一种基于时间的初期电网连锁故障模拟仿真方法

摘要

本发明公开了一种基于时间的初期电网连锁故障模拟仿真方法，其包括用公式表示线路过载的热效应对线路的影响,分别分析线路的参数；在对电网故障建模时，考虑连锁故障，而不是单一故障对系统的影响；提出电网故障过负荷严重度指标；考虑负荷曲线随时间的变化对系统的影响；重新计算网络的潮流，并利用计算结果形成过负荷指标来判别线路是否因时间的推移而导致第m次故障，以此来实现对电网故障期间负荷过载监视；本发明为电网规划设计人员优化电网结构，提升电网抗灾害能力提供帮助，可以更全面，更准确，更细致的描述电网故障前期演变过程，为电网规划设计和研究人员提供参考。

主权项

一种基于时间的初期电网连锁故障模拟仿真方法，其特征在于其包括如下步骤：1）取第m次故障发生，第m＋1次故障尚未发生的时段T作为研究对象，用公式表示线路过载的热效应对线路的影响,分别分析线路的参数：Ⅰ、线路的电阻：（1）其中L为线路的长度（km），为线路在20摄氏度下的单位长度电阻（），为当下的线路温度（℃），为电阻的温度系数；线路过载在时间T内所产生的热量（J）：（2）其中I为流过线路的电流（A），R为线路的电阻（），T为从第m次故障发生到第m＋1次连锁故障发生之前的时间（S）；线路积累的热量应为：（3）其中为线路所散失的热量（J）；= Cm△t                         （4）其中C为线路导体的比热容J/(kg·℃)，m为线路的质量(kg)，△t为温度的增量（℃）；由式（2）（3）（4）得：（5）随着时间T的增长，在升高，可知线路的电阻会变大；Ⅱ、线路的电抗：（6）其中为线路间的几何间距（mm），为线路的半径（mm），c为与线路排列方式有关的常数；可知线路的电抗值不随时间T的增长而变化；Ⅲ、线路的电导和电纳：线路的电导和电纳不随时间T的变化而变化；Ⅳ：系统负荷：潮流计算时的负荷（PQ节点）以如下形式表示：（7）其中，为日有功负荷曲线数据构成的函数，为日无功负荷曲线数据构成的随时间变化的函数；2）、电网故障过负荷严重度指标的提出：定义为连锁事件的第m次连锁故障中第i条线路上的过负荷的严重度:（8）式中：为在第m次连锁故障阶段第i条线路上的复功率；为在第m‑1次连锁故障阶段第i条线路上的复功率；为在发生第 m‑1次连锁故障阶段的继发事件的基础上，线路k发生故障，其上的复功率分配到第i条线路上的复功率；为第i条线路所能承载的复功率极限；当系统一条或多条线路发生故障跳闸，则对该条线路的相关线路集中所有的线路计算相应的过负荷的严重度值（），并进行排序，以判断下一阶段的过负荷跳闸线路；≥1表示线路上的潮流超过其所能承载极限；而1>>0表示线路运行在功率约束条件范围内；3）、算法流程及仿真：定义了过负荷严重度指标后，当第m‑1次故障发生时，以m‑1次故障后的潮流分布为基础，以考虑时间过程的数学模型修改后的线路阻抗值包含电阻电抗电导电纳四个参数和传输功率P，重新计算网络的潮流，并利用计算结果形成过负荷指标来判别线路是否因时间的推移而导致第m次故障，以此来实现对电网故障期间负荷过载监视；需要对处于临近输电走廊内的所有线路进行安全性评估，分析这批线路故障后对电网的影响；算法流程及仿真过程具体步骤如下：读入系统潮流计算所需网络数据；选取故障线路L进行系统潮流计算；根据IEEE标准节点模型提供的负荷数据以及调度EMS系统中的历史负荷曲线根据数读取线路L故障时当日负荷预测数据，并确定当日故障的时间t；求t+t_Δ时取线路阻抗的变化，并取负荷曲线上t+t_Δ时刻的负荷值赋予PQ节点并重新计算系统潮流；根据Sa（Sa=1‑）值是否＜=0判断有无线路过载？如果有线路过载，更新过载线路数目K‑K+1，然后判断相继发生线路过载的时间t_k+1‑t_k是否小于ε，ε=5min或者其他运行单位认为适宜的时间，若小于ε则认为发生了连锁故障，计算终止，判断系统发生连续故障；如果无线路过载，将i+1，t+t_Δ，返回步骤4进行计算。