一種基于潮流斷面的隱性故障風(fēng)險(xiǎn)評估方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于潮流斷面的隱性故障風(fēng)險(xiǎn)評估方法，所述方法包括：確定故障線路，查找故障線路輸電斷面，通過潮流計(jì)算得出關(guān)鍵輸電斷面集合；計(jì)算發(fā)生隱性故障的總損失負(fù)荷；確定隱性故障的脆弱性區(qū)域，計(jì)算關(guān)鍵輸電斷面集合中線路的隱性故障概率和隱性故障風(fēng)險(xiǎn)，通過實(shí)現(xiàn)隱性故障的風(fēng)險(xiǎn)的評估，有效避免了隱性故障事故所帶來的危害。
【專利說明】
-種基于潮流斷面的隱性故障風(fēng)險(xiǎn)評估方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種評估方法，具體設(shè)及一種基于潮流斷面的隱性故障風(fēng)險(xiǎn)評估方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，由區(qū)域電網(wǎng)互聯(lián)引起的大停電事故時(shí)有發(fā)生。根 據(jù)各次大停電事故的調(diào)查報(bào)告，隱性故障在大停電事故發(fā)展的各個(gè)階段都起著推波助欄的 作用，運(yùn)些大停電事故都與繼電保護(hù)系統(tǒng)中繼電器、直流回路等部分在正常工作、校準(zhǔn)或維 護(hù)期間未能檢測到隱性故障有著直接或間接的關(guān)系，因此繼電保護(hù)系統(tǒng)的隱性故障已經(jīng)成 為推動(dòng)連鎖故障發(fā)生的一個(gè)重要因素。
[0003] 隱性故障是指在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)下對系統(tǒng)沒有影響，只是當(dāng)系統(tǒng)（某些部 分）的狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，運(yùn)種故障就會(huì)被觸發(fā)，從而導(dǎo)致故障甚至連鎖故障發(fā)生的一種故 障。
[0004] 根據(jù)國內(nèi)外調(diào)查報(bào)告，導(dǎo)致隱性故障產(chǎn)生的原因大致分為兩類：1)軟件及定值錯(cuò) 誤，包括保護(hù)原理、動(dòng)作邏輯對系統(tǒng)的適應(yīng)能力不足，保護(hù)定值整定計(jì)算錯(cuò)誤和保護(hù)定值不 能適應(yīng)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)變化等原因；2)繼電保護(hù)系統(tǒng)硬件缺陷，包括保護(hù)裝置故障，通信系 統(tǒng)故障，保護(hù)直流回路故障，測量元件及各自的二次回路故障等。 陽〇化]目前，從運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)角度對隱性故障進(jìn)行研究是隱性故障研究較多的一個(gè)方向，但 是由于現(xiàn)有的隱性故障風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo)大多還是沿襲過去一般故障情況下的可靠性評估指 標(biāo)，并沒有在其中考慮隱性故障的發(fā)生機(jī)理，因此并不能完全準(zhǔn)確得對隱性故障的發(fā)生風(fēng) 險(xiǎn)進(jìn)行評估。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于潮流斷面的隱性故障風(fēng)險(xiǎn)評估方法， 從輸電斷面的多條線路中查找關(guān)鍵線路斷面，縮小了范圍；并提出隱性故障損失評估指標(biāo)， 從而實(shí)現(xiàn)隱性故障的風(fēng)險(xiǎn)的評估。
[0007] 本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0008] 一種基于潮流斷面的隱性故障風(fēng)險(xiǎn)評估方法，所述方法包括：
