電網(wǎng)預(yù)想故障集自動(dòng)生成方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電網(wǎng)預(yù)想故障集自動(dòng)生成方法及系統(tǒng)，該方法包括以下步驟：1、設(shè)定預(yù)想故障集的預(yù)想故障深度和故障影響域的潮流轉(zhuǎn)移閥值；2、對電網(wǎng)進(jìn)行分區(qū)；3、對各分區(qū)進(jìn)行N-1預(yù)想故障分析：將每個(gè)預(yù)想開斷設(shè)備及開斷前后潮流轉(zhuǎn)移超過潮流轉(zhuǎn)移閥值的支路加入到故障影響域中，形成N-1故障影響域；分析所有N-1故障影響域，合并重疊的故障影響域，生成N-2預(yù)想故障集；4、根據(jù)預(yù)想故障深度，循環(huán)計(jì)算N-m故障影響域，并據(jù)此生成多重預(yù)想故障集；5、匯總各分區(qū)的多重預(yù)想故障集，形成全網(wǎng)的多重預(yù)想故障集。該方法及系統(tǒng)不僅有利于提高預(yù)想故障分析的效果，而且有效地控制了多重故障集的規(guī)模，計(jì)算效率高，使用效果好。
【專利說明】電網(wǎng)預(yù)想故障集自動(dòng)生成方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電網(wǎng)安全分析【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體的說，涉及一種電網(wǎng)預(yù)想故障集自動(dòng)生成方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]為了提高電網(wǎng)的安全性與可靠性，需要對電網(wǎng)進(jìn)行安全分析。安全分析主要包括靜態(tài)安全分析與動(dòng)態(tài)安全分析。目前，靜態(tài)安全分析的主要手段是通過設(shè)置預(yù)想故障集，對預(yù)想故障集進(jìn)行評定的方法來分析電網(wǎng)所處的狀態(tài)，從而為采取相應(yīng)的控制措施提供依據(jù)?？芍?，預(yù)想故障集在電網(wǎng)靜態(tài)安全分析中處于重要的地位，其有效性直接影響到靜態(tài)安全分析的效果。
[0003]由于電網(wǎng)元件的數(shù)量龐大，以及電網(wǎng)故障的復(fù)雜性及多樣性，目前，預(yù)想故障集的選取主要包含N-1開斷及同桿線路開斷兩種類型，這種方式存在以下問題:
1、隨著電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的不斷加強(qiáng)，大多電網(wǎng)本身就能夠承受N-1開斷的需要，除個(gè)別元件夕卜，絕大多數(shù)單重元件的開斷，對電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的影響并不大，基本上不會(huì)造成系統(tǒng)其它元件的越限，因此，基于N-1的預(yù)想故障分析的必要性隨著網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的不斷強(qiáng)化而越來越弱。
[0004]2、與單一元件的故障比較起來，多重元件故障給系統(tǒng)造成的危害更大，特別是N-2故障的發(fā)生，對系統(tǒng)影響更加顯著。而目前的預(yù)想故障中僅包含同桿線路故障，而大量的非同桿線路故障并沒有包含在內(nèi)，預(yù)想故障分析的效果有待提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種電網(wǎng)預(yù)想故障集自動(dòng)生成方法及系統(tǒng)，該方法及系統(tǒng)不僅有利于提高預(yù)想故障分析的效果，而且計(jì)算效率高，使用效果好。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種電網(wǎng)預(yù)想故障集自動(dòng)生成方法，包括以下步驟:
(1)設(shè)定預(yù)想故障集的預(yù)想故障深度和故障影響域的潮流轉(zhuǎn)移閥值；
(2)對電網(wǎng)進(jìn)行分區(qū)；
(3)對各分區(qū)進(jìn)行N-1預(yù)想故障分析:將每個(gè)預(yù)想開斷設(shè)備及開斷前后潮流轉(zhuǎn)移超過潮流轉(zhuǎn)移閥值的支路加入到故障影響域中，形成N-1故障影響域；分析所有N-1故障影響域，合并重疊的故障影響域，生成N-2預(yù)想故障集；
