CN111786380B - 一种电力系统新能源连锁脱网路径搜索方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了电力系统自动化技术领域的一种电力系统新能源连锁脱网路径搜索方法及系统，旨在解决现有技术中进行电力系统新能源连锁脱网路径搜索时，由于采用人工方式仿真故障场景和提取相关电气量，导致仿真场景不完备、观察结果不准确、处理过程不智能的技术问题。所述方法包括如下步骤：提取暂态仿真软件产生的初始故障的仿真数据；对仿真数据进行分析，生成初始故障可能引发后续故障的潜在风险点；基于潜在风险点生成后续故障发生路径。

Description

一种电力系统新能源连锁脱网路径搜索方法及系统

技术领域

本发明涉及一种电力系统新能源连锁脱网路径搜索方法及系统，属于电力系统自动化技术领域。

背景技术

随着特高压交流的快速发展以及大量新能源电力电子设备接入电网，加入了以非惯量、高速、离散、刚性、电磁暂态控制为特征的电力电子设备，系统故障后稳定形态更加复杂，影响范围大幅拓展，连锁风险不断增加。与传统电网相比，直流再启动/闭锁、新能源脱网/功率波动等扰动形态给电网运行引入新的故障风险，而交流故障下电气量变化所引发的电力电子设备过压/过流保护、高/低电压穿越、换相失败、直流闭锁、次/超同步振荡等动态行为使得故障连锁演化过程更加复杂。因而迫切需要研究电力电子设备规模化接入后的电网连锁故障模式，特别是高比例新能源电力系统新能源连锁脱网风险，以便能够及时阻断新能源连锁脱网引发的电力系统大面积失稳崩溃的风险。

目前，对连锁故障理论分析方法已有不少研究成果。根据建模的出发点不同，电力系统连锁故障分析模型大致可分为基于潮流/稳定计算的研究方法和基于网络拓扑的研究方法两大类。尽管目前已有部分连锁故障研究模型，但仍缺乏有效的辅助分析工具，分析人员需要手动仿真大量故障场景，人工观察故障后相关电气量扰动情况来判断是否发生后续故障，存在仿真场景不完备、观察结果不准确的缺点。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种电力系统新能源连锁脱网路径搜索方法及系统，以解决现有技术中进行电力系统新能源连锁脱网路径搜索时，由于采用人工方式仿真故障场景和提取相关电气量，导致仿真场景不完备、观察结果不准确、处理过程不智能的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种电力系统新能源连锁脱网路径搜索方法，包括如下步骤：

提取暂态仿真软件产生的初始故障的仿真数据；

对仿真数据进行分析，生成初始故障可能引发后续故障的潜在风险点；

基于潜在风险点生成后续故障发生路径。

进一步地，提取暂态仿真软件产生的初始故障的仿真数据，包括：

向暂态仿真软件发送电网数据，所述电网数据包括既定的电网运行方式和拟考察的初始故障；

提取暂态仿真软件基于既定的电网运行方式和拟考察的初始故障进行潮流计算或／和稳定计算所获取的电气原始数据，作为初始故障的仿真数据。

进一步地，在对仿真数据进行分析之前，还包括：按预设的数据结构对仿真数据进行格式化处理。

进一步地，所述后续故障包括新能源连锁脱网，所述后续故障发生路径包括新能源连锁脱网路径。

进一步地，所述潜在风险点的生成方法，包括：

获取预配置的新能源脱网保护控制参数；

对电气原始数据与新能源脱网保护控制参数进行比对，电气原始数据或／和新能源脱网保护控制参数包括电压、电流、频率中的至少任一项；

根据对比结果获取初始故障可能引发新能源连锁脱网的风险节点及其发生概率；

提取发生概率最大的风险节点作为潜在风险点。

进一步地，在提取发生概率最大的风险节点作为潜在风险点之后，还包括：

响应于继续分析后续故障，将潜在风险点作为下一级新能源连锁脱网节点，更新电网数据；

基于更新后的电网数据，重复仿真数据的提取和分析过程，生成新的潜在风险点。

进一步地，基于潜在风险点生成后续故障发生路径，包括：在生成新的潜在风险点之后，响应于不继续分析后续故障，基于不少于两个潜在风险点及其与初始故障的时序依赖关系，生成新能源连锁脱网路径。