[0009] 確定故障線路，查找故障線路輸電斷面，通過潮流計(jì)算得出關(guān)鍵輸電斷面集合；
[0010] 計(jì)算發(fā)生隱性故障的總損失負(fù)荷；
[0011] 確定隱性故障脆弱性區(qū)域，計(jì)算關(guān)鍵輸電斷面集合中線路的隱性故障概率和隱性 故障風(fēng)險(xiǎn)。
[0012] 優(yōu)選的，所述確定故障線路，查找故障線路輸電斷面包括：將所述故障線路記作 Li,采用圖論法查找故障線路Li的輸電斷面；
[0013] 其中，所述故障線路輸電斷面為一組有功潮流方向相同且電氣距離相近的輸電線 路的集合。
[0014] 優(yōu)選的，所述關(guān)鍵輸電斷面集合為故障跳閩后輸電斷面內(nèi)的有功潮流大幅增加或 者越限的線路集合。
[0015] 優(yōu)選的，所述通過潮流計(jì)算得出關(guān)鍵輸電斷面集合包括，當(dāng)支路Li故障跳閩后，輸 電斷面集合內(nèi)線路1的過載風(fēng)險(xiǎn)數(shù)值為，其表達(dá)式為：
[0016]
U)
[0017] 式中，Wi為線路1上有功潮流增幅權(quán)重因子，W 2為線路1有功潮流越限的危險(xiǎn)程 度因子，巧為線路Li故障跳閩后支路1上流過的有功功率，為線路Li故障跳閩前支 路1上流過的有功功率，為支路1上的有功功率極限。
[0018] 進(jìn)一步地，當(dāng)整定條件為，所述支路1的有功潮流接近有功潮流限 值；
[0019] 其中，KzdJ為支路1的過載整定值。
[0020] 優(yōu)選的，計(jì)算發(fā)生隱性故障的總損失負(fù)荷P(i):
[0021] P(i) = 01口1+0 2口2+0 3口3 (2)
[0022] 式中：01，0 2, 0 3分別為對于一級，二級，S級負(fù)荷切除單位功率造成的損失負(fù)荷 加權(quán)因子；Pl, P2, Ps分別為隱性故障發(fā)生時(shí)損失的一級，二級，S級S種類型負(fù)荷；其中，所 述一級負(fù)荷對應(yīng)某一負(fù)荷供電線路均被切斷時(shí)損失的負(fù)荷；所述二級負(fù)荷對應(yīng)某臺(tái)發(fā)電機(jī) 相連的線路均被切斷時(shí)損失的負(fù)荷；所述=級負(fù)荷對應(yīng)系統(tǒng)潮流計(jì)算沒有可行解時(shí)通過調(diào) 整系統(tǒng)的有功出力來找到新的運(yùn)行平衡點(diǎn)時(shí)損失的負(fù)荷。
[0023] 優(yōu)選的，所述計(jì)算關(guān)鍵輸電斷面集合中線路的隱性故障概率和隱性故障風(fēng)險(xiǎn)包 括：設(shè)隱性故障E的脆弱性區(qū)域在故障線路上所占長度為所述關(guān)鍵輸電斷面集合中線 路發(fā)生隱性故障概率為Pe。
[0024] 進(jìn)一步地，隱性故障風(fēng)險(xiǎn)R的表達(dá)式為：
[00 巧]
(3)
[00%] 式中：Pe為隱性故障E發(fā)生的概率，1 e為隱性故障區(qū)域E在故障線路上所占長度， L為故障線路長度，P (i)為式（2)計(jì)算所得的總損失負(fù)荷。
[0027] 與現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明達(dá)到的有益效果是：
[0028] 現(xiàn)有隱性故障風(fēng)險(xiǎn)評估方法中采用的風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo)大多沿襲過去一般故障情況 下的可靠性評估指標(biāo)，并沒有在其中考慮隱性故障的發(fā)生機(jī)理，因此并不能完全準(zhǔn)確得對 隱性故障的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評估。而本專利從潮流斷面的角度對隱性故障的風(fēng)險(xiǎn)評估提出了 一種新的算法，該算法基于線路關(guān)鍵斷面的查找，從輸電斷面的多條線路中找出隱性故障 發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)較大的線路，從而可W有效縮小范圍，制定相應(yīng)的預(yù)警計(jì)劃并進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控，最大 程度上避免隱性故障所發(fā)生帶來的危害。
