一種用于靜態安全分析預想故障下潮流不可解評估方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于電力系統潮流計算領域，尤指一種用于靜態安全分析預想故障下潮流 不可解評估方法。
【背景技術】
[0002] 隨著電網規模的一步擴大，調度員也無法通過人工經驗全面準確掌握實際電網的 運行狀態，無法直接對電網運行進行調整，需要更加有效的高級應用軟件提供輔助信息作 為調度員參考重要依據。通過研究近年來國內外大停電事故可以看出，大多數與靜態安全 約束破壞逐漸演變而來，尤其是對于電網有設備突發故障退出運行導致系統潮流的大范圍 轉移，造成電網其它元件過載而出現連續故障發生，最終導致影響較大的事故發生。對于這 種事故的發生，通過模擬預想故障發生對電網運行造成的嚴重程度進行評估，就可以對嚴 重故障進行預防校正控制，降低系統的危險系數。靜態安全分析由于通過潮流計算技術模 擬輸電線路或變壓器等設備開斷對電網影響，計算速度快、評估結果準確，滿足在線計算要 求，因此已成為電力系統安全分析評估的重要組成部分，成為電網穩定監視的重要參考依 據。目前在所有調度系統中靜態安全分析模塊已成為必配模塊。
[0003] 針對靜態安全分析計算方法已經開展了較多的研究，相關處理技術已經非常成 熟，完全滿足工程化的實用要求。但是所有方法都是基于潮流計算方法或改進潮流方法實 現的，因此潮流計算結果成為靜態安全分析的關鍵。目前通過潮流計算技術基本可以解決 靜態安全分析預想故障分析計算問題，但是在一些較為極端的運行方式下會出現設備開斷 導致潮流不收斂的現象，此類問題在實際運行中只是通過嚴重告警提醒，對于不收斂更深 的原因并未深究，也就沒有考慮該類故障對電網穩定影響的嚴重程度進行評估。對于潮流 不收斂情況可能是數值方面的原因所致或設備開斷導致潮流本身無解情況，需要有有效方 法進行識別，因此在靜態安全分析中缺少對嚴重故障的分析方法。
【發明內容】
[0004] 為了解決靜態安全分析在實際應用存在的問題，本發明公開了一種應用于靜態安 全分析預想故障下潮流不可解的評估方法，對故障的不可解程度進行評估并提供可調節靈 敏度信息。
[0005] 本發明利用現有的潮流不可解評估方法中的最優乘子牛頓法作為基本方法，通過 建立靜態安全分析模擬N_k(包括單個設備或設備組開斷故障）預想故障潮流不可解時的 故障參數化計算模型，基于最優乘子牛頓法基本原理對潮流不可解斷面進行求解，最終得 到的故障參數化結果為靜態安全分析在預想故障下潮流不可解嚴重程度評估提供重要依 據，并通過臨界點雅可比矩陣特征向量的計算為預防控制提供靈敏度信息，在此基礎上進 行靜態安全分析預防控制分析。本發明的技術方案是建立靜態安全分析預想故障的潮流計 算模型，并基于最優乘子牛頓法求解最接近故障情況的運行點，從而對開斷故障造成潮流 不可解嚴重程度進行評估，該方法的計算包括以下步驟：
[0006]S1，獲取潮流斷面數據和引起潮流不可解的預想故障信息，形成基本計算數據；
[0007]S2,建立預想故障開斷參數化模擬模型，根據替代原理將預想故障設備發生開斷 用等值注入功率源等效取代，將實際支路移除，通過構造故障參數（開斷故障參數）A模擬 設備由投運至開斷過程；
【主權項】
