[发明专利]基于交流潮流的电网故障仿真方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力领域，特别是涉及一种基于交流潮流的电网故障仿真方法。

背景技术

当前仿真电网停电自组织特性的常用模型有：OPA模型、Cascade模型和SOC-Power Failure模型等。

OPA模型是根据电力系统大停电事故机理与沙堆行为有一定的相似性而提出的，采用该模型可以获得大停电的概率与大停电的影响程度的函数关系，但OPA模型电力系统的规模是不断扩大的，对仿真当前电网的特性并不适用。

Cascade模型主要从级联失效的角度假设系统由n个独立的相同元件组成，各个元件上的负荷L₁,L₂…L_n相互独立且在[L_min,L_max]之间均匀分布，在每个元件的负荷上加一个随机扰动，一旦某一元件的负荷超过故障的阈值则将其切除并且把元件的负荷转移到其他未故障的元件，从而引发连锁故障，得到故障规模。

Cascade模型虽然可以定性的分析电网，但是存在三点不足，(1)其假设的前提是各个元件互相没有差异，各个元件的相互作用也相同。在此假设之下与电网有差别。(2)负荷分配未考虑网络结构，故障转移的负荷均匀分配也与电网不一致。(3)电力网络并未考虑随时间的发展和变化。

SOC-Power Failure模型是基于直流潮流算法求解潮流，该算法简单快捷，但是也有其不足：因为在直流潮流计算中，各母线电压均认为是1p.u并且相角差别很小，这在模拟电力系统重载时是不合适的。因为重载时母线电压会由于系统无功不足下降，并且重载时线路两端电压相角差会增大，所以直流潮流对电力系统的简化假设是不成立的。

发明内容

为克服现有技术中的不足，本发明提供一种更加符合电力系统故障实际、仿真结果更适用于研究电网自组织临界特性的、基于交流潮流的电网故障仿真方法。

为解决上述技术问题，作为本发明的一个方面，提供了一种基于交流潮流的电网故障仿真方法，包括：步骤10，确定各线路元件的潮流极限；步骤20，在随机选取的一个负荷节点上增加随机大小的有功功率和无功功率；步骤30，确定各线路的线路潮流；步骤40，判断发电机节点的无功出力是否在预定范围内，如果不是，将所述发电机节点转换成PQ节点，并返回步骤30；否则，执行步骤50；步骤50，根据线路开断概率判断是否有线路依据概率断开，如果系统由于线路断开被分成至少两个孤岛，则统计损失负荷并结束；否则，更新电网并返回步骤20。

进一步地，在所述步骤10之间还包括：根据发电机出力和初始负荷需求确定电网初始潮流；所述步骤10具体包括：根据所述电网初始潮流整定得到所述各线路元件的潮流极限。

进一步地，所述线路开断概率根据下述方式得到：根据所述线路潮流和所述潮流极限计算各线路的负载率；根据线路过负荷保护运动模型计算每条线路的线路开断概率。

进一步地，所述步骤50中的统计损失负荷包括以下步骤：步骤51，判断在一所述孤岛内是否存在发电机节点；步骤52，如果不存在发电机节点，则该孤岛内的损失负荷为该孤岛内有功负荷之和；否则，统计该孤岛内发电机的有功出力总量与负荷有功总量，并执行步骤53；步骤53，比较所述有功出力总量与负荷有功总量，以判断发电机出力是否满足该孤岛的负荷需求，如果满足，则该孤岛内的损失负荷为零；否则，该孤岛内的损失负荷为负荷有功总量与有功出力总量之差。

进一步地，根据步骤51至53依次对每个孤岛的损失负荷进行计算，并将每个孤岛的损失负荷之和作为最终的损失负荷。

进一步地，所述步骤30中，根据牛拉法确定各线路的线路潮流。

从以上可以看出，本发明充分考虑了电网运行的实际情况，利用交流模型的牛拉法确定各线路的线路潮流，使仿真模型能够反应电网重载时母线电压会由于系统无功不足下降的程度，并在模型中嵌入了基于潮流的线路停运概率模型，充分考虑了电力设备保护装置的误差造成保护动作的不确定性以及系统运行状态对元件的停运概率影响。这使本模型更加符合电力系统故障的实际，其仿真结果更适用于研究电网的自组织临界特性。

附图说明

图1示意性示出了线路停运概率模型；

图2示意性示出了本发明的流程图；

图3示意性示出了统计负荷损失流程图；

图4示意性示出了IEEE39系统结构图；

图5示意性示出了本发明仿真出的IEEE39电网事故时间序列图；

图6示意性示出了双对数坐标下ASP模型仿真的IEEE39电网的事故规模概率分布；