【附圖說明】
[0029] 圖1是本發(fā)明提供的基于潮流斷面的隱性故障的風(fēng)險(xiǎn)評估方法流程圖；
[0030] 圖2是本發(fā)明提供的線路潮流越限時(shí)保護(hù)的隱性故障特性示意圖；
[0031] 圖3是本發(fā)明提供的IE邸14節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)潮流圖；
[0032] 圖4是本發(fā)明提供的IE邸14節(jié)點(diǎn)狀態(tài)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0034] 如圖1所示，一種基于潮流斷面的隱性故障風(fēng)險(xiǎn)評估方法，所述方法包括：
[0035] 確定故障線路，查找故障線路輸電斷面，通過潮流計(jì)算得出關(guān)鍵輸電斷面集合；
[0036] 所述確定故障線路，查找故障線路輸電斷面包括：將所述故障線路記作Li,采用圖 論法查找故障線路Li的輸電斷面；
[0037] 其中，所述故障線路輸電斷面為一組有功潮流方向相同且電氣距離相近的輸電線 路的集合。
[0038] 實(shí)施例：確定網(wǎng)絡(luò)中支路2-3發(fā)生故障跳閩；采用基于圖論的方法對輸電斷面進(jìn) 行快速捜索；
[0039] 圖3可分為4個(gè)區(qū)：①區(qū)由發(fā)電機(jī)1供電：母線為1 ;②區(qū)由發(fā)電機(jī)1、2供電：母線 為2,4,5,7,9;@區(qū)由發(fā)電機(jī)1、2、3供電：母線為3;@區(qū)由發(fā)電機(jī)1、2、4供電：母線為6， 10 ~14。 W40] 分區(qū)之后的系統(tǒng)狀態(tài)圖如圖4所示，其中"0"表示一個(gè)區(qū)，將區(qū)與區(qū)之間的若干 線路定義為鏈。
[OOW 圖4所示系統(tǒng)包含了 3條鏈：鏈1連接①區(qū)和②區(qū)，由支路1-2,1-5組成；鏈2連 接②區(qū)和③區(qū)，由支路2-3,3-4組成；鏈3連接②區(qū)和④區(qū)，由支路5-6,9-10,9-14組成。 網(wǎng)絡(luò)中支路2-3發(fā)生故障跳閩時(shí)，該支路所在鏈為鏈2。 陽0創(chuàng)假設(shè)圖4對應(yīng)的鄰接矩陣為A (A中的非零元素為曰12、曰23、曰24)，路徑矩陣為S (S中 的非零元素為Si2、S23、S24)，將路徑矩陣S加上一個(gè)4 X 4的單位陣E得到矩陣Q，設(shè)Q,為Q 的第j列向量，則鏈2對應(yīng)的伴隨矩陣T可表示為
[0043]
(4) W44] 通過計(jì)算可知T中非零元素為t23與124,可得鏈2的輸電斷面由鏈2-3與鏈2-4組 成，進(jìn)而通過鏈與支路的對應(yīng)關(guān)系可得，故障跳閩支路2-3的輸電斷面所含的支路還包括 支路 3-4, 5-6,9-10,9-14。
[0045] 所述關(guān)鍵輸電斷面集合為故障跳閩后輸電斷面內(nèi)的有功潮流大幅增加或者越限 的線路集合。
[0046] 所述通過潮流計(jì)算得出關(guān)鍵輸電斷面集合包括，當(dāng)支路Li故障跳閩后，輸電斷面 集合內(nèi)線路1的巧裁風(fēng)除數(shù)估為，其表達(dá)式為：
[0047](1)
[0048] 巧甲，Wi刃巧蹄
1上巧功潮m堪I幅權(quán)重因子，W 2為線路1有功潮流越限的危險(xiǎn)程 度因子，為線路Li故障跳閩后支路1上流過的有功功率，巧?為線路Li故障跳閩前支 路I上流過的有功功率，Pl,m。、為支路I上的有功功率極限。 W例當(dāng)整定條件為馬A S餐d.,;時(shí)，所述支路1的有功潮流接近有功潮流限值；