进一步地，在基于潜在风险点生成后续故障发生路径之后，还包括：提取仿真数据、潜在风险点、后续故障发生路径中的至少任一项进行显示输出。

为达到上述目的，本发明还提供了一种电力系统新能源连锁脱网路径搜索系统，包括：

仿真引擎层：用于提取暂态仿真软件产生的初始故障的仿真数据；

数据统计分析层：用于对仿真数据进行分析，生成初始故障可能引发后续故障的潜在风险点，基于潜在风险点生成后续故障发生路径。

进一步地，还包括：

数据预处理层：在对仿真数据进行分析之前，用于按预设的数据结构对仿真数据进行格式化处理。

进一步地，还包括：

数据可视化层：在基于潜在风险点生成后续故障发生路径之后，用于提取仿真数据、潜在风险点、后续故障发生路径中的至少任一项进行显示输出。

为达到上述目的，本发明还提供了计算机处理控制装置，包括：

存储器：用于存储指令；

处理器：用于根据所述指令进行操作以执行本发明提供的一种电力系统新能源连锁脱网路径搜索方法的步骤。

为达到上述目的，本发明还提供了计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现本发明提供的一种电力系统新能源连锁脱网路径搜索方法的步骤。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：首先，向暂态仿真软件发送电网数据，暂态仿真软件根据电网数据中所包含的既定电网运行方式和拟考察初始故障进行潮流计算或／和稳定计算所获取的电气原始数据，作为初始故障的仿真数据；接着，将仿真数据与预配置的新能源脱网保护控制参数进行比对，获取初始故障可能引发新能源连锁脱网的风险节点及其发生概率，提取发生概率最大的风险节点作为潜在风险点；然后，基于多个潜在风险点及其与初始故障的时序依赖关系，生成新能源连锁脱网路径。本发明方法及系统综合物理因果计算和数据关联统计，基于暂态仿真软件和概率统计方法，设计了涵盖仿真引擎层、数据预处理层、数据统计分析层和数据可视化层的电力系统连锁故障统计分析软件框架，提出了电力系统初始故障仿真、仿真结果预处理、新能源脱网潜在风险统计分析、新能源脱网下迭代仿真、新能源连锁脱网路径分析等方法步骤，通过对新能源脱网风险点进行自动迭代搜索、统计分析和可视化展示，能够辅助电网运行人员探索分析高比例新能源电力系统新能源连锁脱网路径，有效解决目前单凭人工经验进行局部分析下潜在风险挖掘不足、关键路径遗漏等不足，可提升新能源连锁脱网分析的效率和准确度，并能为提出防御新能源脱网的措施提供有效支撑。

附图说明

图1是本发明系统实施例的结构示意图；

图2是本发明方法实施例的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明具体实施方式提供了一种电力系统新能源连锁脱网路径搜索系统，旨在设计出一种能够自动统计大量仿真结果、辅助分析人员探索连锁故障的软件框架，通过软件方式完成电力系统新能源连锁脱网路径的搜索过程，为快速可靠分析输出电力系统新能源连锁脱网路径提供支撑。如图1所示，是本发明系统实施例的结构示意图，包括：仿真引擎层、数据预处理层、数据统计分析层、数据可视化层，具体如下：

仿真引擎层：提供调用电力系统暂态稳定时域仿真（PSD-BPA，以下简称暂态仿真）软件的接口，可向暂态仿真软件发送包括既定的电网运行方式和拟考察的初始故障在内的电网数据，指令暂态仿真软件对所发送的电网数据进行潮流计算和稳定计算，获得既定电网运行方式在拟考察的初始故障条件下的暂态稳定仿真初始结果数据，简称初始故障的仿真数据，包括电压、电流、频率等电气原始数据，将其作为数据预处理层的输入。

数据预处理层：按预设的数据结构，对经由数据可视化层从电网调控中心获取并配置的新能源脱网保护控制参数进行格式化处理，对初始故障的仿真数据进行格式化处理，经格式化处理仿真数据和新能源脱网保护控制参数作为数据统计分析层的输入，可供进行新能源脱网路径统计分析。前述新能源脱网保护控制参数包括高低电压穿越、过电流、频率越限等参数。此外，数据预处理层还用于更新电网数据，由于牵涉到其余功能模块作用发挥，因而具体过程原理在后续内容中加以阐述。

