基于拓扑分析的地区电网故障损失后果计算方法

摘要

本发明公开了一种基于拓扑分析的地区电网故障损失后果计算方法，对地区电网智能调控主站系统的“负荷”进行模型扩展，增加属性“停电用户数”、“停电重要用户数”、“重要用户”和“重要用户等级”；地区电网智能调控主站系统保存数据断面,并将电网故障设备分为负荷和其他设备2种，无论何种故障，均能基于拓扑分析和负荷模型，准确计算故障损失负荷，判定停电设备、分析停电范围,统计停电用户；采用本发明的方法，故障损失负荷的计算结果更加准确，同时提供了比较丰富的停电用户信息和停电范围分析功能，更符合智能电网的技术要求，具有很高的工程实用性，应用前景十分广泛。

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统自动化领域，特别涉及一种基于拓扑分析的地区电网故障损失后果计算方法。

背景技术

电网发生故障会造成损失，电网故障损失后果受到电网运行人员高度重视。电网故障损失后果包括损失负荷、停电设备和停电用户。其中:

(1)故障损失负荷＝故障切除负荷+低压脱扣损失负荷；

(2)停电设备包括故障设备及因本次故障而停电的其它设备，而找出停电设备就是分析停电范围；

(3)停电用户包括停电用户数、停电重要用户数、停电用户等级(各停电用户中最严重的等级)以及停电重要用户。

当前各地区电网的智能调控主站系统，在计算故障损失后果时，只计算故障损失负荷和分析停电范围，忽略了停电用户。而且，在计算故障损失负荷时，不计算低压脱扣损失负荷，而只计算故障切除负荷，即采用了“故障损失负荷≈故障切除负荷”的近似计算。

综上所述，需要寻找一种新的地区电网故障损失后果计算方法，来全面、准确的计算电网故障后造成的损失。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于拓扑分析的地区电网故障损失后果计算方法。当电网中发生故障时，它既能够计算故障切除负荷，又能够计算低压脱扣损失负荷，进而准确计算故障损失负荷，方便可靠。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的基于拓扑分析的地区电网故障损失后果计算方法,是把电网设备分为负荷和其他设备2类，对地区电网智能调控主站系统进行负荷模型扩展，增加“用户数”、“重要用户数”、“重要用户”、“重要用户等级”共4个属性，实现精准分级；

其中负荷线路故障损失后果计算方法是直接从负荷扩展模型中读取和统计停电用户数据，根据故障切除负荷与故障损失负荷的相等关系，通过故障切除负荷得到故障损失负荷；

其它设备故障损失后果的计算方法如下：

步骤一：基于拓扑分析对低压母线-有功自动建模，建立低压母线与变压器低压侧有功的对应关系；

步骤二：基于拓扑分析，判定停电设备，并按其关联的低压母线，累加计算故障损失负荷和停电用户。

特别的，在负荷线路故障损失后果计算方法中，通过地区电网智能调控主站系统需要保存断面数据，保存间隔为可设置。故障发生时，地区电网智能调控主站系统保存有0时刻和1时刻的断面，计算时选取离故障1最近的1时刻断面做为基态断面进行计算，故障损失负荷＝故障切除负荷，取负荷线路有功，用基态断面的值减去当前值即可。

特别的，其它设备故障损失后果的计算方法的步骤二)中，故障损失负荷计算方法如下：

P_loss＝P₁+P₂；

其中，P_loss为故障损失负荷，P₁为故障切除负荷，P₂为低压脱扣损失负荷，即故障损失总负荷为故障切除负荷与低压脱扣损失负荷之和；

故障切除负荷计算方法如下：

P₁＝∑Pbi-∑Pci；

其中，P₁为故障切除负荷，n为当前所有失电低压母线的总数，i取值范围为[1,n]，Pbi为第i条失压母线基态断面负荷，Pci为第i条失压母线当前负荷；

低压脱扣损失负荷的计算方法如下：

P₂＝∑Pbj-∑Pcj；

其中，P₂为低压脱扣损失负荷，m为当前所有带电低压母线的总数，j的取值范围是[1,m]，Pbj为第j条带电低压母线基态断面负荷，Pcj为第j条带电低压母线当前负荷。

本发明的有益效果是：通过采用本发明的方法，无论何种故障，均能基于拓扑分析和负荷扩展模型，准确计算故障损失负荷并统计停电用户，还能基于拓扑带电分析，判定停电设备，分析停电范围，使故障损失后果的计算更加准确，提供了较为丰富的停电用户信息，同时完整保留了停电范围分析功能，更符合智能电网的技术要求，具有很高的工程实用性，应用前景十分广泛。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1是实施例的断面数据保存示意图。