[0050] 其中，KzdJ為支路1的過載整定值。
[0051] 實(shí)施例：如圖3所示，對支路2-3故障跳閩前后分別進(jìn)行潮流計(jì)算，并將所得潮流 值帶入式（1)，取Wi= W2= 0. 5,支路3-4, 5-6,9-10,9-14上的有功功率極限分別取為80MW， 80MW,20MW,20MW〇 陽化引可得各支路過載風(fēng)險(xiǎn)分別為町4,2 3= 2. 111，K 5 6,2 3= 0.291，K 9 10,2 3= 0.253， Kg 14,2 3= 0. 267?，F(xiàn)在取過載風(fēng)險(xiǎn)整定值K,d,2 3= 0. 5,所W進(jìn)一步可得支路2-3的關(guān)鍵輸 電斷面為12 3= 13-4}，即支路2-3故障跳閩后將會(huì)導(dǎo)致支路3-4中的隱性故障發(fā)生概率大 大增加。
[0053] 計(jì)算發(fā)生隱性故障的總損失負(fù)荷；計(jì)算發(fā)生隱性故障的總損失負(fù)荷P (i):
[0054] p(i) = 01口1+0 2?2+0 3口3 (2) 陽化5] 式中：0 1，0 2, 0 3分別為對于一級，二級，S級負(fù)荷切除單位功率造成的損失負(fù)荷 加權(quán)因子；Pl, P2, Ps分別為隱性故障發(fā)生時(shí)損失的一級，二級，S級S種類型負(fù)荷；其中，所 述一級負(fù)荷對應(yīng)某一負(fù)荷供電線路均被切斷時(shí)損失的負(fù)荷；所述二級負(fù)荷對應(yīng)某臺(tái)發(fā)電機(jī) 相連的線路均被切斷時(shí)損失的負(fù)荷；所述=級負(fù)荷對應(yīng)系統(tǒng)潮流計(jì)算沒有可行解時(shí)，通過 調(diào)整系統(tǒng)的有功出力來找到新的運(yùn)行平衡點(diǎn)時(shí)損失的負(fù)荷。
[0056] 圖3中，當(dāng)支路2-3和3-4均被切除時(shí)系統(tǒng)損失負(fù)荷為P a) = 96. 53麗。
[0057] 確定隱性故障的脆弱性區(qū)域，支路3-4的繼電保護(hù)系統(tǒng)隱性故障區(qū)域占支路2-3 線路長度的80% ;計(jì)算關(guān)鍵輸電斷面集合中線路的隱性故障概率和隱性故障風(fēng)險(xiǎn)。
[0058] 所述計(jì)算關(guān)鍵輸電斷面集合中線路的隱性故障概率和隱性故障風(fēng)險(xiǎn)包括：設(shè)隱性 故障E的脆弱性區(qū)域在故障線路上所占長度為1。，所述關(guān)鍵輸電斷面集合中線路發(fā)生隱性 故障概率為町。支路3-4發(fā)生隱性故障的概率為Fg旨=0. 042643。
[0059] 隱性故障風(fēng)險(xiǎn)R的表達(dá)式為：
[0060]
㈱
[0061] 式中：Pe為隱性故障E發(fā)生的概率，1 e為隱性故障區(qū)域E在故障線路上所占長度， L為故障線路長度，P (i)為式（2)計(jì)算所得的總損失負(fù)荷。將上述P (i)、1。/1、Fg帶入式 (3)，可得由于支路2-3故障跳閩引起其關(guān)鍵輸電斷面內(nèi)線路3-4的隱性故障被觸發(fā)的風(fēng)險(xiǎn) 為 R = 0. 8XF陰.XP(i) = 0. 8X0. 042643X96. 53 = 3. 293(MW)。
[0062] 最后應(yīng)當(dāng)說明的是：W上實(shí)施例僅用W說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，盡 管參照上述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然 可W對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何 修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于潮流斷面的隱性故障風(fēng)險(xiǎn)評估方法，其特征在于，所述方法包括： 確定故障線路，查找故障線路輸電斷面，通過潮流計(jì)算得出關(guān)鍵輸電斷面集合； 計(jì)算發(fā)生隱性故障的總損失負(fù)荷； 確定隱性故障脆弱性區(qū)域，計(jì)算關(guān)鍵輸電斷面集合中線路的隱性故障概率和隱性故障 風(fēng)險(xiǎn)。