[发明专利]一种基于改进OPA模型的电网连锁故障确定方法

摘要

本发明一种基于改进OPA模型的电网连锁故障确定方法，属于电气工程领域，本发明运用最优潮流模型在OPA模型快动态过程中计算系统潮流分布，利用生成介数指标尽量减小由于切除系统负荷给电网的连通性带来的损失；电网拓扑演化模型是从电网本身的演化机理而得到的，主要研究了新的变电站和发电厂的建设时机、选址、容量、接入电网等问题，很好地反映电网拓扑的演化规律；在模拟电网升级和线路改造时运用了差异性规划的思想，为保证重要负荷的持续供电而对关键线路进行扩容改造；与原有OPA模型相比较，本发明中的改进模型在模拟电网连锁故障和电网升级演化过程中更加具有正式性，全面性，更加符合实际情况。

主权项

一种基于改进OPA模型的电网连锁故障确定方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、对OPA模型快动态过程进行改进，具体步骤如下：步骤1‑1、构建目标电网的拓扑图，确定电网拓扑图中的发电机节点、负荷节点和各线路的参数，所述的参数包括线路的阻抗和导纳；步骤1‑2、确定电网中发电机的最大出力和电网的负荷需求；步骤1‑3、根据电网的实际情况，设定随机断开各线路的概率值，并依据上述概率随机断开电网中某一条线路，模拟电网故障的产生；步骤1‑4、采用最优潮流模型求解故障产生后电网的潮流分布情况；所述的采用最优潮流模型求解故障产生后的潮流分布情况，具体方法为：在OPA模型快动态过程中，采用最优潮流模型代替直流潮流模型来计算电网潮流分布情况；步骤1‑5、判断电网中各线路的潮流是否收敛，若是，则执行步骤1‑6，否则，将电网中的负荷按照生成介数由大到小逐一进行切除，直至潮流收敛，并返回执行步骤1‑4；若切负荷动作结束后潮流仍不收敛，则方法终止；所述的将电网中的负荷按照生成介数由大到小逐一进行切除，具体为：将电网中负荷的生成介数由大到小排序，逐一切断排名前5％的负荷，直至潮流收敛，实现在损失负荷最小的情况下使潮流重新收敛；步骤1‑6、判断电网中各线路的潮流值是否达到对应线路的容量上限，若是，则根据电网实际情况，确定该线路是否切除，然后执行步骤1‑7，否则，直接执行步骤1‑7；步骤1‑7、判断电网中是否存在孤岛问题，若是，则处理孤岛问题，并执行步骤1‑8，否则，直接执行步骤1‑8；步骤1‑8、统计由于故障导致的当天负荷损失，完成OPA模型快动态过程的改进；步骤2、对OPA模型慢动态过程进行改进；步骤2‑1、根据目标电网的历史数据，确定历史每天负荷需求和发电机最大出力的缓慢增长因子，并根据当日的负荷需求和发电机最大出力，预测未来每日的每天负荷需求和发电机最大出力；步骤2‑2、确定当天目标电网中是否有新变电站接入，若是，则执行步骤2‑3，否则，执行步骤2‑4；步骤2‑3、确定新接入的变电站的容量和接入位置；步骤2‑4、判断电网中的备用容量是否充足，若是，则执行步骤2‑6，否则，执行步骤2‑5；步骤2‑5、新建电厂或新能源并网，并确定新建电厂的容量和接入位置，或新能源并网的接入位置；所述确定新接入的变电站或新建电厂的容量的方法为：根据新建变电站或新建电厂周围变电站或新建电厂的平均负荷需求，采用正态分布的方法确定新接入的变电站或新建电厂的容量；所述确定新接入的变电站或新建电厂的接入位置的方法，包括以下步骤：步骤2‑a、在电网的已有的节点中随机选取若干个可接入节点，作为局域世界内的节点；步骤2‑b、在上述局域世界内的节点中，以距离最远的两个节点的距离作为直径，确定圆心位置即为局域世界的中心节点，以上述中心节点为圆心作圆获得局域世界；步骤2‑c、确定局域世界中每个节点的度数；步骤2‑d、确定局域世界中每个节点与中心节点的几何距离；步骤2‑e、确定新接入点连接到局域世界内的节点的概率；所述的确定新接入点连接到局域世界内的节点的概率P1，公式如下：P1=Mm0+t---(1)]]>其中，m0