枚举组合相继故障集的暂态安全稳定在线快速评估方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力系统安全稳定分析技术领域，更准确地说，本发明涉及一种适用 于针对发生时间间隔为分钟级的枚举组合相继故障集进行暂态安全稳定在线快速评估方 法。
【背景技术】
[0002] 随着电力系统规模和新能源发电并网规模的不断扩大、电力市场的逐步推进，电 力系统的运行状态变化越来越频繁，电力系统的安全稳定特性更为复杂，安全稳定在线评 估必将成为调度运行控制的必备功能。为了实现安全稳定在线评估，特别是暂态安全稳定 (简称为暂稳）在线评估，计算速度是关键，通常要求安全稳定在线评估必须在5分钟内完 成。由于大电网暂稳在线评估的预想故障集规模比较大，单个故障的暂稳评估时间比较长， 因此，投入实际运行的暂稳在线评估都是采用按故障算例并行的集群计算调度模式。在集 群计算平台能力和电网计算规模确定的条件下，暂稳在线评估的计算速度与预想故障集的 规模紧密相关。
[0003] 近年来国际上多起大停电事故统计调查与分析报告表明，连锁故障、相继故障是 引发大停电事故的重要原因。由于电力系统中元件众多，枚举组合的相继故障数目很大，若 对每个相继故障组合都进行详细的暂稳分析，计算量巨大。对于缓慢的相继故障（发生时 间间隔在5分钟以上）的暂稳在线评估，可以通过在5分钟内完成单一故障的暂稳在线评 估技术和故障后重启单一故障的暂稳在线评估技术来实现。但是对于相对快速的相继故障 (发生时间间隔为1-5分钟），由于枚举组合的相继故障数目很大，仅依靠扩大集群计算平 台的规模难以实现大电网枚举组合相继故障的暂稳在线评估。
[0004] 基于已有的集群计算技术，采用专利申请"电力系统在线暂态安全稳定评估预想 故障筛选方法"（受理号：201110279948. 1)技术，可以满足在5分钟之内完成大电网任意单 一故障的暂稳在线评估。该专利申请公开了一种利用历史的预想故障暂稳评估结果，结合 电力系统当前运行状态与历史的预想故障暂稳评估结果所对应的运行状态之间的变化，进 行当前运行状态下预想故障暂稳评估估算的方法（详见该专利申请公开文本中说明书的 0009段至0025段）。但是，该专利申请中的技术方案仍无法实现大电网枚举组合相继故障 的暂稳在线评估。
【发明内容】
[0005] 本发明目的是：针对大电网中发生时间间隔为分钟级的枚举组合相继故障集规模 巨大，基于现有的集群计算技术和暂态安全稳定在线评估技术，无法在5分钟内完成枚举 组合相继故障集暂稳评估的问题，提出一种解决方案，从而实现大电网枚举组合相继故障 集的暂稳在线快速评估，为调度运行控制人员应对短时间内发生相继故障给电网带来的暂 态安全稳定风险提供技术手段。
[0006] 本发明的基本原理在于：由于发生时间间隔为分钟级的两个相继故障可以视为在 第一个预想故障发生并清除后电网已经过渡到新的稳定运行状态时第二个预想故障才会 发生，因此本发明提出先对枚举组合相继故障集中所有相继故障组合的第一个预想故障进 行暂稳在线评估，再针对第一个预想故障的暂稳裕度不小于0的相继故障组合，对相继故 障组合的第一个预想故障清除后的稳定运行状态下第二个预想故障的暂稳裕度进行估算 和由小到大排序，优先对排序在前位的相继故障组合，进行针对其第一个故障后稳定运行 状态下第二个故障的基于详细模型时域仿真的暂稳量化评估，直至排序号连续的多个相继 故障组合的暂稳裕度大于0且其中排序在最前位的相继故障组合与排序在最末位的相继 故障组合的第二个预想故障的暂稳裕度之比小于设定值，则直接判定排序在其后的相继故 障都是暂态安全稳定的，从而可满足在5分钟之内实现大电网枚举组合相继故障集暂稳在 线快速评估的要求。
[0007] 具体地说，本发明是采用以下技术方案实现的，包括如下步骤：
[0008] 1)针对电力系统当前运行状态&，基于集群计算平台，按算例并行的计算调度模 式，采用基于详细模型时域仿真的暂态安全稳定量化评估方法，对枚举组合相继故障集h 中所有的相继故障组合的第一个预想故障进行暂态安全稳定在线量化评估，得到h中所有 的相继故障组合的第一个预想故障的暂态安全稳定裕度和模式，进入步骤2);
