[发明专利]一种极端灾害气象条件下电网复杂相继故障模拟与仿真方法

说明书

本发明公开了一种极端灾害气象条件下电网复杂相继故障模拟与仿真方法，包括以下步骤：读取所有故障集合线路，计算合并线路长度，计算线路总长度，按照线路总长度选取故障线路并相应的设置线路故障，同时确定故障时长与间隔，随机生成群发性相继故障，设置包括解列判据、功角失稳判据、网络解算不收敛判据的仿真终止判据，对生成的群发性相继故障进行时域仿真，直到满足仿真终止判据的终止条件。本发明拓展了常规的以潮流计算、线路过载为基本手段的大电网崩溃分析方法，考虑了详细模型的时域仿真，能够更加全面地反映大停电演化过程中的扰动因素和动作特性。

技术领域

本发明涉及一种极端灾害气象条件下电网复杂相继故障模拟与仿真方法。

背景技术

目前，国内外专家学者针对大电网崩溃问题进行了大量的研究，试图揭示电网崩溃的机理。由于电网崩溃并不仅仅是由电网的物理属性决定的，电网遭受的随机扰动、电网调度运行人员所下达的操作指令也会对电网崩溃的演化产生消极或积极的影响，因此对于电网崩溃机理的分析极为复杂。针对电网物理属性对电网崩溃的影响，国内外专家学者认为电网具有典型的自组织临界特性(Self-Organized Criticality,SOC)，并相继提出了三类连锁故障模型，主要包括：基于网络拓扑结构的连锁故障模型(相隔中心性模型、Motter-Lai模型、有效性能模型等)、基于元件级联失效的连锁故障模型(CASCADE模型、分支过程模型等)和基于电网动态特性的连锁故障及大停电事故模型(OPA模型、隐故障模型、Manchester模型等)。

上述所有模型在模拟连锁反应故障过程中均遵守“某一线路过载切除导致潮流大规模转移从而引发其他线路过载”这一理念，故主要采用潮流计算分析的方法。但是在研究实际大停电统计数据时发现，相当一部分大停电演化过程会由于系统遭受大扰动失去暂态稳定，进而导致发电机切除、负荷切除以及潮流转移，最终引发连锁故障。因此，在研究电网大停电事故模型中，需要考虑电网的暂态稳定特性。

但是以极端灾害天气导致的大规模线路舞动事件为背景，其发生的主要原因并不是线路过载，而是大风吹动线路，导致线路舞动，线路与周围物体或线路相间间距过小，引起线路短路。这些故障之间并没有很明确的因果关系，主要受各线路所处地域的气象环境条件(风速、风向等)以及地理条件(线路通道上是否有大树，是否有某些障碍物搭在线路之间)等的影响，具有一定的随机性，不符合连锁故障的分析条件。因此，基于潮流计算(全潮流、直流潮流)的常规SOC分析方法并不适用于大风等极端灾害天气引发线路舞动及短路跳闸的场景分析，而基于暂态稳定分析的方法更适合此类问题。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种极端灾害气象条件下电网复杂相继故障模拟与仿真方法，该方法以极端灾害天气导致的大规模线路舞动事件为背景，提供了一种复杂群发性相继故障模拟方法，开发出超长时间尺度内复杂群发性相继故障仿真流程，拓展了常规的以潮流计算、线路过载为基本手段的大电网崩溃分析方法，能够更加全面地反映大停电演化过程中的扰动因素和动作特性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种极端灾害气象条件下电网复杂相继故障模拟与仿真方法，包括以下步骤：

读取所有故障集合线路，计算合并线路长度，计算线路总长度，按照线路总长度选取故障线路并相应的设置线路故障，同时确定故障时长与间隔，随机生成群发性相继故障，设置包括解列判据、功角失稳判据、网络解算不收敛判据的仿真终止判据，对生成的群发性相继故障进行时域仿真，直到满足仿真终止判据的终止条件。

进一步的，合并线路长度的计算方法为：计算所研究电网中所有线路的总长度D，并按照首尾相接的方法为各条线路分配长度区间，对于线路i，其始端与线路i-1的终端重合，其终端与线路i+1的始端重合，线路i的始端为距离d_i-1处，终端为距离d_i处，线路i的长度为l_i＝d_i-d_i-1。