图2是低压母线与变压器低压侧经分支开关连接示意图。

图3是低压母线与变压器低压侧直连示意图。

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

本发明电网设备分为负荷和其他设备2类，所谓负荷线路，是指那些10kV(也有少量35kV)直接带负荷的线路，首先进行负荷模型扩展，由于地区电网智能调控主站系统已为负荷建模，为了计算和统计停电用户，需要扩展其模型，增加“用户数”、“重要用户数”、“重要用户”、“重要用户等级”共4个属性。

一个负荷可能对应多个“重要用户”(同理，对应的“重要用户等级”也会有多个)，可默认保留5个重要用户和用户等级，用户等级各电网公司的规定可能有差别，可以根据实际情况进行确认，在实际应用中，这些信息是静态信息，需要人工录入和维护。

下面通过一具体实施例对两种计算方法做出详细说明：

(一)负荷线路故障损失后果计算方法

如附图1所示，为了计算故障损失负荷，地区电网智能调控主站系统需要保存断面数据，保存间隔为30秒(可设置)，地区电网智能调控主站系统将上一个时刻、上上一个时刻的数据断面都进行保存，即永远存在一至两个时刻的数据断面：上一时刻的、上上一时刻的。

故障1发生时，地区电网智能调控主站系统保存有0时刻和1时刻的断面，计算时选取离故障1最近的1时刻断面做为基态断面进行计算；故障2发生时(恰好在2时刻)，服务器保存有1时刻和2时刻的断面，此时仍选取1时刻的断面做为基态断面进行计算；以此类推。

负荷线路发生故障，故障损失负荷＝故障切除负荷，计算方法是取负荷线路有功，用基态断面的值减去当前值；停电设备就是负荷自身，不用拓扑分析；停电用户查询负荷扩展模型的相关信息进行计算。

(二)其它设备故障损失后果计算方法

其它设备故障(尤其是变压器、母线、高电压等级的线路故障)时，对电网危害较大。其故障损失后果要借助低压母线-有功模型来实现。低压母线-有功模型的建立和维护自动完成。地区电网智能调控主站系统通过拓扑分析，利用连接关系搜索得到低压母线(所带线路全部为负荷线路的母线)，并建立其与变压器低压侧有功的对应关系，常见的有2种情况：

A.低压母线与变压器低压侧经分支开关连接(如附图2所示)，此时，低压母线对应的有功取该分支开关的有功值。

B.低压母线与变压器低压侧直连(如附图3所示)，此时，低压母线对应的有功取变压器低压侧绕组的有功值。

如附图1所示，电网发生故障后，选取离故障时刻最近的一个数据断面作为基态断面，在该时刻的20秒(可配置)后，对主变低压侧有功、及其低压侧低压母线的带电情况进行扫描。

遍历所有主变低压侧，根据主变低压侧对应低压母线的带电情况，将每条母线有功变化值(故障发生20秒后的值减去基态值)，分别累加至故障切除负荷、低压脱扣损失负荷及故障损失负荷。

故障损失负荷计算方法如下：

P_loss＝P₁+P₂；

其中，P_loss为故障损失负荷，P₁为故障切除负荷，P₂为低压脱扣损失负荷。即：故障损失总负荷为故障切除负荷与低压脱扣损失负荷之和。

故障切除负荷计算方法如下：

P₁＝∑Pbi-∑Pci；

其中，P₁为故障切除负荷，n为当前所有失电低压母线的总数(i取值范围为[1,n])，Pbi为第i条失压母线基态断面负荷，Pci为第i条失压母线当前负荷。

即：故障切除负荷为当前所有失电低压母线在基态断面下的有功总加减去当前所有失电低压母线负荷总加。

低压脱扣损失负荷的计算方法如下：

P₂＝∑Pbj-∑Pcj；

其中，P₂为低压脱扣损失负荷，m为当前所有带电低压母线的总数(j的取值范围是[1,m])，Pbj为第j条带电低压母线基态断面负荷，Pcj为第j条带电低压母线当前负荷。

即：低压脱扣损失负荷为当前所有未失压母线在基态断面下的负荷总加减去当前所有未失压母线负荷总加。

另外，停电范围分析即停电设备的判定，仍采用传统的拓扑带电分析算法。停电用户基于低压母线连接的负荷线路，统计其对应负荷扩展模型里的信息。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。