枚舉組合相繼故障集的暫態安全穩定在線快速評估方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于電力系統安全穩定分析技術領域，更準確地說，本發明涉及一種適用 于針對發生時間間隔為分鐘級的枚舉組合相繼故障集進行暫態安全穩定在線快速評估方 法。
【背景技術】
[0002] 隨著電力系統規模和新能源發電并網規模的不斷擴大、電力市場的逐步推進，電 力系統的運行狀態變化越來越頻繁，電力系統的安全穩定特性更為復雜，安全穩定在線評 估必將成為調度運行控制的必備功能。為了實現安全穩定在線評估，特別是暫態安全穩定 (簡稱為暫穩）在線評估，計算速度是關鍵，通常要求安全穩定在線評估必須在5分鐘內完 成。由于大電網暫穩在線評估的預想故障集規模比較大，單個故障的暫穩評估時間比較長， 因此，投入實際運行的暫穩在線評估都是采用按故障算例并行的集群計算調度模式。在集 群計算平臺能力和電網計算規模確定的條件下，暫穩在線評估的計算速度與預想故障集的 規模緊密相關。
[0003] 近年來國際上多起大停電事故統計調查與分析報告表明，連鎖故障、相繼故障是 引發大停電事故的重要原因。由于電力系統中元件眾多，枚舉組合的相繼故障數目很大，若 對每個相繼故障組合都進行詳細的暫穩分析，計算量巨大。對于緩慢的相繼故障（發生時 間間隔在5分鐘以上）的暫穩在線評估，可以通過在5分鐘內完成單一故障的暫穩在線評 估技術和故障后重啟單一故障的暫穩在線評估技術來實現。但是對于相對快速的相繼故障 (發生時間間隔為1-5分鐘），由于枚舉組合的相繼故障數目很大，僅依靠擴大集群計算平 臺的規模難以實現大電網枚舉組合相繼故障的暫穩在線評估。
[0004] 基于已有的集群計算技術，采用專利申請"電力系統在線暫態安全穩定評估預想 故障篩選方法"（受理號：201110279948. 1)技術，可以滿足在5分鐘之內完成大電網任意單 一故障的暫穩在線評估。該專利申請公開了一種利用歷史的預想故障暫穩評估結果，結合 電力系統當前運行狀態與歷史的預想故障暫穩評估結果所對應的運行狀態之間的變化，進 行當前運行狀態下預想故障暫穩評估估算的方法（詳見該專利申請公開文本中說明書的 0009段至0025段）。但是，該專利申請中的技術方案仍無法實現大電網枚舉組合相繼故障 的暫穩在線評估。
【發明內容】
[0005] 本發明目的是：針對大電網中發生時間間隔為分鐘級的枚舉組合相繼故障集規模 巨大，基于現有的集群計算技術和暫態安全穩定在線評估技術，無法在5分鐘內完成枚舉 組合相繼故障集暫穩評估的問題，提出一種解決方案，從而實現大電網枚舉組合相繼故障 集的暫穩在線快速評估，為調度運行控制人員應對短時間內發生相繼故障給電網帶來的暫 態安全穩定風險提供技術手段。
[0006] 本發明的基本原理在于：由于發生時間間隔為分鐘級的兩個相繼故障可以視為在 第一個預想故障發生并清除后電網已經過渡到新的穩定運行狀態時第二個預想故障才會 發生，因此本發明提出先對枚舉組合相繼故障集中所有相繼故障組合的第一個預想故障進 行暫穩在線評估，再針對第一個預想故障的暫穩裕度不小于0的相繼故障組合，對相繼故 障組合的第一個預想故障清除后的穩定運行狀態下第二個預想故障的暫穩裕度進行估算 和由小到大排序，優先對排序在前位的相繼故障組合，進行針對其第一個故障后穩定運行 狀態下第二個故障的基于詳細模型時域仿真的暫穩量化評估，直至排序號連續的多個相繼 故障組合的暫穩裕度大于0且其中排序在最前位的相繼故障組合與排序在最末位的相繼 故障組合的第二個預想故障的暫穩裕度之比小于設定值，則直接判定排序在其后的相繼故 障都是暫態安全穩定的，從而可滿足在5分鐘之內實現大電網枚舉組合相繼故障集暫穩在 線快速評估的要求。
[0007] 具體地說，本發明是采用以下技術方案實現的，包括如下步驟：
[0008] 1)針對電力系統當前運行狀態&，基于集群計算平臺，按算例并行的計算調度模 式，采用基于詳細模型時域仿真的暫態安全穩定量化評估方法，對枚舉組合相繼故障集h 中所有的相繼故障組合的第一個預想故障進行暫態安全穩定在線量化評估，得到h中所有 的相繼故障組合的第一個預想故障的暫態安全穩定裕度和模式，進入步驟2);