1. 一種用于靜態安全分析預想故障下潮流不可解評估方法，其特征在于包括以下步 驟： S1，獲取潮流斷面數據和引起潮流不可解的預想故障信息，形成基本計算數據； 52, 建立預想故障開斷參數化模擬模型，根據替代原理將系統中預想故障設備發生開 斷用等值功率注入等效取代，將實際故障設備移除，通過構造故障參數A模擬設備由投運 至開斷過程； 53, 建立潮流不可解計算模型，將開斷故障通過故障開斷參數模擬后，將帶故障參數入 的潮流計算問題轉化為求解故障參數為最小的問題；預想故障發生時通過計算如果能夠得 到入=〇的解，則說明潮流是有解的，若計算得到A>0的解，則說明潮流是不可解的，通 過故障參數指標進行評估不可解的嚴重程度； 54, 故障參數初值設置：給定故障參數的初值A= 1，表示故障元件完全開斷情形； 55, 通過帶故障參數的最優乘子牛頓法求解，以帶故障參數的最優乘子牛頓法求 解得到潮流解，參數化潮流方程簡化表示為f(x，A)_S= 0,構造潮流方程目標函數為 F⑴= |[/(_u)-^T[/u-幻-s]基于最優乘子牛頓法進行計算時將故障參數x作為已 9 知參數處理； 56, 對最優乘子牛頓法計算結果進行判斷，若潮流計算不收斂，解不滿足潮流等式約束 條件，根據臨界點的雅可比矩陣的特征向量計算奇異點的左特征向量，并計算故障參數的 調整量AA，并更新故障參數A，轉至步驟S4計算； 57, 對最優乘子牛頓法計算結果進行判斷，若潮流計算收斂，則判斷調整步長△A大 小，若△A已滿足收斂，則得到最終解，計算出最終故障參數值A作為潮流不可解評估指 標。
2. 根據權利要求1所述的一種用于靜態安全分析預想故障下潮流不可解評估方法，其 特征在于，所述步驟S2所述故障設備包括單一元件開斷故障和多重設備開斷故障。
3. 根據權利要求1所述的一種用于靜態安全分析預想故障下潮流不可解評估方法，其 特征在于所述故障參數X具體表示為： 當A= 〇時，表示故障設備未開斷時的潮流方程； 當入=1時，表示故障設備完全移除后的潮流方程。
4. 根據權利要求1所述的一種用于靜態安全分析預想故障下潮流不可解評估方法，其 特征在于，所述步驟S5中用最優乘子牛頓法計算時考慮了故障參數A變化對潮流方程的 影響，并通過計算結果獲取故障參數A調整的靈敏度信息。
5. 根據權利要求1所述的一種用于靜態安全分析預想故障下潮流不可解評估方法，其 特征在于，步驟S7之后還包括，S8,根據最終解對應的雅可比矩陣的左右特征向量作為靈 敏度信息用于預防控制輔助分析。
6. 根據權利要求1所述的一種用于靜態安全分析預想故障下潮流不可解評估方法，其 特征在于，步驟S7調整步長AA的計算步驟具體包括： 假設有解域和無解域之間為一超平面2，定義預想故障等效注入功率方向為b，當前 狀態下節點注入功率相量為S，通過計算得到解平面上距離S最近的點S%臨界點解為x% 由最優乘子牛頓法得到對于雅可比矩陣J(X#)奇異，雅可比矩陣JOO的零特征向量 與2在<處正交，定義Smi為I：在^處切平面距離S最近的點，sA為切平面與b的交點， 根據三角關系計算△入：
【專利摘要】本發明公開了一種靜態安全分析在預想故障下潮流不可解的評估方法，通過建立靜態安全分析模擬N-k(包括單個設備或設備組開斷故障)預想故障潮流不可解時的故障參數化計算模型,基于最優乘子牛頓法基本原理對潮流不可解斷面進行求解，最終得到表征不可解嚴重程度的故障參數結果，可作為靜態安全分析在預想故障下潮流不可解嚴重程度評估依據，通過臨界點雅可比矩陣信息計算特征向量可為預防控制提供靈敏度信息，彌補了靜態安全分析對嚴重預想故障引起潮流不可解無法深入分析計算缺點。
【IPC分類】G06F19-00, H02J3-00
【公開號】CN104617575
【申請號】CN201510043903
【發明人】王毅, 陸娟娟, 張勇, 寧劍, 陸進軍, 羅玉春, 彭龍, 查國強
【申請人】國電南瑞科技股份有限公司, 國家電網公司華北分部
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年1月28日