电网山火灾害并发连锁故障的风险分析方法及系统与流程

本发明涉及电网防护领域，尤其涉及一种电网山火灾害并发连锁故障的风险分析方法及系统。

背景技术：

当前，中国山火灾害发生呈逐年上升趋势，据统计，全国范围一年山火火点数量高达8万多起。山火灾害会降低空气绝缘，导致输电线路发生山火跳闸事故，且由于山火灾害持续时间较长，输电线路无法重合闸成功。山火灾害严重时一天多多达上千处，极易导致多条线路同时发生山火跳闸事故，特别是当前特高压线路逐步投入运行，还有可能引发多条并发连锁故障，对电网安全运行构成严重威胁。

目前，主要研究集中于山火灾害对输电线路本身的影响，未考虑山火灾害导致发生连锁故障的情形，同时，由于山火灾害存在同时集中爆发的可能性，因此，还有可能会导致引发多条并发连锁故障。

因此需要提出一种可快速分析山火灾害条件下电网多条并发连锁故障风险，量化分析电网风险高的区域，指导电网防山火措施精准布控，保障大电网安全稳定运行的电网山火灾害并发连锁故障风险分析策略。

技术实现要素：

本发明提供了一种电网山火灾害并发连锁故障的风险分析方法及系统，用以解决目前缺乏电网山火灾害并发连锁故障的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种电网山火灾害并发连锁故障的风险分析方法，包括以下步骤：

s1：根据山火实时监测预警结果，计算受影响的输电线路以及输电线路的山火跳闸概率；

s2：根据所有受影响的输电线路的山火跳闸概率，构建初始故障组合；

s3：计算初始故障组合下的确定性连锁故障线路集合；

s4：根据输电线路及其保护元件的运行特性，在确定性连锁故障线路集合的基础上，生成故障组合的概率性连锁故障线路集合；

s7：针对每个故障组合，计算故障组合条件下的电网稳定裕度；

s8：根据电网稳定裕度，计算每条输电线路的风险程度。

优选地，在步骤s4完成后，步骤s7进行之前，方法还包括：

s5：设定连锁故障重数t，重复步骤s3和步骤s4，直到达到设定的连锁故障重数；

s6：重复步骤s2-步骤s5，生成k个t重连锁故障组合；

且步骤s7中的每个故障组合是指每一个t重连锁故障组合。

优选地，t的取值范围为[2,8]，k的取值范围为[50,1000]。

优选地，步骤s2，包括以下步骤：

s201：针对每一条受山火影响输电线路，随机生成一个[0,1]的浮点数，如果该浮点数小于该线路的山火跳闸概率，则将该线路包含在初始故障组合中；

s202：重复步骤s201直到所有的线路均完成了步骤s201，最终得到初始故障组合。

优选地，生成故障组合的概率性连锁故障线路集合，包括以下步骤：

根据输电线路及其保护元件的运行特性，分析各元件的故障概率，进而获得元件的故障引发的相应故障的线路，在确定性连锁故障线路集合的基础上，生成故障组合的概率性连锁故障线路集合。

优选地，元件的故障概率中的故障包括元件拒动或误动；确定性连锁故障线路集合中的确定性连锁故障包括：过载故障或失稳故障。

优选地，方法还包括步骤：根据每条线路的风险程度的大小，确定输电线路防山火措施。

优选地，电网风险指标的计算公式为：

式中，为故障组合条件下的电网风险指标，为静态电网稳定裕度；为暂态电网稳定裕度；为动态电网稳定裕度。

优选地，输电线路的风险程度的计算公式为：

式中，yi为第i条线路的风险指标；q为包含第i条线路的故障组合数量；为包含第i条线路的故障组合中第j个t重连锁故障组合下的风险指标；n为t重连锁故障组合总数；m为输电线路的条数。

本发明还提供一种计算机系统，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述任一方法的步骤。

本发明具有以下有益效果：

本发明的一种电网山火灾害并发连锁故障的风险分析方法及系统，可快速得到山火灾害下电网并发连锁故障组合，从而计算得到每条输电线路的风险程度。原理清晰，操作方便，具有很高的实用价值，对山火灾害下电网风险针对性处置有科学指导作用。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的电网山火灾害并发连锁故障的风险分析方法的流程示意图；

图2是本发明优选实施例1的电网山火灾害并发连锁故障的风险分析方法的流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参见图1，本发明的电网山火灾害并发连锁故障的风险分析方法，包括以下步骤：

