术提供一种适用于全过程仿真的电网严重故障相继开断扰动设置方法，包括以下步骤：基于三维时间相关运行要素分析，确定电网严重故障仿真计算方式边界条件；基于故障后果场景类型遍历，选择故障场景类型；结合重大运行要素变化相关性分析，选择组合排序故障元件；进行严重故障强度的反馈调整。本发明专利技术既能全面有效评估和反映电网特定重大运行要素变化相关的可能引发大停电的系统潜在问题，同时又可以有效缩减分析的故障样本空间，为电网实际运行调度提供了严重故障离线分析的有效实现途径。

【技术实现步骤摘要】
适用于全过程仿真的电网严重故障相继开断扰动设置方法
本专利技术涉及一种设置方法，具体涉及一种适用于全过程仿真的电网严重故障相继开断扰动设置方法。
技术介绍
《电力系统安全稳定控制技术导则》对电力系统承受大扰动能力的安全稳定标准分成了三级：第一级标准是保持稳定运行和电网的正常供电；第二级标准是保持稳定运行，但允许损失部分负荷；第三级标准是当系统不能保持稳定运行时，必须防止系统崩溃并尽量减少负荷损失。与三级安全稳定标准对应的是包括单一故障、单一严重故障和多重严重故障在内的不同严重程度的三类故障。其中单一严重故障包括：单回线单相永久性故障重合不成功或无故障三相断开不重合、任意母线故障、同杆并架双回线异名两相同时发生单相接地故障重合不成功后双回线三相同时跳开、直流输电线路双极故障。多重严重故障包括：故障时开关拒动、故障时继电保护、自动装置误动或拒动、自动调节装置失灵、多重故障、失去大容量发电厂、其他偶然因素。导则对严重故障的具体故障形式做出了明确的说明，但严重故障的其他一些要素：如时间要素(同时发生或相继开断)、因果关系要素(相继开断是否存在因果联系)等却未作说明。在实际应用中，由于缺乏对严重故障具体形式的描述和限定，故障样本空间往往会存在维数灾问题。在与工程领域相关的实际仿真计算中，为避免分析过于庞大的故障集，往往会根据实际运行经验和问题需求，选择特定的严重故障形式进行仿真分析，这提高了分析问题的针对性，但却无法保证对电网问题的全面覆盖。近年来，世界各国电力系统电网互联加强以及电力系统的运营模式由传统的垄断经营逐步向电力市场转变等变化趋势，给电网发展带来新的机遇的同时也给电网安全稳定运行带来了新的压力。这些因素的交织使得世界范围内大停电事故频频发生。与此同时，电力系统大停电的故障表现形式也发生了改变。在现代电力系统中，单一故障对系统的影响越来越小。近年所发生的大停电通常与一系列相继开断故障联系在一起。表现为初始扰动后，系统结构或状态发生改变，引起潮流、电压和频率等电气量等的长期变化过程，形成相继开断并最终形成大停电事故。因此，迫切需要能够在较长时间尺度范围内研究和分析这种非线性超大规模电力系统动态特性机理、严重事故特征的动态稳定仿真技术。近年全过程仿真程序的开发及应用为长时间尺度内的电网严重故障分析提供了新的有力工具。它可以实现电力系统多重连锁反应故障后的全动态过程模拟，研究事故本质原因以及防止连锁故障引起大面积停电等反事故措施。威胁电网安全的故障特征的变化，不仅需要新的研究工具，也需要与之相适应的严重故障扰动设置方法。因此，如何针对当前可能威胁电网安全，造成大停电事故的电网严重故障新变化，结合电网运行的实际问题和现实需要，构造适用于全过程仿真的严重故障扰动设置方法，对于开展电网全时间尺度上的相继开断严重故障分析，防控全网范围内的大停电事故意义重大。由于电网中导致大停电事故发生的往往是相继开断型严重故障，而非简单的多重故障。因此国内外学术界对大电网的严重故障形式，尤其是其中存在因果联系的相继开断故障的故障发生、发展形式进行了重点研究，从元件、系统动态特性及电网拓扑、复杂理论等角度引入了元件级联失效模型、最优潮流连锁停电模型、小世界网络模型以及传统电网连锁故障事故链模型等，相关研究成果从某种程度上或某些方面揭示了故障发展并扩大的可能路径和过程场景，有助于电网应对措施的采取。但这些研究所构筑的故障场景仍存在样本空间过大的问题，而且由于为研究连锁故障而引入的相关模型和理论虽与电力系统有一定的相似性，但有些与电网实际也存在明显的差异性，同时与庞大而复杂的电力系统相比，相关模型和理论仍过于简单。这导致部分研究成果对实际电网运行的指导意义仍有待提高。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供一种适用于全过程仿真的电网严重故障相继开断扰动设置方法，既能全面有效评估和反映电网特定重大运行要素变化相关的可能引发大停电的系统潜在问题，同时又可以有效缩减分析的故障样本空间，为电网实际运行调度提供了严重故障离线分析的有效实现途径。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采取如下技术方案：本专利技术提供一种适用于全过程仿真的电网严重故障相继开断扰动设置方法，所述方法包括以下步骤：步骤1：基于三维时间相关运行要素分析，确定电网严重故障仿真计算方式边界条件；步骤2：基于故障后果场景类型遍历，选择故障场景类型；步骤3：结合重大运行要素变化相关性分析，选择组合排序故障元件；步骤4：进行严重故障强度的反馈调整。所述步骤1中，定义用于严重故障分析的典型运行方式为向量M，以向量OTB表示三维时间相关运行要素中的电网以往运行经验要素，以向量OTN表示三维时间相关运行要素中的电网当前运行特点要素，以向量OTF表示三维时间相关运行要素中的电网未来重大运行变化要素，则存在如下函数关系：m＝f(otb,otn,otf)其中，m，otb，otn，otf分别表示向量M，OTB，OTN和OTF的具体元素，即存在m∈M，otb∈OTB，otn∈OTN，otf∈OTF；基于三维时间相关运行要素向量OTB，OTN和OTF的不同取值，得到用于严重故障分析的典型运行方式m。所述步骤2中，以向量A表示电网结构严重破坏故障后果场景，以向量B表示电网电气联系严重削弱故障后果场景，以向量C表示电网有功严重不平衡故障后果场景，以向量D表示电网无功严重不平衡故障后果场景，则四种后果场景的组合情况的组合情况共有16种，设故障类型集合为X，则有：X＝[A,B,C,D,...,Ei,...]其中，Ei为A、B、C、D四种故障后果场景向量的可能组合，共12种，即1≤i≤12。所述步骤3包括以下步骤：步骤3-1：对故障类型集合X中的具体元素继续遍历，只有当具体元素满足任一遍历条件，该具体元素才保留成为有效元素；所有有效的具体元素构成的故障类型集定义为重大运行要素相关性故障类型集X[RELATED]；遍历条件包括某重大运行变化要素是否参与故障扰动和该重大运行变化要素是否处于故障后果场景中；步骤3-2：在根据《电力系统安全稳定控制技术导则》选取某具体故障形式基础上，设定所需要研究的故障最大重数N，按照能形成X[RELATED]中具体元素的所需故障重数从少到多进行严重故障的组合，即可以确定各具体严重故障涉及的特定元件，得到确定的严重故障集X[RELATED，ELEMENT]。所述步骤4中，对X[RELATED，ELEMENT]]中所有元素通过电力系统全过程动态仿真程序PSD-FDS进行仿真计算，如出现直接导致功角失稳的情况，表明所设扰动强度过大，则可调整具体严重故障的强度，将相关故障形式设为无故障开断，得到反馈调整后的最终严重故障集X[RELATED，ELEMENT，FEEDBACK]。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术所提的应对电网重大运行要素变化的严重故障相继开断扰动设置，为全面有效的分析电网重大运行要素变化带来的系统潜在问题，提供了一种具有良好可操作性，同时又可很好适应不同实际电网的实际情况和实际需求的电网严重故障相继开断扰动设置方法。应用该该方法即可有针对性的全面评估电网潜在问题，又可在很大程度上避免传统严重故障扰动设置存在的维数灾及与电网实际结合不紧密的缺点。附图说明图1是适用本文档来自技高网...

