本发明公开了一种暂态功角稳定最严重的输电线路故障位置快速识别方法，属于电力系统运行与控制技术领域。现有的输电线路故障的暂态功角稳定分析是建立在暂态功角稳定最严重的输电线路故障位置只在两端的假设基础上的，若暂态功角稳定最严重的故障位置在输电线路的中间，则基于上述假设的暂态功角稳定分析结果运行的电力系统就存在安全隐患。本发明提出通过分析输电线路故障在不同位置的暂态功角稳定主导模式之间相似度指标的变化规律，结合二分法和输电线路故障在不同位置的暂态功角稳定裕度的二次曲线拟合法，来快速识别暂态功角稳定最严重的输电线路故障位置，该方法既可用于电力系统运行方式策划，也可用于电力系统安全稳定在线防御。
1.暂态功角稳定最严重的输电线路故障位置快速识别方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)记电力系统的运行方式为S以及发生的故障的故障类型为T，针对S，首先，将输电线路L两端中的一端记为A端，将发生在L上距离A端0％、50％和100％线路长度位置的具体故障分别记为F0、F1/2和F1，相应的具体故障位置距A端的距离分别记为l0、l1/2和l1，再分别进行F0、F1/2和F1的暂态功角稳定量化评估，得到F0、F1/2和F1的暂态功角稳定主导模式及裕度，主导模式包括发电机分群及发电机的参与因子，其中领前群中发电机的参与因子为正、滞后群中发电机的参与因子为负，分别将F0、F1/2和F1的暂态功角稳定裕度记为η0、η1/2和η1，第i台发电机的参与因子记为λ0.i、λ1/2.i和λ1.i，并分别将η0、η1/2和η1三者中最小值及其所对应的具体故障发生的输电线路位置记为ηmin和lmin，进入步骤2)；
2)根据F0、F1/2和F1的暂态功角稳定量化评估结果，通过公式(1)计算F0、F1/2和F1中每两个具体故障的暂态功角稳定主导模式之间的相似度指标，将F0与F1之间的相似度指标记为d0,1，F0与F1/2之间的相似度指标记为d0,1/2，F1与F1/2之间的相似度指标记为d1,1/2，进入步骤
式中，n为S中发电机的台数,λa.i为其中一个具体故障下的第i台发电机的暂态功角稳定参与因子，λb.i为另一个具体故障下的第i台发电机的暂态功角稳定参与因子，da,b为这两个具体故障的暂态功角稳定主导模式之间的相似度指标；
3)若d0,1大于d0,1/2且d0,1大于d1,1/2，则进入步骤6)，否则，进入步骤4)；
4)若d0,1小于等于d0,1/2且d0,1/2大于等于d1,1/2，则首先将F1/2及其距A端的距离和其暂态功角稳定主导模式及裕度，相应地用于更新F1及其距A端的距离和其暂态功角稳定主导模式及裕度，再将发生在L上距离A端(l0+l1/2)/2所对应位置的故障类型为T的具体故障用于更新F1/2，将(l0+l1/2)/2作为最新的l1/2，并针对S进行更新后的F1/2的暂态功角稳定量化评估，得到与更新后的F1/2所对应的暂态功角稳定主导模式及裕度，进入步骤5)，否则，首先将F1/2及其距A端的距离和其暂态功角稳定主导模式及裕度，相应地用于更新F0及其距A端的距离和其暂态功角稳定主导模式及裕度，再将发生在L上距离A端(l1+l1/2)/2所对应位置的故障类型为T的具体故障用于更新F1/2，将(l1+l1/2)/2作为最新的l1/2，并针对S进行更新后的F1/2的暂态功角稳定量化评估，得到与更新后的F1/2所对应的暂态功角稳定主导模式及裕度，进入步骤5)；
5)若η0、η1/2和η1三者中最小值小于ηmin，则将该最小值用于更新ηmin，并将与该最小值所对应的具体故障位置在L上距A端的距离用于更新lmin，返回步骤2)，否则，直接返回步骤2)；
