一种电网连锁故障的抑制方法

摘要

一种电网连锁故障的抑制方法，属于电力系统安全防护技术领域。该方法通过计算出对过载支路影响最大的节点，确定出切机切负荷量范围，并对其进行多次优化，按照每一次优化后的切机切负荷量对电网网络实施切机和切负荷操作，并检测下一时刻过载支路的电流值是否在安全范围内，以此方法连续循环进行切机切负荷量优化和实施切负荷操作，直至过载支路的电流值达到安全范围或者切机切负荷量优化次数超过最大次数停止，该法可在支路过载时优化切机切负荷量，降低损失，同时有效抑制连锁故障的发生。

主权项

一种电网连锁故障的抑制方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：确定电网网络的拓扑结构并统计网络节点总数b和网络支路总数s、确定因故障而被切除的网络支路、发生潮流转移的网络支路；步骤2：建立网络支路电流的节点重要性贡献矩阵并计算该矩阵；将该电网网络中的发电机、负荷都作为节点注入电流表示，则网络支路电流的节点重要性贡献矩阵为：式中，R(γ)＝YA^TB^‑1为b*s阶矩阵，Y为网络的支路导纳矩阵，A为网络的节点关联矩阵，B为网络的节点导纳矩阵；w_j为节点的权重系数，j＝1,2,…,s，c_j为节点的代价系数；矩阵I_m(λ)表示的是支路电流与节点注入电流的关系重要度，即节点注入电流对支路电流影响的重要程度，矩阵I_m(λ)中第一行元素λ_1j、第k行元素λ_kj、第b行元素λ_bj分别表示的是节点1至节点s的注入电流分别对第一条支路电流影响的重要程度、对第k条支路电流影响的重要程度、对第b条支路电流影响的重要程度；步骤3：根据步骤2中网络支路电流的节点重要性贡献矩阵的计算结果给出的节点对发生潮流转移的支路电流影响的重要程度，确定需要进行切机的节点和切负荷的节点；假设发生潮流转移的支路为第k条支路，则将矩阵I_m(λ)中第k行元素λ_kj按照数值大小进行排序后：从小到大选取n个相应的节点l_i(i＝1,...,n)，即负荷节点，作为待切负荷节点；同时，从大到小选取与待切负荷节点相同个数的节点g_i(i＝1,...,n)，即发电机节点，作为待切机节点；步骤4：确定切机切负荷量范围；在电网网络中切机量与切负荷量应相等，且满足以下公式：$\left\{\begin{array}{c}\Delta I_k=\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}\Delta P_i\left({\gamma }_{{\mathrm{kg}}_i}\right|(1-j\tan {\theta }_{g_i})/{\stackrel{.}{U}}_{g_i}^{*}|-{\gamma }_{{\mathrm{kl}}_i}|(1-j\tan {\theta }_{l_i})/{\stackrel{.}{U}}_{l_i}^{*}\left|\right)\\ \Delta P_i=\Delta P_{l_i}=\Delta P_{g_i}(i=1,...,n)\\ \Delta P_i\le {P_{l_i}}^0(i=1,...,n)\\ \Delta P_i\le {P_{g_i}}^0(i=1,...,n)\end{array}\right.---\left(1\right)$式中，ΔI_k为第k条支路上电流变化量的有效值，I_k为第k条支路的电流有效值；I_kset为第k条支路的保护启动所对应的最小电流值，S(S＜1)为保证支路不发生连锁跳闸的可靠系数；为R(γ)矩阵中第k行l_i列，表示第k条支路的电流与负荷节点l_i的注入电流之间的数值关系；为R(γ)矩阵中第k行g_i列，表示第k条支路的电流与发电机节点g_i的注入电流之间的数值关系；与分别表示负荷节点l_i的负荷功率因数角和发电机节点g_i的发电机功率因数角；与表示负荷节点l_i与发电机节点g_i的电压向量的共轭；分别为负荷节点l_i、发电机节点g_i的切除量；全部容量为负荷节点l_i的全部容量，为发电机节点g_i的全部容量；步骤5：对步骤4得到的切机切负荷量范围进行优化，得到切机切负荷量的优化值；采用公式(2)优化目标函数对步骤4得到的切机切负荷量范围进行优化；$\underset{\Delta P_i}{\min }{J}_T=\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}L(I(t+1),\Delta P_i(t+1))+F\left(I(t+1)\right)---\left(2\right)$s.t.I(t+1)＝f(I(t),ΔP₁(t),...,ΔP_n(t))ΔP_i(t+1)∈[0,ΔP_imax](i＝1,...,n)式中，J为优化目标函数，I(t)和I(t+1)分别为第k条支路在t时刻的电流值和进行切机切负荷后t+1时刻的电流值；L(I,ΔP_i)表示切机切负荷量优化控制的预定目标，一般取为范数形式：L(I,ΔP_i)＝I^TQI+ΔP_i^TRΔP_i，其中，R和Q是正定对称加权矩阵；f表示控制量与输入量的函数关系；ΔP_i(t+1)表示的是t+1时刻切机切负荷量；ΔP_imax表示最大允许切除量；F(I)为终端惩罚函数，表示时刻t的状态与设定值的偏差，一般形式为F(I)＝I^TPI，其中，P为终端加权矩阵；步骤6：按照步骤5得到的切机切负荷量优化值对当前时刻的电网网络实施切机和切负荷；步骤7：检测下一时刻发生潮流转移的网络支路的电流值并记录该电流值，并判断其电流是否进入安全范围内，否，则转至步骤8，是，则转至步骤10；步骤8：判断切机切负荷量优化次数是否达到事先设定的次数，否，则转至步骤2，是，则转至步骤9；步骤9：输出发生潮流转移的网络支路的电流值；步骤10：结束。