表示电网中的所有节点个数，M表示局域世界内节点的个数，t表示时间步长，即接入新节点的次数；步骤2‑f、确定新接入点连接到局域世界外的节点的概率；步骤2‑g、判断新接入节点是否在局域世界内，若是，则执行步骤2‑h；否则，执行步骤2‑i；步骤2‑h、根据局域世界中每个节点的度数及每个节点与中心节点的几何距离，获得新接入节点连接到局域世界内每个节点的概率；所述的获得新接入节点连接到局域世界内每个节点的概率P2，公式如下：P2(i∈M)=P1·(kiΣj∈Mkj)α·(1liΣj∈M1lj)β---(2)]]>其中，M表示局域世界内节点的个数，P1表示新接入点连接到局域世界内的节点的概率，ki表示局域世界内节点i的度数，kj表示局域世界内节点j的度数，li表示表示局域世界内节点i与中心节点的几何距离，lj表示表示局域世界内节点j与中心节点的几何距离；步骤2‑i、根据电网中的所有节点个数、局域世界内节点的个数、接入新节点的次数和新接入点连接到局域世界外的节点的概率，获得新接入节点连接到局域世界外每个节点的概率；步骤2‑j、根据所获的新接入节点连接到局域世界内每个节点的概率和连接到局域世界外每个节点的概率，确定最终新接入点的位置，即变电站或新建电厂的接入位置；步骤2‑k、判断是否还有变电站或新建电厂需要接入，若是，则更新电网中的所有节点个数、局域世界内节点的个数和接入新节点的次数，返回执行步骤2‑a，否则，方法终止；所述新能源并网时，在进行建设新能源发电装置时应考虑以下指标：对于风力发电应考虑所建设风机高度处年平均风速和年风能利用小时数：Vav≥5.4m/s，T≥7000h，其中，Vav表示所测风机高度处年平均风速，T表示每年达到有效风速3～25m/s的小时数；选取地面较为平坦的地点进行风场建设；如果由于备用容量不足要新建电厂或新能源的地点满足风力发电建设风机的以上指标则可以进行风力发电并网的建设，否则，不采取新能源并网而进行常规电厂的建设；太阳能资源评估是太阳能资源有效利用的重要前期工作，太阳能光伏电站选址首先就要考虑太阳能资源分布情况；太阳能资源的数量一般以到达地面的太阳总辐射量来表示，即：Q=aQ0(1+bS1S0)---(23)]]>其中，Q表示太阳总辐射量；Q0表示晴天太阳总辐射量；为晴天和阴天日照百分比；a，b为常数；按照以上太阳能资源丰富程度评估指标选取太阳总辐射年总量在不小于1050kW·h/(m2·a)的地区进行光伏发电装置的建设；同时，在进行光伏发电装置的建设也应考虑太阳能资源利用价值评估，即以各月日照时数大于6h的天数为指标：D≥25，其中，D为各月日照时数大于6h的天数；按照以上太阳能资源利用价值评估指标选取各月日照时数大于6h的天数尽可能大的地点进行光伏并网的建设；对待选择地区进行太阳能资源稳定程度评估，即以一年中各月日照时数大于6h的天数最大值与最小值的比值为指标，该指标数学表达式如下：K=max(D1,D2,...,D12)min(D1,D2,...,D12)---(24)]]>其中，K为太阳能资源稳定程度指标；D1，D2，…，D12为1～12月各月日照时数大于6h的天数；根据上述指标选取太阳能资源稳定程度不大于4的地区进行光伏并网建设，即：K≤4；同理，如果由于备用容量不足要新建电厂或新能源的地点满足建设光伏发电装置的以上指标则可以进行光伏的建设，否则不采取新能源并网而进行常规电厂的建设；新能源并网的渗透率不超过系统总容量的10％，即：ω=ΣPnewΣPG≤10%---(25)]]>其中，ω表示新能源并网的渗透率，∑Pnew表示电网新能源并网的总容量，∑PG表示电网总容量；步骤2‑6、对电网中重要线路进行扩容，并且判断是否存在薄弱线路，若是，则对薄弱线路进行扩容，保证重要负荷的持续供电，并执行步骤2‑7，否则直接执行步骤2‑7；步骤2‑7、完成OPA模型慢动态过程的改进；步骤3、根据改进后的OPA模型，对目标电网连锁故障进行实时监控。