一种电力系统高风险连锁故障事故链搜索方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电力系统高风险连锁故障事故链搜索方法。目前基于复杂网络理论的事故链模型忽略了电气特性、运行特性以及潮流特性等电网独有的特征，并不完全适用于电网的安全稳定分析与控制。本发明专利技术基于事故链模型，考虑现有二、三道防配置情况，提出了关键元件保护控制动作评估指标，用于量化关键元件保护控制的不确定性因素，计算在临界情况下关键元件保护控制的动作概率，确定连锁故障事故链的后续事件；此外，根据保护控制动作概率及其动作后所需的控制代价，评估事故链的风险，筛选高风险连锁故障事故链，为预防连锁故障大停电提供分析基础。

【技术实现步骤摘要】
一种电力系统高风险连锁故障事故链搜索方法
本专利技术属于电力系统自动化
，具体而言是一种电力系统高风险连锁故障事故链搜索方法。
技术介绍
近年来，国内外发生了多起电力系统大停电事故，如2003年发生了美加大停电事故、西欧大停电事故和意大利大停电事故；2009年、2011年巴西先后发生了大停电事故；更为严重的是，2012年夏季印度连续发生了两起大停电事故；而就在2015年3月31日土耳其突发了一场大停电事故。我国虽然没有发生过上述特别严重的大停电事故，但也曾发生数起由连锁故障引发的局部地区停电事故，如2006年的7月1日发生的华中电网停电事故。这些大停电事故对人民的日常生活和经济造成了非常严重的影响，甚至威胁着社会稳定。以往分析表明在大停电事故的发展过程中往往伴随着连锁故障，连锁故障为大停电的发生起着推波助澜的作用。按照墨菲定律，如果某一事件存在发生的可能性，尽管可能性或许很低，但在某一情况下一定会发生。同理，虽然发生连锁故障大停电属于极小概率事件，可一旦发生其直接损失巨大，间接损失更是难以估量。因此，有必建立适当的连锁故障模型，深入研究连锁故障的演化机理，掌握连锁故障的发展规律。目前，已有的连锁故障分析模型种类繁多，功能各异。根据建模的出发点不同可将电力系统连锁故障分析模型大致分为基于潮流/稳定计算的研究方法和基于网络拓扑的研究方法两大类。其中，基于潮流/稳定计算的研究方法主要包括复杂系统自组织临界性的相关研究和连锁故障模式搜索策略研究两个方面；基于网络拓扑的研究方法主要利用复杂网络理论，结合电网自身特点从电网全局的角度对电网的连锁故障进行研究，寻求连锁故障发生的结构根源。基于复杂系统自组织临界性研究的模型可揭示连锁故障发生的机理，量化连锁故障发生的风险，但无法详细模拟连锁故障反应机制，难以给运行、规划人员提供决策信息；模式搜索策略，可直观地表达连锁故障事件的发展路径和最终结果；事故链模型不仅可以研究大停电的宏观现象，也能详细的模拟连锁故障反应机制，为连锁故障控制研究提供了一个可工程应用的方法，但其在后续环节的确定和计算速度上还需改进；基于复杂网络理论的模型可从全局对系统总体行为进行分析，但是一般忽略了电气特性、运行特性以及潮流特性等电网独有的特征，并不完全适用于电网的安全稳定分析与控制。
技术实现思路
为克服传统连锁故障搜索方法难以计及保护控制的不确定性，本专利技术提供一种电力系统高风险连锁故障事故链搜索方法，该方法基于事故链模型，在时域仿真的过程中，通过关键元件保护控制动作评估指标量化保护控制的不确定性，确定连锁故障事故链的后续事件及其概率，以搜索高风险连锁故障事故链。本专利技术采用以下技术方案实现：一种电力系统高风险连锁故障事故链搜索方法，其包括如下步骤：1)根据电网实时工况数据，确定初始事件集(如重要主变N-1、N-2故障，关键输电线路N-1、N-2以及三相短路单相拒动故障等)；2)从初始事件集中的某一初始事件出发，采用时域仿真分析，判断负荷损失量是否超出所设定的门槛值，若超出，进入步骤5)，否则进入步骤3)；3)判断是否有保护控制动作，若有保护控制动作则将该保护控制动作作为下一事件，进入步骤2)，否则进入步骤4)；4)计算关键元件保护控制动作评估指标及其相应的动作概率，若关键元件保护控制动作评估指标小于所设定的门槛值，则选取评估指标值最小的保护控制动作为下一事件，进入步骤2)，否则进入步骤5)；5)计算并判断当前事故链的风险值是否大于所设定的门槛值，若大于则保存该事故链，进入步骤6)，否则直接进入步骤6)；6)判断事故链搜索是否结束，若结束则输出事故链集，结束本方法，否则进入步骤1)选择下一初始事件继续进行事故链搜索。进一步地，所述步骤4)中，关键元件保护控制动作评估指标的计算公式如下：λ＝[Ee-(Ec-kTc)]*100％其中，Ee为动态过程中所监测电气量的最大/最小值，Ec和Tc分别为保护控制动作门槛值和允许持续的时间，k为将电气量偏移持续时间换算成电气量的折算因子。进一步地，所述步骤4)中，关键元件保护控制动作概率的计算公式为：其中，λ为保护控制动作评估指标，λref为保护控制动作设定的门槛值；p为保护控制动作发生隐性故障的概率，不考虑隐性故障时取0；P为保护控制动作正确动作的概率，不考虑隐性故障时取1，p值和P值通过统计数据获取。进一步地，所述步骤5)中，当前事故链风险值的计算公式为：其中，P(di|d1d2…di-1)为第i级事件发生的条件概率，Ci为第i级事件发生后的控制代价。