CN107947216A - 一种大型交直流混联电网连锁故障预警及控制方法及系统 - Google Patents

一种大型交直流混联电网连锁故障预警及控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种大型交直流混联电网连锁故障预警及控制方法及系统，包括：对电网设备的状态信息进行监测；当电网处于无故障运行时，基于监测到的状态信息评估所述设备的停运风险；当电网中发生扰动时，基于监测到的状态信息对设备状态进行识别，根据所述设备故障执行预先设定的预防控制措施；当电网发生故障时，基于监测到的状态信息进行连锁故障解列控制。本发明提供的技术方案填补了目前大型交直流混联电网中基于广域实测信息的连锁故障预警与快速控制的空白，为特高压交直流混联电网提供一种连锁故障预警、预防控制、主动解列控制的方法。

Description

一种大型交直流混联电网连锁故障预警及控制方法及系统
技术领域
本发明属于电力系统安全稳定分析与控制技术领域，具体涉及一种大型交直流混联电网连锁故障预警及控制方法及系统。
背景技术
随着经济社会的发展，人们对电力资源的需求与依赖日益增大，现代电力系统发挥的作用也越来越重要。随着电网互联规模的扩大，电网事故发生的频次下降，发生连锁故障以致引发大面积停电事故的风险逐渐增加。当电网内一处出现异常或故障时，往往在电网的薄弱环节发生连锁故障，从而导致大面积停电。
同时伴随特高压交流线路和特高压直流电网的投运，电网将形成大规模特新能源远距离输电的特高压交直流混联电网。但是，特高压交直流电网送电容量加大，特高压设备及相关变电站设备的状态监控更加重要，关键设备的停运将导致潮流的大范围转移，连锁故障风险将加大。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出了一种大型交直流混联电网连锁故障预警及控制方法及系统，基于控制保护专用通信网络的大电网广域实测信息，对大电网中的一/二次设备的状态信息进行实时监测，有效地监视交直流电网的潮流以及关键设备的停运风险，利用全过程动态仿真工具及时发现电网中存在的隐患，构建连锁故障的第三道防线，提高连锁故障分析和决策水平，为保障大型交直流混联电网安全稳定运行和对社会可靠供电提供重要技术支撑。
一种电网连锁故障预警及控制方法，包括：
对电网设备的状态信息进行监测；
当电网处于无故障运行时，基于监测到的状态信息评估所述设备的停运风险；
当电网中发生扰动时，基于监测到的状态信息对设备状态进行识别，根据所述设备故障执行预先设定的预防控制措施；
当电网发生故障时，基于监测到的状态信息进行连锁故障解列控制。
进一步的，所述当电网处于无故障运行时，基于监测到的状态信息评估所述设备的停运风险，包括：
根据所述监测到的状态信息分析设备的运行状态，根据所述运行状态评估所述设备的停运风险概率；
将所述停运风险概率进行排序，得到各设备的风险评估结果。
进一步的，所述当电网中发生扰动时，基于监测到的状态信息对设备状态进行识别，根据所述设备故障执行预先设定的预防控制措施，包括：
根据所述监测到的状态信息进行设备状态的故障识别；
根据所述设备状态的故障执行预先设定的预防控制措施。
进一步的，所述当电网发生故障时，基于监测到的状态信息进行连锁故障解列控制，包括：
根据所述监测到的状态信息进行设备状态的故障识别；
基于识别到的连续故障信息进行连锁故障路径匹配和紧急控制措施匹配，形成解列控制措施；
执行所述解列控制措施。
进一步的，所述解列控制措施包括：根据所述故障信息确定解列点，向所述解列点发送解列信号和切机、切负荷控制指令。
一种电网连锁故障预警及控制系统，包括：
设备状态监测模块，用于对电网设备的状态信息进行监测；
第一处理模块，用于当电网处于无故障运行时，基于监测到的状态信息评估所述设备的停运风险；
第二处理模块，用于当电网中发生扰动时，基于监测到的状态信息对设备状态进行识别，根据所述设备故障执行预先设定的预防控制措施；
