[发明专利]一种基于改进OPA模型的电网连锁故障确定方法

说明书

技术领域

本发明属于电气工程领域，具体涉及一种基于改进OPA模型的电网连锁故障确定方法。

背景技术

跨区域的互联电网已发展成为目前最复杂的人造工业网络之一，近年来国内外发生的多次大停电事故都是由电网连锁故障所导致的，因此国内外学者越来越重视电网连锁故障及大停电传播机理的研究，他们提出了多种电网连锁故障模型，其中最受关注的无非是Dobson等人提出的OPA模型；OPA模型是由美国橡树岭国家实验室(ORNL)、Wisconsin大学电力系统工程研究中心(PSerc)和Alaska大学的多位研究人员共同提出的，模型取3个研究机构的首个英文字母命名；OPA模型的核心是以研究负荷变化为基础，探讨输电系统系列大停电的全局动力学行为特征。因此，研究OPA模型具有重要的理论和现实意义。

OPA模型按时间尺度可分为两个过程，一是慢动态过程，描述电网用户负荷的缓慢增长及其相对应的各种防护性控制策略相互作用下电网状态逐渐向自组织临界态演化；另一过程被称作快动态过程，描述连锁故障发生和传播。快动态过程一般只需要几个小时甚至几分钟，该过程的时间单位是分。

OPA模型的计算复杂度等同于线性规划问题是该模型的一个显著优点，因此具有比较快的计算速度，尤其适用于大电网；但其也存在2项明显不足：一是在OPA模型快动态过程中用直流潮流模型计算系统的潮流分布，忽略了潮流具有方向性的特点，因此在模拟电网动态时会带来一定的误差；二是OPA模型在慢动态过程模拟电网的升级演化等方面的动作与实际工程不尽相符。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种基于改进OPA模型的电网连锁故障确定方法，以达到构建一个即考虑潮流的方向性又考虑电网拓扑演化的实际情况的OPA模型，实现改进后的模型更加符合电力系统实际情况的目的。

一种基于改进OPA模型的电网连锁故障确定方法，包括以下步骤：

步骤1、对OPA模型快动态过程进行改进，具体步骤如下：

步骤1-1、构建目标电网的拓扑图，确定电网拓扑图中的发电机节点、负荷节点和各线路的参数，所述的参数包括线路的阻抗和导纳；

步骤1-2、确定电网中发电机的最大出力和电网的负荷需求；

步骤1-3、根据电网的实际情况，设定随机断开各线路的概率值，并依据上述概率随机断开电网中某一条线路，模拟电网故障的产生；

步骤1-4、采用最优潮流模型求解故障产生后电网的潮流分布情况；

步骤1-5、判断电网中各线路的潮流是否收敛，若是，则执行步骤1-6，否则，将电网中的负荷按照生成介数由大到小逐一进行切除，直至潮流收敛，并返回执行步骤1-4；若切负荷动作结束后潮流仍不收敛，则方法终止；

步骤1-6、判断电网中各线路的潮流值是否达到对应线路的容量上限，若是，则根据电网实际情况，确定该线路是否切除，然后执行步骤1-7，否则，直接执行步骤1-7；

步骤1-7、判断电网中是否存在孤岛问题，若是，则处理孤岛问题，并执行步骤1-8，否则，直接执行步骤1-8；

步骤1-8、统计由于故障导致的当天负荷损失，完成OPA模型快动态过程的改进；

步骤2、对OPA模型慢动态过程进行改进；

步骤2-1、根据目标电网的历史数据，确定历史每天负荷需求和发电机最大出力的缓慢增长因子，并根据当日的负荷需求和发电机最大出力，预测未来每日的每天负荷需求和发电机最大出力；

步骤2-2、确定当天目标电网中是否有新变电站接入，若是，则执行步骤2-3，否则，执行步骤2-4；

步骤2-3、确定新接入的变电站的容量和接入位置；

步骤2-4、判断电网中的备用容量是否充足，若是，则执行步骤2-6，否则，执行步骤2-5；

步骤2-5、新建电厂或新能源并网，并确定新建电厂的容量和接入位置，或新能源并网的接入位置；

步骤2-6、对电网中重要线路进行扩容，并判断是否存在薄弱线路，若是，则对薄弱线路进行扩容，保证重要负荷的持续供电，并执行步骤2-7，否则直接执行步骤2-7；

步骤2-7、完成OPA模型慢动态过程的改进；

步骤3、根据改进后的OPA模型，对目标电网电网连锁故障进行实时监控。

步骤1-4所述的采用最优潮流模型求解故障产生后的潮流分布情况，具体方法为：在OPA模型快动态过程中，采用最优潮流模型代替直流潮流模型来计算电网潮流分布情况。