[0009] 预想故障的暂态安全稳定裕度是指预想故障的暂态功角稳定裕度、暂态电压稳定 裕度、暂态电压跌落安全裕度和暂态频率偏移安全裕度中的最小值，暂态安全稳定模式包 括暂态功角稳定的主导发电机群及发电机的参与因子、暂态电压稳定的薄弱负荷及其参与 因子、暂态电压跌路安全的薄弱母线及其参与因子、暂态频率偏移安全的薄弱母线/发电 机及其参与因子；
[0010] 2)对于匕中第一个预想故障的暂态安全稳定裕度小于0的相继故障组合，直接判 定这些相继故障组合的暂态安全稳定裕度小于0 ;
[0011] 若匕中所有的相继故障组合的第一个预想故障的暂态安全稳定裕度都小于0,则 结束本方法，否则，将匕中第一个预想故障的暂态安全稳定裕度不小于0的相继故障组合 所构成的集合记为Fi，进入步骤3);
[0012] 3)基于集群计算平台，按算例并行的计算调度模式，采用基于电力系统运行状态 变化前的暂态安全稳定量化评估结果进行运行状态变化后暂态安全稳定裕度的估算方法， 根据步骤1)中得到的各相继故障组合的第一个预想故障的暂态安全稳定在线量化评估的 结果，计及各相继故障组合的第一个预想故障清除后的稳定运行状态与\之间的变化，对 匕中所有的相继故障组合的第一个预想故障清除后的稳定运行状态下第二个预想故障的 暂态安全稳定裕度进行估算，进入步骤4);
[0013] 所述相继故障组合的第一个预想故障清除后的稳定运行状态是指在\的基础上， 通过停运该相继故障组合的第一个预想故障相关联的元件后进行潮流计算所获得的运行 状态；
[0014] 4)根据步骤3)得到的各相继故障组合的第一个预想故障清除后的稳定运行状态 下第二个预想故障的暂态安全稳定裕度的估算值按由小到大顺序对匕中所有的相继故障 组合进行排序，进入步骤5);
[0015] 5)基于集群计算平台，按步骤4)排序后的匕中所有的相继故障组合的顺序，针对 各相继故障组合的第一个故障清除后的稳定运行状态，基于详细模型时域仿真，将各相继 故障组合的第二个预想故障的暂态安全稳定量化评估分别作为一个算例，按算例并行的计 算调度模式进行计算处理，直至排序号连续的两个以上的相继故障组合的第二个预想故障 的暂态安全稳定裕度都大于0且其中排序在最前位的相继故障组合的第二个预想故障的 暂态安全稳定裕度与排序在最末位的相继故障组合的第二个预想故障的暂态安全稳定裕 度之比小于设定值，则直接判定排序在其后的所有相继故障组合都是暂态安全稳定的，结 束本方法；否则，待Fi中所有的相继故障组合的第二个预想故障的暂态安全稳定量化评估 完成后，结束本方法。
[0016] 上述技术方案的进一步特征在于：所述步骤1)中在对匕中所有的相继故障组合 的第一个预想故障进行暂态安全稳定在线量化评估时，对于第一个预想故障相同的相继故 障组合的暂态安全稳定在线量化评估只计算一次、不重复计算。
[0017] 上述技术方案的进一步特征在于：所述步骤3)中在对匕中所有的相继故障组合 的第一个预想故障清除后的稳定运行状态下第二个预想故障的暂态安全稳定裕度进行估 算时，将匕中第一个预想故障相同的相继故障组合的第一个预想故障清除后的稳定运行状 态计算以及这些相继故障组合的第一个预想故障清除后的稳定运行状态下第二个预想故 障的暂态安全稳定裕度估算作为一个算例，且在算例中这些相继故障组合的第一个预想故 障清除后的稳定运行状态计算只计算一次、不重复计算。
[0018] 本发明的有益效果如下：本发明提出的针对发生时间间隔为分钟级的枚举组合相 继故障集进行暂稳在线快速评估方法，首先根据枚举组合相继故障集中各相继故障组合的 第一个预想故障的暂稳在线评估结果和故障清除后的稳定运行状态与当前运行状态之间 的变化，直接估算各相继故障组合的第二个预想故障的暂稳在线评估结果，附加的计算量 非常小，再根据暂稳裕度由小到大的排序，基于集群计算平台，进行各相继故障组合的第二 个预想故障的基于详细模型时域仿真的暂