(4)根據(jù)預(yù)想故障深度，循環(huán)計(jì)算N-m故障影響域，并據(jù)此生成多重預(yù)想故障集；
(5)匯總各分區(qū)的多重預(yù)想故障集，形成全網(wǎng)的多重預(yù)想故障集。
[0007]進(jìn)一步的，基于分區(qū)進(jìn)行預(yù)想故障分析，并通過故障影響域控制多重故障集的規(guī)模。
[0008]進(jìn)一步的，基于支路對電網(wǎng)進(jìn)行分區(qū)，每條支路只屬于一個(gè)分區(qū)，分區(qū)與分區(qū)之間僅存在公共的節(jié)點(diǎn)，不存在公共的邊。
[0009]本發(fā)明還提供一種電網(wǎng)預(yù)想故障集自動(dòng)生成系統(tǒng)，包括:
預(yù)設(shè)單元，用于對預(yù)想故障集的預(yù)想故障深度和故障影響域的潮流轉(zhuǎn)移閥值進(jìn)行設(shè)
定;
分區(qū)單元，用于根據(jù)支路分區(qū)原則，對電網(wǎng)進(jìn)行分區(qū)；
計(jì)算單元，用于對各分區(qū)進(jìn)行N-1預(yù)想故障分析，計(jì)算N-1故障影響域，并生成N-2預(yù)想故障集，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)預(yù)想故障深度，計(jì)算多重故障影響域，生成多重預(yù)想故障集；
匯總單元，用于對所有分區(qū)的多重預(yù)想故障集進(jìn)行匯總；
展示單元，用于展示包括N-1預(yù)想故障集、N-2預(yù)想故障集的多重預(yù)想故障集。
[0010]本發(fā)明的有益效果是，可以在N-1的基礎(chǔ)上，生成包含多重故障的預(yù)想故障集，不僅包含N — I故障及同桿故障，而且包含了除同桿線路故障之外的其它多重故障，并有效地控制了故障集的規(guī)模，解決了多重預(yù)想故障選取時(shí)的故障數(shù)量級(jí)極劇增大所引起的計(jì)算效率問題，使電網(wǎng)靜態(tài)安全分析更加全面，有效地解決了 N-1分析的不足，實(shí)用性更高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的分區(qū)原理圖。
[0012]圖2是本發(fā)明實(shí)施例的方法實(shí)流流程圖。
[0013]圖3是本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0015]本發(fā)明電網(wǎng)預(yù)想故障集自動(dòng)生成方法，包括以下步驟:
(O設(shè)定預(yù)想故障集的預(yù)想故障深度和故障影響域的潮流轉(zhuǎn)移閥值；
(2)對電網(wǎng)進(jìn)行分區(qū)；
(3)對各分區(qū)進(jìn)行N-1預(yù)想故障分析:將每個(gè)預(yù)想開斷設(shè)備及開斷前后潮流轉(zhuǎn)移超過潮流轉(zhuǎn)移閥值的支路加入到故障影響域中，形成N-1故障影響域；分析所有N-1故障影響域，合并重疊的故障影響域，生成N-2預(yù)想故障集；
(4)根據(jù)預(yù)想故障深度，循環(huán)計(jì)算N-m故障影響域，并據(jù)此生成多重預(yù)想故障集，其中m=3，4，….，η ;
(5)匯總各分區(qū)的多重預(yù)想故障集，形成全網(wǎng)的多重預(yù)想故障集。
[0016]在本發(fā)明中，基于分區(qū)進(jìn)行預(yù)想故障分析，并通過故障影響域控制多重故障集的規(guī)模。不同于傳統(tǒng)的基于節(jié)點(diǎn)的分區(qū)模式，本發(fā)明基于支路對電網(wǎng)進(jìn)行分區(qū)，每條支路只屬于一個(gè)分區(qū)，分區(qū)與分區(qū)之間僅存在公共的節(jié)點(diǎn)，不存在公共的邊。
[0017]電網(wǎng)多重預(yù)想故障選擇時(shí)最困難的地方是故障規(guī)模隨著故障重?cái)?shù)的增多而極劇增大，從而使得預(yù)想故障集太大而無法全部分析。以一個(gè)具有100個(gè)節(jié)點(diǎn)(母線)的小電網(wǎng)來算，考慮到節(jié)點(diǎn)開斷與線路開斷，其單一元件開斷，即單重故障(N-1)的數(shù)量為1000個(gè)。而雙重故障(Ν-2)，即兩個(gè)元件開斷故障同時(shí)開斷，其故障數(shù)量極劇增大，達(dá)到約200萬個(gè)，考慮到三重故障并發(fā)的情況，其三重故障總體數(shù)量將達(dá)到約40億個(gè)?？梢钥闯?，依靠故障組合的方法對所有的故障集進(jìn)行選取，然后再進(jìn)行一一過濾的計(jì)算方法實(shí)際上很難行得通，這也是為什么現(xiàn)有的基于預(yù)想故障集只進(jìn)行N-1計(jì)算，而并不進(jìn)行N-2或N-3計(jì)算的內(nèi)在原因。
