一种基于继电保护系统隐藏故障的电网N-k分析方法

摘要

本发明属于电力系统继电保护和电网连锁故障分析领域，公开了一种基于继电保护系统隐藏故障的电网N-k分析方法，包括分析继电保护系统的几种典型的隐藏故障模型；根据隐藏故障模型建立各个隐藏故障触发概率的求解模型；根据隐藏故障模型的时序特性，对电网N-k进行预想分析，获得由保护隐藏故障导致的电网N-k故障路径和发生概率。本发明考虑了多种类型的保护隐藏故障，使得可以从机理上分析电网N-k故障发生和扩展的过程，提高N-k故障概率的计算准确度，发现更多的N-k故障路径，并且弥补传统N-k分析方法的局限性。

主权项

一种基于继电保护系统隐藏故障的电网N‑k分析方法，其特征在于，包括下述步骤：S1：根据电网能量管理系统和故障信息系统提供的信息，获取超高压输电线路继电保护系统的配置信息、保护定值信息和元件故障概率数据；步骤S1包括以下子步骤：S11：根据电网能量管理系统和故障信息系统提供的信息，获取超高压输电线路继电保护系统的配置信息，并对该配置情况包含的隐藏故障进行简化；S12：结合电网能量管理系统和故障信息系统提供的数据计算步骤S11简化后的配置情况包含的隐藏的故障发生概率；步骤S12进一步包括以下子步骤：S12‑1：根据电网能量管理系统和故障信息系统提供的数据计算线路主保护纵联距离保护隐藏故障发生的概率，该纵联距离保护隐藏故障发生的概率与通信信道故障和保护在下级线路出口处产生的隐藏故障区间长度有关；S12‑2：根据电网能量管理系统和故障信息系统提供的数据，计算线路后备保护距离II段定值选择性不满足发生的概率和距离III段定值躲负荷能力不满足发生的概率；本步骤具体为，线路后备保护距离II段定值选择性不满足概率与该选择性不满足对应的隐藏故障区间长度和故障发生在该线路的概率有关，该隐藏故障区间长度等于II段定值伸入到下级线路的长度减去距离I段的长度，该长度可由二分法获得，故障发生在该线路的概率则可由能量管理系统提供的统计数据获取；距离III段保护躲负荷能力不满足发生概率为：$p\left(Z_3\right)=\left\{\begin{array}{cc}1& Z_m\le Z_3\\ \frac{k_{min}{Z}_3-Z_m}{k_{min}{Z}_3-Z_3}& Z_3<Z_m<k_{min}{Z}_3\\ 0& Z_m\ge k_{min}{Z}_3\end{array}\right.$其中，躲负荷能力可靠系数K为Z₃和Z_load分别为距离III段阻抗整定值和负荷阻抗值，φ_d为灵敏角，φ_f为负荷阻抗角，k_min为距离III段定值躲负荷能力的可靠系数最小值，Z_m为测量阻抗；S12‑3：根据故障信息系统提供的厂站接线信息，以及电网能量信息系统提供的统计信息，从而获得断路器装置拒动故障发生的概率统计数据，将该故障概率和相关线路发生故障的概率值相乘积，从而计算出由断路器拒动导致的某N‑k故障发生概率；S2：根据步骤S1分析的隐藏故障类型对电网N‑k故障进行预想分析，以获得发生初始故障和电网误动线路集合；步骤S2包括以下子步骤：S21：根据纵联距离保护、距离II段和III段保护，以及断路器装置的隐藏故障分别建立对应隐藏故障的时序模型；S22：根据该时序模型，依次选择触发不同的隐藏故障获得不同的N‑k故障事故预想集；步骤S22包括以下子步骤：S22‑1：当线路发生初始故障后，首先分析会瞬时动作的纵联距离保护的误动故障；S22‑2：若本线路主保护拒动作，则在故障后的t1时刻，判断后备保护距离II段是否存在隐藏故障，如果存在隐藏故障，则转入步骤S22‑3，如果不存在隐藏故障，则转入步骤S22‑4；S22‑3：分析故障落入的隐藏故障区间所对应的不同的线路，并断开这些线路；S22‑4：在t2时刻，分析本线路断路器装置是否存在隐藏故障，若断路器装置存在故障，则断开相应线路，若不存在，则转入步骤S22‑5；S22‑5：计算全网各线路距离III段保护躲负荷可靠系数，若不满足要求则断开相应线路，若满足，则过程结束，若不满足，则继续断开相应线路，并重复S22‑5，直到系统潮流不收敛为止；S3：根据步骤S2获得的电网误动线路集合，获取相应的N‑k故障事故路径，利用步骤S1提供的隐藏故障触发概率计算方法获取各故障路径发生概率，步骤S3包括以下子步骤：S31：根据步骤S2获得的电网误动线路集合，获取相应的N‑k故障事故路径，并根据所获得的N‑k故障事故路径，结合步骤S1所提概率计算的方法获得相应故障路径发生的概率水平；S32：根据各N‑k故障路径和路径发生概率水平，对各个故障路径进行排序，在排序结果中，发生概率值较大的故障路径和故障线路即为电网中相对薄弱的环节。