[发明专利]考虑电网调度员实际操作特性的连锁故障模型

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统连锁故障模拟与风险评估领域，具体涉及一种考虑电网调度员实际操作特性的连锁故障模型。

背景技术

电力系统是一个动态复杂的大规模非线性系统，随着电力系统规模日趋庞大，负荷需求不断增加，保障电网安全稳定运行的难度日趋增加。近年来，世界范围内发生多起由于自身事故、外部因素扰动等原因引发的电力系统连锁性故障，并导致大规模停电，造成了严重的社会经济损失。

为了对电力系统连锁故障风险进行评估，并研究连锁故障的发展机理，进行合理、高效的电力系统连锁故障模拟必不可少。目前，基于准稳态潮流的电力系统连锁故障模拟模型广泛应用于连锁故障研究与评估工作中。

连锁故障模型应包括连锁故障过程中的关键参与因素，并反映连锁故障发展的基本特征。电力系统作为在人和控制器操纵下的大型复杂系统，其调度操作是连锁故障发展的重要影响因素。由于连锁故障过程中，调度员会对故障状态下的系统进行控制操作，以降低系统的风险并保障最大程度的供电。传统的连锁故障模型往往将其建立为一个最优潮流模型，但在实际系统中，调度员很难按照最优潮流模型的方式消除所有过载，往往是通过经验或者通过局部逐渐调整的方式完成对系统状态的修正。实际调度员操作会在调整速度和精度方面存在局限性，从而可能使连锁故障持续发展，而采用最优潮流模型来模拟调度员操作可能会高估调度员的调整能力，从而使连锁故障风险评估结果出现偏差。另外在交流潮流模型下的最优潮流可能会因收敛性、非线性、非凸性等问题出现计算不收敛或者陷入局部最优解等情况造成由于计算原因而出现偏差，影响连锁故障模拟的合理性。同时调度员调整可能因为各种原因而未成功，在实际调度操作中还会有备用调度控制方案，通过紧急切负荷等操作缓解风险。

因此，传统连锁故障模型中基于最优潮流的调度员模拟在表征实际系统中调度员操作的特性方面存在明显欠缺，需要在连锁故障模型中改进调度员操作模拟，以更好地模拟实际系统连锁故障中调度员的行为，从而更为合理地模拟连锁故障的发展特征，更加准确地评估连锁故障风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种考虑电网调度员实际操作特性的连锁故障模型，实现了对调度员在系统故障状况下操作特征的合理模拟，提高连锁故障模型的合理性，从而实现更为准确的连锁故障模拟。

本发明采用的技术方案是：

一种考虑电网调度员实际操作特性的连锁故障模型，包括以下步骤：

(1)、设定连锁故障模拟天数上限k_max，支路重载负载率阈值λ_heavy；设系统各个节点的交流潮流基准状态为：PQ、PV节点的有功注入无功注入和电压其中j为节点编号；

(2)、初始化连锁故障天数k＝1；

(3)、模拟第k天连锁故障过程；

步骤(3)具体包括：

(3.1)、随机选定第k天连锁故障模拟初始时负荷水平，将系统基准运行方式下PQ节点的有功、无功注入，以及PV节点的有功注入乘以一个[0.7,1.4]区间内平均分布的随机数，作为第k天连锁故障模拟开始时的系统状态；

(3.2)、随机模拟初始故障，随机选1条线路开断；

(3.3)、检查交流潮流是否收敛，若不收敛，表明系统发生了电压崩溃，转到步骤(3.8)；若收敛，继续步骤(3.4)；

(3.4)、计算所有支路的负载率λ_i，若存在支路负载率λ_i≥λ_heavy，则进入步骤(3.5)，否则转到步骤(3.8)；

(3.5)、模拟调度员操作的启发式模型；

(3.6)、模拟线路跳闸随机事件，计算线路负载率，并按照跳闸概率与负载率的关系计算各线路的跳闸概率，并通过随机采样模拟线路跳闸；

(3.7)、若有线路跳闸，则搜索总负荷量最大的电气岛继续进行连锁故障模拟，转到步骤(3.3)；若没有线路跳闸，则转到步骤(3.8)；

(3.8)、统计当天负荷损失、跳闸记录数据；进入步骤(4)；

(4)、k＝k+1；

(5)、若k≤k_max，则转到步骤(3)，否则结束。

所述的步骤(3.5)具体包括以下步骤：

(3.5.1)、设调度员调整节点切有功负荷量为ΔP_Dj，切无功负荷量为ΔQ_Dj，发电机有功出力调整量为ΔP_Dj，求解(3-1)所示的优化模型：