[0018]為了有效減少多重故障選取時(shí)所引起的故障數(shù)量極劇增大的問題，必須對多重故障集進(jìn)行過濾，抽取出有實(shí)際意義、對電網(wǎng)安全有較大影響的預(yù)想故障。為此，需要重點(diǎn)考慮兩個(gè)方面的因素來縮小預(yù)想故障的規(guī)模，一是對電網(wǎng)進(jìn)行分區(qū)，二是考慮故障影響域。
[0019]電網(wǎng)分區(qū)能保證一個(gè)區(qū)內(nèi)的故障對區(qū)外設(shè)備的影響幾乎可以忽略不計(jì)，這樣在對某一區(qū)內(nèi)的故障進(jìn)行分析時(shí)就不需要考慮區(qū)外的故障情況，從而提高算法的效率。分區(qū)的原則是:每條支路只屬于某一個(gè)分區(qū)，分區(qū)與分區(qū)之間僅存在公共的節(jié)點(diǎn)，不可能存在公共的邊(支路)。
[0020]在分區(qū)內(nèi)，由于預(yù)想開斷后的潮流將在區(qū)內(nèi)相關(guān)支路上重新進(jìn)行分配，區(qū)內(nèi)支路的潮流分布可能存在較大變化，但對區(qū)外支路潮流影響非常小，僅區(qū)內(nèi)潮流重新分布引起的區(qū)內(nèi)有功及無功損耗的變化在調(diào)頻或調(diào)壓電源中的重新分配將對區(qū)外產(chǎn)生很小的影響，這在安全分析中是完全可以忽略不計(jì)的。
[0021]一個(gè)分區(qū)內(nèi)的預(yù)想故障的影響范轉(zhuǎn)只會(huì)在該分區(qū)，因此，只需要重點(diǎn)考慮本分區(qū)內(nèi)發(fā)生多重故障的情況，即多重故障的后果較之各單重故障后果的線路疊加更為嚴(yán)重的情況。這樣就避免了不同分區(qū)間的多重故障的計(jì)算，這種分區(qū)思路能有效過濾許多不需要關(guān)注的故障(無害或后果可近似線路疊加的情況)，并提高計(jì)算效率。
[0022]為了選出潮流相關(guān)性比較密切的線路，可以通過故障影響域的方法來對可信的多重故障進(jìn)行選擇。通過故障域的方法可以得知，兩重故障的數(shù)量將不超過N — I故障數(shù)，三重故障的數(shù)量將不超過兩重故障數(shù)，這樣有可效地控制預(yù)想故障集規(guī)模。
[0023]有鑒于此，本發(fā)明提供了電網(wǎng)預(yù)想故障自動(dòng)生成方法，以解決上述問題。
[0024]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的分區(qū)原理圖。在圖1中Jl，J2，J3，J4，J5，J6為節(jié)點(diǎn)，Zl, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6,11為支路。按照支路進(jìn)行分區(qū)，可以看出，Z4，Z5, Z6, Z8四條支路圍成一個(gè)分區(qū)，而Z3，Z2, Zl三條支路圍成另外一個(gè)分區(qū)，圖中共兩個(gè)分區(qū)；由于Z5，Z7, Z6所圍的三角形區(qū)域與Z7，Z4，Z8所圍成的區(qū)域有公共邊，所以這兩個(gè)三角形區(qū)域只能屬于一個(gè)分區(qū)。而節(jié)點(diǎn)Jl，J4, J5, J6所圍成的區(qū)域與Jl，J3, J2所圍成的區(qū)域只有公共的節(jié)點(diǎn)J1，所以這兩個(gè)區(qū)域分別屬于兩個(gè)分區(qū)。
[0025]以圖1中的分區(qū)來模擬多重故障的情況，假設(shè)在Z1，Z2，Z3所構(gòu)成的分區(qū)中，經(jīng)過N-1計(jì)算及故障影響域比較得知，此分區(qū)的二重故障主要影響域?yàn)閧Z1，Z2}，那么，此分區(qū)的預(yù)想故障除包含N-1單重故障之外，還包含一個(gè)二重故障。
[0026]圖2是本發(fā)明實(shí)施例的方法實(shí)流流程圖。如圖2所述，本發(fā)明電網(wǎng)預(yù)想故障集自動(dòng)生成方法，包括以下步驟:
S1、設(shè)定預(yù)想故障集的預(yù)想故障深度和故障影響域的潮流轉(zhuǎn)移閥值預(yù)想故障集不僅僅包含單一元件開斷所導(dǎo)致的故障，也要包含多重故障，能夠?qū)收仙疃冗M(jìn)行控制，可以人為設(shè)定預(yù)想故障是否到N-2，或N-3等。另外，還需要根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)需要，設(shè)置潮流轉(zhuǎn)移系統(tǒng)的閥值，當(dāng)超過這個(gè)閥值時(shí)，才會(huì)加入到故障影響域。