第三处理模块，用于当电网发生故障时，基于监测到的状态信息进行连锁故障解列控制。
进一步的，所述第一处理模块包括：
设备停运风险分析子模块，用于根据所述监测到的状态信息分析设备的运行状态，根据所述运行状态评估所述设备的停运风险概率；
分析结果子模块，用于将所述停运风险概率进行排序，得到各设备的风险评估结果。
进一步的，所述第二处理模块包括：
电网大事件识别子模块，用于根据所述监测到的状态信息进行设备状态的故障识别；
连锁故障控制子模块，用于根据所述设备状态的故障执行预先设定的预防控制措施。
进一步的，所述第三处理模块包括：
电网大事件识别子模块，用于根据所述监测到的状态信息进行设备状态的故障识别；
连锁故障控制子模块，用于基于识别到的连续故障信息进行连锁故障路径匹配和紧急控制措施匹配，形成解列控制措施；
执行子模块，用于执行所述解列控制措施。
进一步的，所述执行子模块，用于，根据所述故障信息确定解列点，向所述解列点发送解列信号和切机、切负荷控制指令。
进一步的，所述连锁故障控制子模块包括预警及预防控制单元和解列控制单元。
进一步的，所述预警及预防控制单元，用于，
根据所述电网大事件识别子模块识别的故障形成连锁故障预警信息和预防控制措施。
进一步的，所述解列控制单元，用于，
基于电网大事件识别子模块识别到的连续故障信息进行连锁故障路径匹配和紧急控制措施匹配，形成解列控制措施。
与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：
1、本发明提供的技术方案，为特高压交直流混联电网提供一种连锁故障预警、预防控制、主动解列控制的方法，对大电网设备的状态信息进行实时监测，有效地监视交直流电网的潮流以及关键设备的停运风险，利用全过程动态仿真工具及时发现电网中存在的隐患，构建连锁故障的三道防线，提高连锁故障分析和决策水平，为保障大型交直流混联电网安全稳定运行和对社会可靠供电提供重要技术支撑。
2、本发明提供的技术方案可以实现对关键一/二次设备停运风险的实时评估，对可能发生的连锁故障路径进行快速预警和预防控制决策，对已发生的连锁故障进行快速控制。
附图说明
图1为本发明的方法流程图；
图2为本发明的系统框图；
图3为本发明实施例中一种大型交直流混联电网连锁故障预警及控制系统方案设计图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1、本发明提供了一种电网连锁故障预警及控制方法，如图1所示，包括：
对电网设备的状态信息进行监测；
当电网处于无故障运行时，基于监测到的状态信息评估所述设备的停运风险；
当电网中发生扰动时，基于监测到的状态信息对设备状态进行识别，根据所述设备故障执行预先设定的预防控制措施；
当电网发生故障时，基于监测到的状态信息进行连锁故障解列控制。
进一步的，所述当电网处于无故障运行时，基于监测到的状态信息评估所述设备的停运风险，包括：
根据所述监测到的状态信息分析设备的运行状态，根据所述运行状态评估所述设备的停运风险概率；
将所述停运风险概率进行排序，得到各设备的风险评估结果。
进一步的，所述当电网中发生扰动时，基于监测到的状态信息对设备状态进行识别，根据所述设备故障执行预先设定的预防控制措施，包括：
根据所述监测到的状态信息进行设备状态的故障识别；
根据所述设备状态的故障执行预先设定的预防控制措施。
进一步的，所述当电网发生故障时，基于监测到的状态信息进行连锁故障解列控制，包括：
根据所述监测到的状态信息进行设备状态的故障识别；
基于识别到的连续故障信息进行连锁故障路径匹配和紧急控制措施匹配，形成解列控制措施；
执行所述解列控制措施。
进一步的，所述解列控制措施包括：
根据所述故障信息确定解列点，向所述解列点发送解列信号和切机、切负荷控制指令。
实施例2、本发明提供了一种电网连锁故障预警及控制系统，如图2所示，包括：设备状态监测模块，用于对电网设备的状态信息进行监测；
第一处理模块，用于当电网处于无故障运行时，基于监测到的状态信息评估所述设备的停运风险；