【技术保护点】
适用于全过程仿真的电网严重故障相继开断扰动设置方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤1：基于三维时间相关运行要素分析，确定电网严重故障仿真计算方式边界条件；步骤2：基于故障后果场景类型遍历，选择故障场景类型；步骤3：结合重大运行要素变化相关性分析，选择组合排序故障元件；步骤4：进行严重故障强度的反馈调整。

【技术特征摘要】
1.适用于全过程仿真的电网严重故障相继开断扰动设置方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤1：基于三维时间相关运行要素分析，确定电网严重故障仿真计算方式边界条件；步骤2：基于故障后果场景类型遍历，选择故障场景类型；步骤3：结合重大运行要素变化相关性分析，选择组合排序故障元件；步骤4：进行严重故障强度的反馈调整；所述步骤1中，定义用于严重故障分析的典型运行方式为向量M，以向量OTB表示三维时间相关运行要素中的电网以往运行经验要素，以向量OTN表示三维时间相关运行要素中的电网当前运行特点要素，以向量OTF表示三维时间相关运行要素中的电网未来重大运行变化要素，则存在如下函数关系：m＝f(otb,otn,otf)其中，m，otb，otn，otf分别表示向量M，OTB，OTN和OTF的具体元素，即存在m∈M，otb∈OTB，otn∈OTN，otf∈OTF；基于三维时间相关运行要素向量OTB，OTN和OTF的不同取值，得到用于严重故障分析的典型运行方式m。2.根据权利要求1所述的适用于全过程仿真的电网严重故障相继开断扰动设置方法，其特征在于：所述步骤2中，以向量A表示电网结构严重破坏故障后果场景，以向量B表示电网电气联系严重削弱故障后果场景，以向量C表示电网有功严重不平衡故障后果场景，以向量D表示电网无功严重不平衡故障后果场景，则四种后果场景的组合情况的组合情况共有16种，设故障类型集合为X，则有：X＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁剑，马世英，宋云亭，郑超，高建涛，吴国旸，秦晓辉，李媛媛，
申请(专利权)人：国家电网公司，中国电力科学研究院，国网四川省电力公司，
类型：发明
国别省市：北京;11