[发明专利]一种新能源电力系统级联故障分析方法

说明书

一种新能源电力系统级联故障分析方法，首先，以潮流定义电力系统的负荷，计算电力系统的潮流负荷；然后，确定系统运行的电流整定值和电压整定值，以电流整定值和电压整定值为边界条件；再者，分析光伏发电接入电力系统后的故障模式；最后，以连通性水平、全局有效性能和失负荷百分比三个指标评价光伏接入后系统的性能变化，从而量化新能源接入对电力系统级联故障的影响。

技术领域

本发明涉及一种电力系统级联故障分析方法。

背景技术

随着我国经济的快速发展，对电能需求剧增，电网规模不断扩大；与此同时，电网事故也会不可避免的发生。统计数据表明：虽然电网发生大范围停电事故的频次在下降，但其引起的后果却日益严重；这不仅给电力企业造成重大的经济损失，同时也会导致严重的政治、经济等影响，甚至会引起社会的混乱。

据研究表明：这些大面积停电事故通常是由级联故障引起的。大停电连锁事故是一般指大型电力系统由于单一或多重故障扰动等在特定条件下诱发而造成的波及范围大、停电时间长、后果严重的电力中断事故。级联故障的研究主要关注各种不同程度故障事件之间关联性，即：在停电事故中，电力系统故障如何从简单或少数元件的故障开始不断传递和扩散，从而引起其他关联元件的相继停运，最终导致大范围停电甚至是整个电网的瘫痪。而光伏、风能等新能源接入电网以后，增加了电网的不稳定性，对电网产生不可预测的影响。光伏发电系统受太阳光照的限制，存在出力不可控、波动、随机等特点，光伏发电系统的引入往往更容易引起级联故障。因此，研究光伏发电系统中级联故障的起因、发展和过程，进而找出关键线路和关键节点，并提出相应的防御策略，对保证光伏电站接入后电网的安全稳定高效运行具有现实意义。

中国专利201510613967.1公开了一种基于连锁故障破坏程度指标的紧急控制方法，根据电力系统在发生连锁故障时的运行状态，评估连锁故障对系统造成的破坏，考虑了故障对其他元件运行状态、网络拓扑结构、负荷损失三个方面的影响，然后根据初始故障后引起的潮流重新分布情况，对下级故障进行预测，并在此基础上评估其破坏程度，根据破坏程度是数值以及增长趋势辅助判断连锁故障的发展进程，从而判断是否在已发故障后必须及时采取紧急控制措施，然后采取相应的对策，对连锁故障进行阻隔。该方法的故障类型主要侧重于常规线路的开断和意外事件，没有考虑新能源出力波动的影响。

中国专利201611246261.7公开了一种基于潮流特征的电网脆弱性指标的评估方法，采用基于潮流特征的母线电压、线路功率作为电网脆弱性评估的指标，并综合电压脆弱性评估指标和线路功率脆弱性评估指标得出电网整体的脆弱性，既能反映出在非故障状态下电网的脆弱环节集合，又可以反映故障状态下系统承受故障冲击的能力，以及对电网发生级联故障时的可能路径及概率，对脆弱性环节实施提前保护和控制，有效的预防大面积停电事故发生。但是该方法主要应用于常规电力系统，对新能源接入的电力系统分析较少。

发明内容

为克服现有技术的缺点，本发明提出一种新能源电力系统级联故障分析方法。本发明考虑电力系统的电气特性，以潮流分析为基础，确立系统运行的电流和电压边界条件，进而考虑光伏功率波动及其动态接入，最后采用三个评价指标多方面量化新能源接入对电力系统级联故障的影响。

本发明通过以下技术方案实现：本发明针对光伏接入的电力系统，基于复杂网络理论构建级联故障的分析方法，包括潮流负荷确定，边界条件确立，故障模式分析和评价指标选定等。首先，以潮流定义电力系统的负荷，计算电力系统的潮流负荷；然后，确定系统运行的电流整定值和电压整定值，以电流整定值和电压整定值为边界条件；再者分析光伏发电接入电力系统后的故障模式；最后，以连通性水平、全局有效性能和失负荷百分比三个指标评价光伏接入后系统的性能变化，从而量化新能源接入对电力系统级联故障的影响。

本发明的具体步骤如下：

(1)计算电力系统潮流负荷；

由于牛顿-拉夫逊法是求解非线性方程组的有效方法，因此本发明应用其求解潮流方程。