数据统计分析层：首先，用于对经格式化处理的电气原始数据与新能源脱网保护控制参数进行比对，如果电气原始数据超出新能源脱网保护控制参数，则可能引发新能源连锁脱网，如果未超出，则不会引发新能源连锁脱网。接着，用于提取可能引发新能源连锁脱网的风险节点并计算其发生概率，提取发生概率最大的风险节点作为可能引发新能源连锁脱网的潜在风险点。然后，如果操作人员确认继续分析后续故障，数据预处理层还将该潜在风险点作为下一级新能源连锁脱网节点更新电网数据，再由仿真引擎层基于更新后的电网数据向暂态仿真软件发送，重复仿真数据的提取和分析过程，生成新的潜在风险点，采用该更新电网数据的方法进行迭代仿真计算，直至操作人员通过数据可视化层确认不继续分析后续故障。最后，响应于操作人员确认不继续分析后续故障，统计分析层根据该若干个潜在风险点及其与初始故障的时序依赖关系，生成新能源连锁脱网路径。

数据可视化层：采用图表等展示形式，为用户提供各类数据的交互式操作可视化界面，如前面提到的从电网调控中心获取并配置新能源脱网保护控制参数、确认是否继续分析后续故障等，同时还用于提取前述电气原始数据、潜在风险点、新能源连锁脱网路径进行显示输出，辅助电网运行人员掌握高比例新能源电力系统新能源连锁脱网路径。

本发明具体实施方式提供了一种电力系统新能源连锁脱网路径搜索方法，该方法基于前述发明系统加以实现，如图2所示，是本发明方法实施例的流程示意图，包括如下步骤：

步骤一，通过仿真引擎层提取暂态仿真软件产生的初始故障的仿真数据，具体如下：

（1）通过仿真引擎层向暂态仿真软件发送电网数据，其中包括既定的电网运行方式和拟考察的初始故障；

（2）通过仿真引擎层调用暂态仿真软件并运行潮流计算和稳定计算程序，对所发送的电网数据进行潮流计算和稳定计算，获得既定电网运行方式在拟考察的初始故障条件下的暂态稳定仿真初始结果数据，简称初始故障的仿真数据。该仿真数据包括电压、电流、频率等电气原始数据，将其作为数据预处理层的输入；

（3）通过数据可视化层对从电网调控中心获取的新能源脱网保护控制参数进行配置，包括高低电压穿越、过电流、频率越限等参数。

步骤二，通过数据预处理层对所提取的仿真数据进行预处理，具体如下：

（1）针对前述步骤一中所提取的括电压、电流、频率等电气原始数据，数据预处理层按预设的数据结构对其进行格式化处理；

（2）针对前述步骤一中获取并配置的新能源脱网保护控制参数，数据预处理层按预设的数据结构对其一并进行格式化处理；

（3）基于经过格式化处理的电气原始数据和新能源脱网保护控制参数，建立可供进行新能源脱网路径统计分析的数据结构，将其作为数据统计分析层的输入。

步骤三，通过数据统计分析层对经格式化处理的仿真数据进行比较分析和概率计算，生成若干个可能引发新能源连锁脱网的潜在风险点，具体如下：

（1）对经格式化处理的电气原始数据与新能源脱网保护控制参数进行比对，如果电气原始数据超出新能源脱网保护控制参数，则可能引发新能源连锁脱网，如果未超出，则不会引发新能源连锁脱网；

（2）提取可能引发新能源连锁脱网的风险节点并计算其发生概率，提取发生概率最大的风险节点作为可能引发新能源连锁脱网的潜在风险点；

（3）操作人员通过数据可视化层确认是否继续分析后续故障，如果确认继续分析后续故障，数据预处理层将该潜在风险点作为下一级新能源连锁脱网节点更新电网数据，仿真引擎层基于更新后的电网数据向暂态仿真软件发送，重复前述步骤一、二、三内容，生成新的潜在风险点。通过前述更新电网数据的方法进行迭代仿真计算，获得若干个可能引发新能源连锁脱网的潜在风险点，该迭代过程直至操作人员通过数据可视化层确认不继续分析后续故障而结束。

步骤四，如果操作人员通过数据可视化层确认不继续分析后续故障，数据统计分析层响应于该不继续分析后续故障的确认操作，基于若干个可能引发新能源连锁脱网的潜在风险点，生成新能源连锁脱网路径，具体如下：数据统计分析层根据该若干个潜在风险点及其与初始故障的时序依赖关系，生成新能源连锁脱网路径。

步骤五，通过数据可视化层提取前述电气原始数据、潜在风险点以及步骤四中生成的新能源连锁脱网路径进行显示输出，能够辅助电网运行人员掌握高比例新能源电力系统新能源连锁脱网路径，有效解决目前单凭人工经验进行局部分析下潜在风险挖掘不足、关键路径遗漏等不足，提升新能源连锁脱网分析的效率和准确度，并能为提出防御新能源脱网的措施提供有效支撑。