[0027]S2、對電網(wǎng)進(jìn)行分區(qū)對電網(wǎng)進(jìn)行分區(qū)是本專利的重點(diǎn)，傳統(tǒng)的分區(qū)是基于節(jié)點(diǎn)，而本發(fā)明提出的分區(qū)則是針對支路。在對電網(wǎng)進(jìn)行分區(qū)時(shí)，首先建立節(jié)點(diǎn)支路連通圖，而后搜索該圖的任一棵支撐樹，以此為基礎(chǔ)生成單連支回路，進(jìn)而將存在公共邊的回路合并為一個(gè)分區(qū)，將這些環(huán)狀分區(qū)相應(yīng)的支路從圖中移除，剩下的輻射狀支路則按連通性進(jìn)行分區(qū)。通過上述電網(wǎng)分區(qū)流程，將電網(wǎng)分解為多個(gè)獨(dú)立的分區(qū)，跨分區(qū)之間的支路潮流耦合非常松散；而支路潮流轉(zhuǎn)移度較大的情況只可能在同一個(gè)分區(qū)內(nèi)出現(xiàn)，即預(yù)想故障的影響域只會(huì)在同一個(gè)分區(qū)內(nèi)。
[0028]S3、對分區(qū)內(nèi)進(jìn)行N-1預(yù)想故障分析
由于一個(gè)分區(qū)內(nèi)的預(yù)想故障的影響范圍只會(huì)在該分區(qū)，因此只需對該分區(qū)進(jìn)行分析計(jì)算，以提高計(jì)算效率。在不同的分區(qū)之間同時(shí)發(fā)生預(yù)想開斷的后果可近似為各預(yù)想開斷設(shè)備單獨(dú)開斷后果的線性疊加，對于該情況，不論該多重預(yù)想故障是否存在安全問題，均不需要進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)分析；對于多重故障，僅需重點(diǎn)關(guān)注同一個(gè)區(qū)內(nèi)發(fā)生多重故障的情況，即多重故障的后果較之各單重故障后果的線性疊加更為嚴(yán)重的情況。
[0029]對于母線預(yù)想開斷的情況，相當(dāng)于依次開斷該母線連接的所有支路，這些支路如果位于同一個(gè)分區(qū)，則只需對該分區(qū)進(jìn)行分析，否則需對相關(guān)的多個(gè)分區(qū)同時(shí)進(jìn)行影響域分析。
[0030]在計(jì)算時(shí)，首先進(jìn)行N-1預(yù)想故障分析，對于每個(gè)N-1開斷，可根據(jù)開斷前后潮流的分布情況確定預(yù)想開斷的主要影響域。對于開斷前后潮流變化不大，或開斷后潮流反向變化的支路可以不予關(guān)注，只關(guān)注那些開斷后潮流明顯變大且變化量超過潮流轉(zhuǎn)移系統(tǒng)閥值的支路。將N-1預(yù)想開斷設(shè)備自身及開斷后潮流轉(zhuǎn)移量超過系統(tǒng)閥值的故障加入到該設(shè)備影響域，只需要根據(jù)N-1故障的影響域是否重疊，即可生成需關(guān)注的N-2故障集。
[0031]S4、對分區(qū)進(jìn)行多重故障分析
根據(jù)預(yù)想故障深度，循環(huán)計(jì)算N-m故障影響域，并據(jù)此生成多重預(yù)想故障集，其中m=3，4，….，n0
[0032]S5、形成全網(wǎng)的多重預(yù)想故障集
匯總各分區(qū)的多重預(yù)想故障集，形成全網(wǎng)的多重預(yù)想故障集。
[0033]與上述方法相對應(yīng)，本發(fā)明還提供一種電網(wǎng)預(yù)想故障集自動(dòng)生成系統(tǒng)，如圖3所示，包括:
預(yù)設(shè)單元1，用于對預(yù)想故障集的預(yù)想故障深度和故障影響域的潮流轉(zhuǎn)移閥值進(jìn)行設(shè)
定;
分區(qū)單元2，用于根據(jù)支路分區(qū)原則，對電網(wǎng)進(jìn)行分區(qū)；
計(jì)算單元3，用于對各分區(qū)進(jìn)行N-1預(yù)想故障分析，計(jì)算N-1故障影響域，并生成N-2預(yù)想故障集，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)預(yù)想故障深度，計(jì)算多重故障影響域，生成多重預(yù)想故障集；
匯總單元4，用于對所有分區(qū)的多重預(yù)想故障集進(jìn)行匯總；
展示單元5，用于展示包括N-1預(yù)想故障集、N-2預(yù)想故障集的多重預(yù)想故障集。