上述技术方案的进一步地在于：所述步骤4)中，关键元件保护控制动作评估指标及其相应的动作概率计算方法如下：1)关键元件保护控制动作评估指标电力系统中保护或控制装置动作判据一般为(Ec,Tc)，Ec为保护控制装置电气量门槛值，一般可为电压、电流、频率和有功功率等，Tc为允许持续的时间。利用时域仿真就可以准确模拟保护和控制装置的动作情况，搜索事故链。但一般只能确定性的模拟保护与自动装置动作与否，很难考虑一些不确定性的因素。比如某关键断面装有低压解列装置，上一级事件可能造成该关键断面电压跌落，若电压跌落接近但是没有超过低压解列装置所设置的定值时，解列装置不动作，且其他保护或者安自装置无动作，此时系统到达一个新的平衡点，事故链仿真结束。而事实上当电压跌落接近低压解列装置所设置的定制时，会有一定的概率动作且动作概率与电压跌落情况成正比，因此根据连锁故障分析思想，需要进一步对该低压解列装置动作进行后的情况进行仿真分析。为量化保护控制的动作情况，本专利技术将保护控制装置动作的二维判据用一维指标表示，即关键元件保护控制动作评估指标，其计算公式如下：λ＝[Ee-(Ec-kTc)]*100％(1)其中，Ee为动态过程中所监测的电气量最大/最小值(可以是电压、电流、有功功率、频率等电气量)，Ec和Tc分别为保护控制装置动作门槛值和允许持续的时间，k为把电气量偏移持续时间换算成电气量的折算因子。λ为不同值时，其表示的物理含义如下：λ＞0，表示保护控制装置不满足动作条件，且远离动作边界；λ≈0接近于0，表示保护控制装置处于临界动作状态；λ＜0，表示保护控制装置满足动作条件。2)关键元件保护控制动作概率根据上述分析以及保护控制动作评估指标，可得关键元件保护控制动作概率计算公式为：其中，λ为保护控制动作评估指标值，λref为保护动作设定的门槛值，p为保护发生隐性故障的概率(不考虑隐性故障时取0)，P为保护正确动作的概率(不考虑隐性故障时取1)，p和P值可以通过统计数据获取。上述技术方案的进一步在于：所述步骤5)中，当前事故链风险值的计算方法如下：若当前事故链共发展到第m级，则该事故链的风险值计算公式为：其中，P(di|d1d2…di-1)为第i级事件发生的条件概率，Ci为第i级事件发生后的控制代价。本专利技术具有的有益效果如下：本专利技术基于事故链模型，考虑现有二、三道防配置情况，提出了关键元件保护控制动作评估指标，用于量化关键元件保护控制的不确定性因素，计算在临界情况下关键元件保护控制的动作概率，确定连锁故障事故链的后续事件；此外，根据保护控制动作概率及其动作后所需的控制代价，评估事故链的风险，筛选高风险连锁故障事故链，为预防连锁故障大停电提本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力系统高风险连锁故障事故链搜索方法，其包括如下步骤：1)根据电网实时工况数据，确定初始事件集；2)从初始事件集中的某一初始事件出发，采用时域仿真分析，判断负荷损失量是否超出所设定的门槛值，若超出，进入步骤5)，否则进入步骤3)；3)判断是否有保护控制动作，若有保护控制动作则将该保护控制动作作为下一事件，进入步骤2)，否则进入步骤4)；4)计算关键元件保护控制动作评估指标及其相应的动作概率，若关键元件保护控制动作评估指标小于所设定的门槛值，则选取评估指标值最小的保护控制动作为下一事件，进入步骤2)，否则进入步骤5)；5)计算并判断当前事故链的风险值是否大于所设定的门槛值，若大于则保存该事故链，进入步骤6)，否则直接进入步骤6)；6)判断事故链搜索是否结束，若结束则输出事故链集，结束本方法，否则进入步骤1)选择下一初始事件继续进行事故链搜索。

【技术特征摘要】
1.一种电力系统高风险连锁故障事故链搜索方法，其包括如下步骤：1)根据电网实时工况数据，确定初始事件集；2)从初始事件集中的某一初始事件出发，采用时域仿真分析，判断负荷损失量是否超出所设定的门槛值，若超出，进入步骤5)，否则进入步骤3)；3)判断是否有保护控制动作，若有保护控制动作则将该保护控制动作作为下一事件，进入步骤2)，否则进入步骤4)；4)计算关键元件保护控制动作评估指标及其相应的动作概率，若关键元件保护控制动作评估指标小于所设定的门槛值，则选取评估指标值最小的保护控制动作为下一事件，进入步骤2)，否则进入步骤5)；5)计算并判断当前事故链的风险值是否大于所设定的门槛值，若大于则保存该事故链，进入步骤6)，否则直接进入步骤6)；6)判断事故链搜索是否结束，若结束则输出事故链集，结束本方法，否则进入步骤1)选择下一初始事件继续进行事故链搜索。2.根据权利要求1所述的电力系统高风险连锁故障事故链搜索方法，其特征在于，所述步骤4)中，关键元件保护控制动作评估指标的计算公式如下：λ＝[Ee-(Ec-kTc)]*100％，其中，Ee为动态过程中所监测电气量的最大/最小值，Ec和Tc分...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌卫家，黄晓明，周野，孙维真，楼伯良，叶琳，邓晖，薛峰，宋晓芳，华文，黄弘扬，赵一琰，卢岑岑，杨滢，张静，周正阳，王龙飞，
申请(专利权)人：国网浙江省电力公司电力科学研究院，国家电网公司，国网浙江省电力公司，国电南瑞科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33