[发明专利]基于着色随机Petri网的电网连锁故障建模仿真方法

说明书

本发明提供了一种基于着色随机Petri网的电网连锁故障建模仿真方法，包括以下步骤：步骤1，根据电网系统接线图，确定各元件发生故障时相关的继电保护装置的相应动作；步骤2，根据着色Petri网的性质，对元件的各级继电保护装置进行分类，建立切除故障的局部CPN模型；步骤3，将各元件切除故障的局部CPN模型整合成整个系统的故障切除路线的CPN模型；步骤4，考虑继电保护装置有可能存在故障的情况，利用随机Petri网，建立整个系统的SCPN模型。

技术领域

本发明涉及一种电力系统故障检测与防护仿真技术，特别是一种基于着色随机Petri网的电网连锁故障建模仿真方法。

背景技术

继电保护装置作为保证电力系统安全稳定运行的重要设备，如果存在正常运行情况下不能发现的隐性故障，那么当系统发生故障，继电保护装置的误动作有可能进一步扩大事故的影响，引发连锁故障。资料表明，目前大约有75％的大停电事故与继电保护装置的不正确动作有关，因此继电保护装置的故障是引发电力系统连锁故障，造成系统灾变的一个重要因素。

目前有关连锁故障预测的研究大致可以分为2大体系：(1)以潮流计算和稳定分析为核心，研究电力系统连锁故障的整体行为并预测连锁故障发展路径；(2)以电网拓扑结构为核心，研究电网拓扑特征与连锁故障发展的关系，搜索连锁故障发展的路径。但是，基于传统方法分析连锁故障仍有下述问题需要解决：(1)实际的电力系统大电网的规模十分庞大，通过传统的连锁故障建模分析的方法，其模型节点数量十分繁多，有可能导致模型状态空间的爆炸；(2)传统的连锁故障分析方法难以揭示连锁故障过程中系统的整体行为，以及其故障发展的动态行为。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于着色随机Petri网的电网连锁故障建模仿真方法，包括以下步骤：

步骤1，根据电网系统接线图，确定各元件发生故障时相关的继电保护装置的相应动作；

步骤2，根据着色Petri网的性质，对元件的各级继电保护装置进行分类，建立切除故障的局部CPN模型；

步骤3，将各元件切除故障的局部CPN模型整合成整个系统的故障切除路线的CPN模型；

步骤4，考虑继电保护装置有可能存在故障的情况，利用随机Petri网，建立整个系统的SCPN模型。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：(1)本发明考虑了电网中的继电保护装置的故障概率，即继电保护装置误动和拒动对连锁故障发展的影响，利用着色随机Petri网进行建模仿真，可以直观地看到连锁故障发展的动态过程；(2)通过利用保护装置未准确动作时引起的其他各元件保护装置的动作信息来模拟各保护之间的相互配合关系，使整个系统结构清晰明了；(3)本发明利用了着色Petri网将各保护以及断路器进行分类着色，大大减少了模型的节点数量；(4)该模型具有一定的可扩展性，对于新加入的元件，只需要给出元件与故障元件的相应关系及其继电保护装置的动作，以及继电保护装置的故障概率，就可以很方便的整合进系统的整体模型中。

下面结合说明书附图对本发明作进一步描述。

附图说明

图1为系统故障发展的SCPN模型示意图。

图2为三机九节点系统接线图。

图3为切除故障线路L5的PN模型示意图。

图4为切除故障变压器T2的PN模型示意图。

图5为切除故障母线A5的PN模型示意图。

图6为切除故障元件的CPN模型示意图。

具体实施方式

本实施例以图2三机九节点系统为例，步骤如下：