6)根据(η0,l0)、(η1/2,l1/2)和(η1,l1)共3个点，采用二次曲线拟合法计算得到在区间[l0，l1]内的暂态功角稳定裕度最小值η’min及其所对应的具体故障位置在L上距A端的距离l’min，进入步骤7)；
7)若η’min小于ηmin，则将L上距离A端l’min所对应的位置作为发生在L上暂态功角稳定最严重的故障类型为T的故障位置，否则，将L上距离A端lmin所对应的位置作为发生在L上暂态功角稳定最严重的故障类型为T的故障位置。
暂态功角稳定最严重的输电线路故障位置快速识别方法
技术领域
[0001] 本发明属于电力系统运行与控制技术领域，具体地说，本发明涉及一种适用于针对确定的电力系统运行方式、相同类型的故障下快速识别暂态功角稳定最严重的输电线路故障位置的方法。
背景技术
[0002] 在电力系统运行方式策划阶段和实际运行过程中都需要针对可能发生的故障进行暂态功角稳定评估，实际上又无法对可能发生的所有故障都同样进行详细分析，只能针对少量的预想故障进行分析。以输电线路上的故障为例，现有的处理方式是对于相同类型的故障只针对输电线路的首末两端进行分析。这种处理方式是建立在暂态功角稳定最严重的输电线路故障位置只在两端的假设基础上的，若暂态功角稳定最严重的故障位置在输电线路的中间，则基于上述假设的暂态功角稳定分析结果运行的电力系统就存在安全隐患。
随着输电线路电压等级的提高，长距离输电线路越来越多，电力系统结构更为紧密；随着新能源发电的大规模接入电网和电力市场的逐步推进，电力系统的运行方式更加灵活多变，其安全稳定特性也更加复杂。上述假设不成立的概率很可能会升高，急需解决暂态功角稳定最严重的输电线路故障位置的快速识别问题。
发明内容
[0003] 本发明的目的是：针对确定的电力系统运行方式、相同类型的故障下快速识别出暂态功角稳定最严重的输电线路故障位置，避免只分析输电线路两端故障的暂态功角稳定性而存在的电力系统安全隐患。
[0004] 本发明所采用的技术原理为：暂态功角稳定主导模式(发电机分群及其参与因子)变化是导致暂态功角稳定裕度变化的主要因素之一，若在确定的电力系统运行方式下相同类型的故障发生在输电线路的不同位置的暂态功角稳定主导模式相同，通常可根据(暂态功角稳定裕度，故障位置)信息通过二次曲线拟合确定与故障位置相应的暂态功角稳定裕度。依次类推，可根据不同位置故障的暂态功角稳定主导模式之间相似度的大小关系进行暂态功角稳定裕度变化规律的判断，若基于相同类型的故障发生在输电线路上任意两处及这两处的中间位置的暂态功角稳定主导模式计算的相似度指标与故障位置之间的距离成正比，即故障位置之间的距离越近，二者的暂态功角稳定主导模式越相似，相似度指标越小，则认为可以根据这三个点的(暂态功角稳定裕度，故障位置)信息进行二次曲线拟合，将在故障位置区间内与暂态功角稳定裕度最小相对应的故障位置作为该类型故障在输电线
路上的暂态功角稳定最严重的故障位置。
[0005] 具体地说，本发明采用以下的技术方案来实现的，包括下列步骤：
[0006] 1)记电力系统的运行方式为S以及发生的故障的故障类型为T，针对S，首先，将输电线路L两端中的一端记为A端，将发生在L上距离A端0％、50％和100％线路长度位置的具体故障分别记为F0、F1/2和F1，相应的具体故障位置距A端的距离分别记为l0、l1/2和l1，再分别进行F0、F1/2和F1的暂态功角稳定量化评估，得到F0、F1/2和F1的暂态功角稳定主导模式及裕度，主导模式包括发电机分群及发电机的参与因子，其中领前群中发电机的参与因子为正、滞后群中发电机的参与因子为负，分别将F0、F1/2和F1的暂态功角稳定裕度记为η0、η1/2和η1，第i台发电机的参与因子记为λ0.i、λ1/2.i和λ1.i，并分别将η0、η1/2和η1三者中最小值及其所对应的具体故障发生的输电线路位置记为ηmin和lmin，进入步骤2)；