2. 如權(quán)利要求1所述的基于潮流斷面的隱性故障風(fēng)險(xiǎn)評估方法，其特征在于，所述確 定故障線路，查找故障線路輸電斷面包括：將所述故障線路記作Li,采用圖論法查找故障線 路Li的輸電斷面； 其中，所述故障線路輸電斷面為一組有功潮流方向相同且電氣距離相近的輸電線路的 隹乂 I=I O3. 如權(quán)利要求1所述的基于潮流斷面的隱性故障風(fēng)險(xiǎn)評估方法，其特征在于，所述關(guān) 鍵輸電斷面集合為故障跳閩后輸電斷面內(nèi)的有功潮流大幅增加或者越限的線路集合。4. 如權(quán)利要求1所述的基于潮流斷面的隱性故障風(fēng)險(xiǎn)評估方法，其特征在于，所述通 過潮流計(jì)算得出關(guān)鍵輸電斷面集合包括，當(dāng)支路Li故障跳閩后，輸電斷面集合內(nèi)線路1的 過載風(fēng)險(xiǎn)數(shù)值為馬A，其表達(dá)式為：(1) 式中，Wi為線路1上有功潮流增幅權(quán)重因子，W 2為線路1有功潮流越限的危險(xiǎn)程度因 子，巧> 為線路Li故障跳閩后支路1上流過的有功功率，巧W為線路Li故障跳閩前支路1 上流過的有功功率，Pl,m。、為支路1上的有功功率極限。5. 如權(quán)利要求4所述的基于潮流斷面的隱性故障風(fēng)險(xiǎn)評估方法，其特征在于，當(dāng)整定 條件為K ,41時(shí)，所述支路1的有功潮流接近有功潮流限值； 其中，K.d,i為支路1的過載整定值。6. 如權(quán)利要求1所述的基于潮流斷面的隱性故障風(fēng)險(xiǎn)評估方法，其特征在于，計(jì)算發(fā) 生隱性故障的總損失負(fù)荷P(i): P(i) = 01口1+0 2?2+0 3口3 (2) 式中：01，0 2, 0 3分別為對于一級，二級，=級負(fù)荷切除單位功率造成的損失負(fù)荷加權(quán) 因子；Pl, P2, Ps分別為隱性故障發(fā)生時(shí)損失的一級，二級，立級立種類型負(fù)荷；其中，所述一 級負(fù)荷對應(yīng)某一負(fù)荷供電線路均被切斷時(shí)損失的負(fù)荷；所述二級負(fù)荷對應(yīng)某臺(tái)發(fā)電機(jī)相連 的線路均被切斷時(shí)損失的負(fù)荷；所述=級負(fù)荷對應(yīng)系統(tǒng)潮流計(jì)算沒有可行解時(shí)通過調(diào)整系 統(tǒng)的有功出力來找到新的運(yùn)行平衡點(diǎn)時(shí)損失的負(fù)荷。7. 如權(quán)利要求1所述的基于潮流斷面的隱性故障風(fēng)險(xiǎn)評估方法，其特征在于，所述計(jì) 算關(guān)鍵輸電斷面集合中線路的隱性故障概率和隱性故障風(fēng)險(xiǎn)包括：設(shè)隱性故障E的脆弱性 區(qū)域在故障線路上所占長度為1。，所述關(guān)鍵輸電斷面集合中線路發(fā)生隱性故障概率為町。8. 如權(quán)利要求7所述的基于潮流斷面的隱性故障風(fēng)險(xiǎn)評估方法，其特征在于，隱性故 障風(fēng)險(xiǎn)R的表達(dá)式為：餅 式中：Pe為隱性故障E發(fā)生的概率，I e為隱性故障區(qū)域E在故障線路上所占長度，L為 故障線路長度，p(i)為式（2)計(jì)算所得的總損失負(fù)荷。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK105988042SQ201510039049
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年1月27日
【發(fā)明人】李仲青, 李永麗, 郭雅蓉, 羅泳, 王興國, 郭小茜
【申請人】國家電網(wǎng)公司, 中國電力科學(xué)研究院, 天津大學(xué), 國網(wǎng)天津市電力公司