第二处理模块，用于当电网中发生扰动时，基于监测到的状态信息对设备状态进行识别，根据所述设备故障执行预先设定的预防控制措施；
第三处理模块，用于当电网发生故障时，基于监测到的状态信息进行连锁故障解列控制。
进一步的，所述第一处理模块包括：
设备停运风险分析子模块，用于根据所述监测到的状态信息分析设备的运行状态，根据所述运行状态评估所述设备的停运风险概率；
分析结果子模块，用于将所述停运风险概率进行排序，得到各设备的风险评估结果。
进一步的，所述第二处理模块包括：
电网大事件识别子模块，用于根据所述监测到的状态信息进行设备状态的故障识别；
连锁故障控制子模块，用于根据所述设备状态的故障执行预先设定的预防控制措施。
进一步的，所述第三处理模块包括：
电网大事件识别子模块，用于根据所述监测到的状态信息进行设备状态的故障识别；
连锁故障控制子模块，用于基于识别到的连续故障信息进行连锁故障路径匹配和紧急控制措施匹配，形成解列控制措施；
执行子模块，用于执行所述解列控制措施。
进一步的，所述执行子模块，用于，
根据所述故障信息确定解列点，向所述解列点发送解列信号和切机、切负荷控制指令。
进一步的，所述连锁故障控制子模块包括预警及预防控制单元和解列控制单元。
进一步的，所述预警及预防控制单元，用于，
根据所述电网大事件识别子模块识别的故障形成连锁故障预警信息和预防控制措施。
进一步的，所述解列控制单元，用于，
基于电网大事件识别子模块识别到的连续故障信息进行连锁故障路径匹配和紧急控制措施匹配，形成解列控制措施。
实施例3、如图3所示，本发明提出的一种电网连锁故障预警及控制系统包含基于控制保护专用通信网络的一/二次设备状态监测(1)、设备停运风险分析(2)、电网大事件识别(3)、连锁故障预警及预防控制(4)、连锁故障解列控制(5)五个部分。
其中基于控制保护专用通信网络的一/二次设备状态监测(1)需要对大电网的一次设备的电压、电流等电气状态和投运/退出、温度、故障等非电气设备状态，以及二次设备的投退、动作信息进行实时监测，是(2)、(3)、(4)和(5)实现分析和控制的实测信息来源基础，用于支撑连锁故障大事件识别和连锁故障发生后的解列控制。
设备停运风险分析(2)是基于(1)对大电网一/二次设备的电器与非电气实时监测信息，如变压器、线路、换流站、断路器等一次设备和继电保护装置、安全稳定控制装置等二次设备，对电网的运行状态进行实时跟踪，并分析设备的停运风险。
电网大事件识别(3)是对电网发生的大事件，如一/二次设备突然停运、一次设备过载、一次设备停运的风险增大、继电保护或安控装置的误动或拒动等，进行识别，并作为触发连锁故障路径搜索的依据，形成可能发生的连锁故障路径。
连锁故障预警及预防控制(4)是基于(3)的大事件识别分析结果，针对各种可能发生的连锁故障路径，形成连锁故障预警信息和预防控制措施，并提供给电网生产人员进行辅助决策，并对各种可能发生的连锁故障路径以及相匹配的预防控制措施，进行校验和修正，以切机、切负荷等紧急控制措施量最小为目标。
连锁故障解列控制(5)是根据(3)的大事件识别结果，并基于(1)提供的对交流电网主网架线路及变电站状态信息的实时监测信息，以实际发生的连续2个以上故障信息为触发信息号，启动连锁故障解列控制，实时确定需要解列的位置，基于故障信息进行连锁故障路径匹配和紧急控制措施匹配，形成解列控制措施，同时向解列点发送解列信号和向切机、切负荷装置发送切机、切负荷控制指令。
设置连锁故障预警及控制主站，在交流电网主网架变电站(所有500kV或330kV及以上变电站及关键220kV变电站)装设测控一体化装置，测控一体化装置负责将变电站一/二次设备(包括变电站内设备以及变电站所有出线)的状态信息(电气量和非电气量)实时上传给主站站，由主站将控制指令发送到变电站测控一体化装置，由测控一体化装置分别向断路器发送控制指令，其中断路器通过开断可以实现线路开断已达到解列目的，也可以通过开端发电机或负荷已达到切机或切负荷目的。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (13)