本发明具体实施方式还提供了计算机处理控制装置，包括：

存储器：用于存储指令；

处理器：用于根据所述指令进行操作以执行本发明提供的一种电力系统新能源连锁脱网路径搜索方法的步骤。

本发明具体实施方式还提供了计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现本发明提供的一种电力系统新能源连锁脱网路径搜索方法的步骤。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

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保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电力系统新能源连锁脱网路径搜索方法，其特征是，包括如下步骤：

向暂态仿真软件发送电网数据，所述电网数据包括既定的电网运行方式和拟考察的初始故障；

提取暂态仿真软件基于既定的电网运行方式和拟考察的初始故障进行潮流计算或／和稳定计算所获取的电气原始数据，作为初始故障的仿真数据；

对仿真数据进行分析，生成初始故障可能引发后续故障的潜在风险点；

在生成新的潜在风险点之后，响应于不继续分析后续故障，基于不少于两个潜在风险点及其与初始故障的时序依赖关系，生成新能源连锁脱网路径；

所述后续故障包括新能源连锁脱网，所述后续故障发生路径包括新能源连锁脱网路径；

所述潜在风险点的生成方法，包括：

获取预配置的新能源脱网保护控制参数；

对电气原始数据与新能源脱网保护控制参数进行比对，电气原始数据或／和新能源脱网保护控制参数包括电压、电流、频率中的至少任一项；

根据对比结果获取初始故障可能引发新能源连锁脱网的风险节点及其发生概率；

提取发生概率最大的风险节点作为潜在风险点；

响应于继续分析后续故障，将潜在风险点作为下一级新能源连锁脱网节点，更新电网数据；

基于更新后的电网数据，重复仿真数据的提取和分析过程，生成新的潜在风险点。

2.根据权利要求1所述的电力系统新能源连锁脱网路径搜索方法，其特征是，在对仿真数据进行分析之前，还包括：按预设的数据结构对仿真数据进行格式化处理。

3.根据权利要求2所述的电力系统新能源连锁脱网路径搜索方法，其特征是，在基于潜在风险点生成后续故障发生路径之后，还包括：提取仿真数据、潜在风险点、后续故障发生路径中的至少任一项进行显示输出。

4.一种电力系统新能源连锁脱网路径搜索系统，其特征是，包括：

仿真引擎层：用于向暂态仿真软件发送电网数据，所述电网数据包括既定的电网运行方式和拟考察的初始故障；并用于提取暂态仿真软件基于既定的电网运行方式和拟考察的初始故障进行潮流计算或／和稳定计算所获取的电气原始数据，作为初始故障的仿真数据；

数据统计分析层：用于对仿真数据进行分析，生成初始故障可能引发后续故障的潜在风险点，在生成新的潜在风险点之后，响应于不继续分析后续故障，基于不少于两个潜在风险点及其与初始故障的时序依赖关系，生成新能源连锁脱网路径；

其中，所述后续故障包括新能源连锁脱网，所述后续故障发生路径包括新能源连锁脱网路径；

其中，所述潜在风险点的生成方法，包括：获取预配置的新能源脱网保护控制参数；对电气原始数据与新能源脱网保护控制参数进行比对，电气原始数据或／和新能源脱网保护控制参数包括电压、电流、频率中的至少任一项；根据对比结果获取初始故障可能引发新能源连锁脱网的风险节点及其发生概率；提取发生概率最大的风险节点作为潜在风险点；响应于继续分析后续故障，将潜在风险点作为下一级新能源连锁脱网节点，更新电网数据；基于更新后的电网数据，重复仿真数据的提取和分析过程，生成新的潜在风险点。

5.根据权利要求4所述的电力系统新能源连锁脱网路径搜索系统，其特征是，还包括：

数据预处理层：在对仿真数据进行分析之前，用于按预设的数据结构对仿真数据进行格式化处理。

6.根据权利要求4所述的电力系统新能源连锁脱网路径搜索系统，其特征是，还包括：

数据可视化层：在基于潜在风险点生成后续故障发生路径之后，用于提取仿真数据、潜在风险点、后续故障发生路径中的至少任一项进行显示输出。

7.计算机处理控制装置，其特征是，包括：

存储器：用于存储指令；

处理器：用于根据所述指令进行操作以执行权利要求1至3中任一项所述方法的步骤。

8.计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征是，所述程序被处理器执行时实现权利要求1至3中任一项所述方法的步骤。

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