[0007] 2)根据F0、F1/2和F1的暂态功角稳定量化评估结果，通过公式(1)计算F0、F1/2和F1中每两个具体故障的暂态功角稳定主导模式之间的相似度指标，将F0与F1之间的相似度指标记为d0,1，F0与F1/2之间的相似度指标记为d0,1/2，F1与F1/2之间的相似度指标记为d1,1/2，进入步骤3)；
[0008]
[0009] 式中，n为S中发电机的台数,λa.i为其中一个具体故障下的第i台发电机的暂态功角稳定参与因子，λb.i为另一个具体故障下的第i台发电机的暂态功角稳定参与因子，da,b为这两个具体故障的暂态功角稳定主导模式之间的相似度指标；
[0010] 3)若d0,1大于d0,1/2且d0,1大于d1,1/2，则进入步骤6)，否则，进入步骤4)；
[0011] 4)若d0,1小于等于d0,1/2且d0,1/2大于等于d1,1/2，则首先将F1/2及其距A端的距离和其暂态功角稳定主导模式及裕度，相应地用于更新F1及其距A端的距离和其暂态功角稳定主导模式及裕度，再将发生在L上距离A端(l0+l1/2)/2所对应位置的故障类型为T的具体故障用于更新F1/2，将(l0+l1/2)/2作为最新的l1/2，并针对S进行更新后的F1/2的暂态功角稳定量化评估，得到与更新后的F1/2所对应的暂态功角稳定主导模式及裕度，进入步骤5)，否则，首先将F1/2及其距A端的距离和其暂态功角稳定主导模式及裕度，相应地用于更新F0及其距A端的距离和其暂态功角稳定主导模式及裕度，再将发生在L上距离A端(l1+l1/2)/2所对应位置的故障类型为T的具体故障用于更新F1/2，将(l1+l1/2)/2作为最新的l1/2，并针对S进行更新后的F1/2的暂态功角稳定量化评估，得到与更新后的F1/2所对应的暂态功角稳定主导模式及裕度，进入步骤5)；
[0012] 5)若η0、η1/2和η1三者中最小值小于ηmin，则将该最小值用于更新ηmin，并将与该最小值所对应的具体故障位置在L上距A端的距离用于更新lmin，返回步骤2)，否则，直接返回步骤2)；
[0013] 6)根据(η0,l0)、(η1/2,l1/2)和(η1,l1)共3个点，采用二次曲线拟合法计算得到在区间[l0，l1]内的暂态功角稳定裕度最小值η’min及其所对应的具体故障位置在L上距A端的距离l’min，进入步骤7)；
[0014] 7)若η’min小于ηmin，则将L上距离A端l’min所对应的位置作为发生在L上暂态功角稳定最严重的故障类型为T的故障位置，否则，将L上距离A端lmin所对应的位置作为发生在L上暂态功角稳定最严重的故障类型为T的故障位置。
[0015] 通过采用上述技术方案，本发明取得了下述技术效果：通过分析输电线路故障在不同位置的暂态功角稳定主导模式之间相似度指标的变化规律，结合二分法和输电线路故障在不同位置的暂态功角稳定裕度的二次曲线拟合法，来快速识别暂态功角稳定最严重的输电线路故障位置，可避免只分析输电线路两端故障的暂态功角稳定性而存在的电力系统安全隐患。若通过将输电线路按等距离分段设置故障进行暂态功角稳定最严重的输电线路故障位置搜索以避免只分析输电线路两端故障的暂态功角稳定性而存在的电力系统安全隐患，本发明可以降低暂态功角稳定最严重的输电线路故障位置识别的计算量。以长度为
300kM的输电线路为例，若要求暂态功角稳定最严重的输电线路故障位置识别精度不大于
10kM，则按等距离分段设置故障需要进行31次暂态功角稳定量化评估，按本发明方法只需要3至7次暂态功角稳定量化评估。
附图说明
[0016] 图1是本发明方法的流程图。
具体实施方式