[0034]具體細(xì)節(jié)請參見本文前述方法部分的記載，在此不作贅述。
[0035]需要說明的是，上述預(yù)設(shè)單元1、分區(qū)單元2、計(jì)算單元3、匯總單元4和展示單元5可為硬件單元或硬件電路，例如，展示單元5具體可為顯示屏，也可為邏輯單元，可用處理器實(shí)現(xiàn)其功能。
[0036]本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。
[0037]結(jié)合本文中所公開的實(shí)施例描述的步驟可以直接用硬件、處理器執(zhí)行的軟件模塊，或者二者的結(jié)合來實(shí)施。軟件模塊可以置于隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)、內(nèi)存、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、電可編程ROM、電可擦除可編程ROM、寄存器、硬盤、可移動(dòng)磁盤、CD-ROM、或【技術(shù)領(lǐng)域】內(nèi)所公知的任意其它形式的存儲(chǔ)介質(zhì)中。
[0038]以上是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明技術(shù)方案所作的改變，所產(chǎn)生的功能作用未超出本發(fā)明技術(shù)方案的范圍時(shí)，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種電網(wǎng)預(yù)想故障集自動(dòng)生成方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)設(shè)定預(yù)想故障集的預(yù)想故障深度和故障影響域的潮流轉(zhuǎn)移閥值； (2)對電網(wǎng)進(jìn)行分區(qū)； (3)對各分區(qū)進(jìn)行N-1預(yù)想故障分析:將每個(gè)預(yù)想開斷設(shè)備及開斷前后潮流轉(zhuǎn)移超過潮流轉(zhuǎn)移閥值的支路加入到故障影響域中，形成N-1故障影響域；分析所有N-1故障影響域，合并重疊的故障影響域，生成N-2預(yù)想故障集； (4)根據(jù)預(yù)想故障深度，循環(huán)計(jì)算N-m故障影響域，并據(jù)此生成多重預(yù)想故障集； (5)匯總各分區(qū)的多重預(yù)想故障集，形成全網(wǎng)的多重預(yù)想故障集。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)預(yù)想故障集自動(dòng)生成方法，其特征在于，基于分區(qū)進(jìn)行預(yù)想故障分析，并通過故障影響域控制多重故障集的規(guī)模。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)預(yù)想故障集自動(dòng)生成方法，其特征在于，基于支路對電網(wǎng)進(jìn)行分區(qū)，每條支路只屬于一個(gè)分區(qū)，分區(qū)與分區(qū)之間僅存在公共的節(jié)點(diǎn)，不存在公共的邊。
4.一種電網(wǎng)預(yù)想故障集自動(dòng)生成系統(tǒng)，其特征在于，包括: 預(yù)設(shè)單元，用于對預(yù)想故障集的預(yù)想故障深度和故障影響域的潮流轉(zhuǎn)移閥值進(jìn)行設(shè)定; 分區(qū)單元，用于根據(jù)支路分區(qū)原則，對電網(wǎng)進(jìn)行分區(qū)； 計(jì)算單元，用于對各分區(qū)進(jìn)行N-1預(yù)想故障分析，計(jì)算N-1故障影響域，并生成N-2預(yù)想故障集，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)預(yù)想故障深度，計(jì)算多重故障影響域，生成多重預(yù)想故障集； 匯總單元，用于對所有分區(qū)的多重預(yù)想故障集進(jìn)行匯總； 展示單元，用于展示包括N-1預(yù)想故障集、N-2預(yù)想故障集的多重預(yù)想故障集。
【文檔編號(hào)】H02J3/00GK103942731SQ201410158364
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月21日
【發(fā)明者】李傳棟, 林韓, 吳文宣 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)福建省電力有限公司, 國網(wǎng)福建省電力有限公司電力科學(xué)研究院