s1：根据山火实时监测预警结果，计算受影响的输电线路以及输电线路的山火跳闸概率；

s2：根据所有受影响的输电线路的山火跳闸概率，构建初始故障组合；

s3：计算初始故障组合下的确定性连锁故障线路集合；

s4：根据输电线路及其保护元件的运行特性，在确定性连锁故障线路集合的基础上，生成故障组合的概率性连锁故障线路集合；

s7：针对每个故障组合，计算故障组合条件下的电网风险指标；

s8：根据电网风险指标，计算每条输电线路的风险程度。

上述步骤，可快速得到山火灾害下电网并发连锁故障组合，从而计算得到每条输电线路的风险程度。

实际实施时，以上的方法还能进行以下的扩充或应用，以下实施例中的技术特征都能相互组合，实施例仅作为示例，不作为对技术特征的正常组合限制。

实施例1：

参见图2，本实施例的电网山火灾害并发连锁故障的风险分析方法，包括以下步骤：

s1：根据山火实时监测预警结果，计算受影响的输电线路以及输电线路的山火跳闸概率；

s2：根据所有受影响的输电线路的山火跳闸概率，构建初始故障组合，具体如下：

s201：针对每一条受山火影响输电线路，随机生成一个[0,1]的浮点数，如果该浮点数小于该线路的山火跳闸概率，则将该线路包含在初始故障组合中；

s202：重复步骤s201直到所有的线路均完成了步骤s201，最终得到初始故障组合：

式中，为第i个初始故障组合；n为故障组合中线路的条数；为第i个初始故障组合中的第j条线路。

s3：计算初始故障组合下的确定性连锁故障线路集合。确定性连锁故障包括：过载故障和失稳故障。确定性连锁故障线路集合如下式：

式中，为第i个故障组合的第1重确定性连锁故障线路集合；s为集合中线路的条数；为第i个故障组合的第1重连锁故障中的第k条线路。

s4：根据输电线路及其保护元件的运行特性，分析各元件的故障概率(包括元件拒动或误动)，进而获得元件的故障引发的相应故障的线路，在确定性连锁故障线路集合的基础上，生成故障组合的概率性连锁故障线路集合。概率性连锁故障线路集合如下式：

式中，fi¹为第i个故障组合的第1重概率性连锁故障线路集合；h为集合中线路的条数；为第i个故障组合的第1重连锁故障中的第t条线路。

s5：设定连锁故障重数t，重复步骤s3和步骤s4，直到达到设定的连锁故障重数。实施时，t的取值范围为[2,8]。

s6：重复步骤s2-步骤s5，生成k个t重连锁故障组合。实施时，k的取值范围为[50,1000]。

s7：针对每个t重连锁故障组合，计算故障组合条件下的电网风险指标。电网风险指标的计算公式为：

式中，为故障组合条件下的电网风险指标，为静态电网稳定裕度；为暂态电网稳定裕度；为动态电网稳定裕度。

s8：根据电网风险指标，计算每条输电线路的风险程度。输电线路的风险程度的计算公式为：

式中，yi为第i条线路的风险指标；q为包含第i条线路的故障组合数量；为包含第i条线路的故障组合中第j个t重连锁故障组合下的风险指标；n为t重连锁故障组合总数；m为输电线路的条数。

s9：根据每条线路的风险程度的大小，确定输电线路防山火措施，实现精准布防。

实施例2：

本实施例是实施例1的应用例，本实施例的电网山火灾害并发连锁故障风险分析方法，包括：

s1：根据山火实时监测预警结果，某一时刻受影响的输电线路主要包括{500kv线路1，500kv线路3，500kv线路8，220kv线路4，220kv线路6}，计算每条输电线路山火跳闸概率为{0.6，0.2，0.7，0.5，0.3}。

s201：针对每一条受山火影响输电线路，随机生成一个[0,1]的浮点数，如果该浮点数小于该线路的山火跳闸概率，则将该线路包含在初始故障组合中。

s202：重复步骤s201直到所有的线路均完成了步骤s201，最终得到初始故障组合：

s3：计算初始故障组合下的确定性连锁故障线路，在500kv线路1、500kv线路8和220kv线路4同时发生山火跳闸事故的情况下，会导致500kv线路7和220kv线路9发生过载，因而，得到初始故障组合下的确定性连锁故障线路集合为：

s4：在步骤s3的基础上，500kv线路7保护拒动，将导致500kv线路11和500kv线路12保护动作跳闸，进而生成故障组合的概率性连锁故障线路集合如下式：

fi¹＝{500kv线路11，500kv线路12}

s5：设定连锁故障重数为t＝2，重复步骤s3和步骤s4，直到达到设定的连锁故障重数。

s6：重复步骤s201-步骤s5，生成100个2重连锁故障组合。

s7：针对每一个2重连锁故障组合，计算该故障组合条件下的电网风险指标计算公式如下：

式中，为静态电网稳定裕度；为暂态电网稳定裕度；为动态电网稳定裕度。

s8：计算每条线路的风险程度，计算公式如下：

式中，yi为第i条线路的风险指标；q为包含第i条线路的故障组合数量；为第j个t重连锁故障组合(且该故障组合包含第i条线路)下的风险指标；n为t重连锁故障组合总数；m为输电线路的条数。

得到风险程度排名前3的线路为：500kv线路1，500kv线路8，500kv线路7。

s9：根据每条线路的风险程度大小，科学指导输电线路防山火措施布防应着重考虑500kv线路1、500kv线路8和500kv线路7。

实施例3：

本实施例提供一种计算机系统，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一实施例的步骤。

综上可知，本发明可快速分析山火灾害条件下电网多条并发连锁故障风险，量化分析电网风险高的区域，指导电网防山火措施精准布控，保障大电网安全稳定运行。原理清晰，操作方便，具有很高的实用价值。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。