[0017] 下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0018] 图1中步骤1：记电力系统的运行方式为S以及发生的故障的故障类型为T，针对S，首先，将输电线路L两端中的一端记为A端，将发生在L上距离A端0％、50％和100％线路长度位置的具体故障分别记为F0、F1/2和F1，相应的具体故障位置距A端的距离分别记为l0、l1/2和l1，再分别进行F0、F1/2和F1的暂态功角稳定量化评估，得到F0、F1/2和F1的暂态功角稳定主导模式及裕度，主导模式包括发电机分群及发电机的参与因子，其中领前群中发电机的参与因子为正、滞后群中发电机的参与因子为负，分别将F0、F1/2和F1的暂态功角稳定裕度记为η0、η1/2和η1，第i台发电机的参与因子记为λ0.i、λ1/2.i和λ1.i，并分别将η0、η1/2和η1三者中最小值及其所对应的具体故障发生的输电线路位置记为ηmin和lmin，进入步骤2。
[0019] 图1中步骤2：根据F0、F1/2和F1的暂态功角稳定量化评估结果，通过公式(1)计算F0、F1/2和F1中每两个具体故障的暂态功角稳定主导模式之间的相似度指标，将F0与F1之间的相似度指标记为d0,1，F0与F1/2之间的相似度指标记为d0,1/2，F1与F1/2之间的相似度指标记为d1,1/2，进入步骤3)；
[0020]
[0021] 式中，n为S中发电机的台数,λa.i为其中一个具体故障下的第i台发电机的暂态功角稳定参与因子，λb.i为另一个具体故障下的第i台发电机的暂态功角稳定参与因子，da,b为这两个具体故障的暂态功角稳定主导模式之间的相似度指标。
[0022] 图1中步骤3：d0,1大于d0,1/2且d0,1大于d1,1/2，则进入步骤6)，否则，进入步骤4)。
[0023] 图1中步骤4：若d0,1小于等于d0,1/2且d0,1/2大于等于d1,1/2，则首先将F1/2及其距A端的距离和其暂态功角稳定主导模式及裕度，相应地用于更新F1及其距A端的距离和其暂态功角稳定主导模式及裕度，再将发生在L上距离A端(l0+l1/2)/2所对应位置的故障类型为T的具体故障用于更新F1/2，将(l0+l1/2)/2作为最新的l1/2，并针对S进行更新后的F1/2的暂态功角稳定量化评估，得到与更新后的F1/2所对应的暂态功角稳定主导模式及裕度，进入步骤5)，否则，首先将F1/2及其距A端的距离和其暂态功角稳定主导模式及裕度，相应地用于更新F0及其距A端的距离和其暂态功角稳定主导模式及裕度，再将发生在L上距离A端(l1+l1/2)/2所对应位置的故障类型为T的具体故障用于更新F1/2，将(l1+l1/2)/2作为最新的l1/2，并针对S进行更新后的F1/2的暂态功角稳定量化评估，得到与更新后的F1/2所对应的暂态功角稳定主导模式及裕度，进入步骤5。
[0024] 图1中步骤5：若η0、η1/2和η1三者中最小值小于ηmin，则将该最小值用于更新ηmin，并将与该最小值所对应的具体故障位置在L上距A端的距离用于更新lmin，返回步骤2)，否则，直接返回步骤2)。
[0025] 图1中步骤6：根据(η0,l0)、(η1/2,l1/2)和(η1,l1)共3个点，采用二次曲线拟合法计算得到在区间[l0，l1]内的暂态功角稳定裕度最小值η’min及其所对应的具体故障位置在L上距A端的距离l’min，进入步骤7)。
[0026] 图1中步骤7：若η’min小于ηmin，则将L上距离A端l’min所对应的位置作为发生在L上暂态功角稳定最严重的故障类型为T的故障位置，否则，将L上距离A端lmin所对应的位置作为发生在L上暂态功角稳定最严重的故障类型为T的故障位置。
[0027] 虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本发明的。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。