1.一种电网连锁故障预警及控制方法，其特征在于，包括：
对电网设备的状态信息进行监测；
当电网处于无故障运行时，基于监测到的状态信息评估所述设备的停运风险；
当电网中发生扰动时，基于监测到的状态信息对设备状态进行识别，根据所述设备故障执行预先设定的预防控制措施；
当电网发生故障时，基于监测到的状态信息进行连锁故障解列控制。
2.如权利要求1所述的一种电网连锁故障预警及控制方法，其特征在于，所述当电网处于无故障运行时，基于监测到的状态信息评估所述设备的停运风险，包括：
根据所述监测到的状态信息分析设备的运行状态，根据所述运行状态评估所述设备的停运风险概率；
将所述停运风险概率进行排序，得到各设备的风险评估结果。
3.如权利要求1所述的一种电网连锁故障预警及控制方法，其特征在于，所述当电网中发生扰动时，基于监测到的状态信息对设备状态进行识别，根据所述设备故障执行预先设定的预防控制措施，包括：
根据所述监测到的状态信息进行设备状态的故障识别；
根据所述设备状态的故障执行预先设定的预防控制措施。
4.如权利要求1所述的一种电网连锁故障预警及控制方法，其特征在于，所述当电网发生故障时，基于监测到的状态信息进行连锁故障解列控制，包括：
根据所述监测到的状态信息进行设备状态的故障识别；
基于识别到的连续故障信息进行连锁故障路径匹配和紧急控制措施匹配，形成解列控制措施；
执行所述解列控制措施。
5.如权利要求4所述的一种电网连锁故障预警及控制方法，其特征在于，所述解列控制措施包括：
根据所述故障信息确定解列点，向所述解列点发送解列信号和切机、切负荷控制指令。
6.一种电网连锁故障预警及控制系统，其特征在于，包括：
设备状态监测模块，用于对电网设备的状态信息进行监测；
第一处理模块，用于当电网处于无故障运行时，基于监测到的状态信息评估所述设备的停运风险；
第二处理模块，用于当电网中发生扰动时，基于监测到的状态信息对设备状态进行识别，根据所述设备故障执行预先设定的预防控制措施；
第三处理模块，用于当电网发生故障时，基于监测到的状态信息进行连锁故障解列控制。
7.如权利要求6所述的一种电网连锁故障预警及控制系统，其特征在于，所述第一处理模块包括：
设备停运风险分析子模块，用于根据所述监测到的状态信息分析设备的运行状态，根据所述运行状态评估所述设备的停运风险概率；
分析结果子模块，用于将所述停运风险概率进行排序，得到各设备的风险评估结果。
8.如权利要求6所述的一种电网连锁故障预警及控制系统，其特征在于，所述第二处理模块包括：
电网大事件识别子模块，用于根据所述监测到的状态信息进行设备状态的故障识别；
连锁故障控制子模块，用于根据所述设备状态的故障执行预先设定的预防控制措施。
9.如权利要求6所述的一种电网连锁故障预警及控制系统，其特征在于，所述第三处理模块包括：
电网大事件识别子模块，用于根据所述监测到的状态信息进行设备状态的故障识别；
连锁故障控制子模块，用于基于识别到的连续故障信息进行连锁故障路径匹配和紧急控制措施匹配，形成解列控制措施；
执行子模块，用于执行所述解列控制措施。
10.如权利要求9所述的一种电网连锁故障预警及控制系统，其特征在于，所述执行子模块，用于，
根据所述故障信息确定解列点，向所述解列点发送解列信号和切机、切负荷控制指令。
11.如权利要求8或9所述的一种电网连锁故障预警及控制系统，其特征在于，所述连锁故障控制子模块包括预警及预防控制单元和解列控制单元。
12.如权利要求11所述的一种电网连锁故障预警及控制系统，其特征在于，所述预警及预防控制单元，用于，
根据所述电网大事件识别子模块识别的故障形成连锁故障预警信息和预防控制措施。
13.如权利要求11所述的一种电网连锁故障预警及控制系统，其特征在于，所述解列控制单元，用于，
基于电网大事件识别子模块识别到的连续故障信息进行连锁故障路径匹配和紧急控制措施匹配，形成解列控制措施。
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