[0009] 預想故障的暫態安全穩定裕度是指預想故障的暫態功角穩定裕度、暫態電壓穩定 裕度、暫態電壓跌落安全裕度和暫態頻率偏移安全裕度中的最小值，暫態安全穩定模式包 括暫態功角穩定的主導發電機群及發電機的參與因子、暫態電壓穩定的薄弱負荷及其參與 因子、暫態電壓跌路安全的薄弱母線及其參與因子、暫態頻率偏移安全的薄弱母線/發電 機及其參與因子；
[0010] 2)對于匕中第一個預想故障的暫態安全穩定裕度小于0的相繼故障組合，直接判 定這些相繼故障組合的暫態安全穩定裕度小于0 ;
[0011] 若匕中所有的相繼故障組合的第一個預想故障的暫態安全穩定裕度都小于0,則 結束本方法，否則，將匕中第一個預想故障的暫態安全穩定裕度不小于0的相繼故障組合 所構成的集合記為Fi，進入步驟3);
[0012] 3)基于集群計算平臺，按算例并行的計算調度模式，采用基于電力系統運行狀態 變化前的暫態安全穩定量化評估結果進行運行狀態變化后暫態安全穩定裕度的估算方法， 根據步驟1)中得到的各相繼故障組合的第一個預想故障的暫態安全穩定在線量化評估的 結果，計及各相繼故障組合的第一個預想故障清除后的穩定運行狀態與\之間的變化，對 匕中所有的相繼故障組合的第一個預想故障清除后的穩定運行狀態下第二個預想故障的 暫態安全穩定裕度進行估算，進入步驟4);
[0013] 所述相繼故障組合的第一個預想故障清除后的穩定運行狀態是指在\的基礎上， 通過停運該相繼故障組合的第一個預想故障相關聯的元件后進行潮流計算所獲得的運行 狀態；
[0014] 4)根據步驟3)得到的各相繼故障組合的第一個預想故障清除后的穩定運行狀態 下第二個預想故障的暫態安全穩定裕度的估算值按由小到大順序對匕中所有的相繼故障 組合進行排序，進入步驟5);
[0015] 5)基于集群計算平臺，按步驟4)排序后的匕中所有的相繼故障組合的順序，針對 各相繼故障組合的第一個故障清除后的穩定運行狀態，基于詳細模型時域仿真，將各相繼 故障組合的第二個預想故障的暫態安全穩定量化評估分別作為一個算例，按算例并行的計 算調度模式進行計算處理，直至排序號連續的兩個以上的相繼故障組合的第二個預想故障 的暫態安全穩定裕度都大于0且其中排序在最前位的相繼故障組合的第二個預想故障的 暫態安全穩定裕度與排序在最末位的相繼故障組合的第二個預想故障的暫態安全穩定裕 度之比小于設定值，則直接判定排序在其后的所有相繼故障組合都是暫態安全穩定的，結 束本方法；否則，待Fi中所有的相繼故障組合的第二個預想故障的暫態安全穩定量化評估 完成后，結束本方法。
[0016] 上述技術方案的進一步特征在于：所述步驟1)中在對匕中所有的相繼故障組合 的第一個預想故障進行暫態安全穩定在線量化評估時，對于第一個預想故障相同的相繼故 障組合的暫態安全穩定在線量化評估只計算一次、不重復計算。
[0017] 上述技術方案的進一步特征在于：所述步驟3)中在對匕中所有的相繼故障組合 的第一個預想故障清除后的穩定運行狀態下第二個預想故障的暫態安全穩定裕度進行估 算時，將匕中第一個預想故障相同的相繼故障組合的第一個預想故障清除后的穩定運行狀 態計算以及這些相繼故障組合的第一個預想故障清除后的穩定運行狀態下第二個預想故 障的暫態安全穩定裕度估算作為一個算例，且在算例中這些相繼故障組合的第一個預想故 障清除后的穩定運行狀態計算只計算一次、不重復計算。
[0018] 本發明的有益效果如下：本發明提出的針對發生時間間隔為分鐘級的枚舉組合相 繼故障集進行暫穩在線快速評估方法，首先根據枚舉組合相繼故障集中各相繼故障組合的 第一個預想故障的暫穩在線評估結果和故障清除后的穩定運行狀態與當前運行狀態之間 的變化，直接估算各相繼故障組合的第二個預想故障的暫穩在線評估結果，附加的計算量 非常小，再根據暫穩裕度由小到大的排序，基于集群計算平臺，進行各相繼故障組合的第二 個預想故障的基于詳細模型時域仿真的暫