《大電網連鎖故障及異地多點故障的自動識別控制方法》是國電南瑞科技股份有限公司和江蘇省電力公司於2007年11月8日申請的發明專利，該專利的申請號為2007101350939，公布號為CN101299535，公布日為2008年11月5日，發明人是李雪明、劉華偉、宣筱青、羅建裕、陳永華、李海峰，該專利屬電力系統自動化技術領域。
《大電網連鎖故障及異地多點故障的自動識別控制方法》包括4個步驟：（1）建立預想故障集與故障元件的映射函式；（2）建立一個n*n個元素的表格Z，得表格中每個元素的數值；（3）建立另外一個n*n個元素的表格Q，所有元素初值為0，當元件i發生故障後，將表格Q中第i列的元素的數值置為和表格Z中第i列的元素數值相同，然後查找表格Q第i行中是否有非0的元素，即為預想故障集的預想故障；（4）當元件i發生故障經過周期T後，將表格Q中的第i列的元素數值全置為0，即元件i故障失效，之後發生的故障不和該故障組合。該發明方法判斷大電網連鎖故障及異地多點故障速度快，可靠性高。
2014年11月6日，《大電網連鎖故障及異地多點故障的自動識別控制方法》獲得第十六屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《大電網連鎖故障及異地多點故障的自動識別控制方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：大電網連鎖故障及異地多點故障的自動識別控制方法
- 公布號：CN101299535
- 公布日：2008年11月5日
- 申請號：2007101350939
- 申請日：2007年11月8日
- 申請人：國電南瑞科技股份有限公司、江蘇省電力公司
- 地址：江蘇省南京市南瑞路8號
- 發明人：李雪明、劉華偉、宣筱青、羅建裕、陳永華、李海峰
- 分類號：H02H7/26（2006.01）、H02H7/28（2006.01）、G06Q50/00（2006.01）、G05B15/02（2006.01）
- 代理機構：南京蘇科專利代理有限責任公司
- 類別：發明專利
- 代理人：牛莉莉
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
大電網發生嚴重故障後，往往表現為送端發電和輸電設備急劇過載，受電負荷中心因缺失電力供給，電壓和周波會大幅下降，其結果如“多米諾骨牌效應”，電網在十幾秒甚至幾秒內瓦解。因此，自動識別大電網的連鎖故障及異地多點故障，並採取相應的控制措施，能防範故障連鎖擴展導致電網崩潰。
截至2007年11月，的方法只能識別單一元件的故障或者本地元件在固定周期內發生的N-2故障，還沒有大電網連鎖故障及異地多點故障的自動識別方式，大電網連鎖故障及異地多點故障的控制主要依靠人工調度方式。
2007年11月前電力系統緊急控制裝置對本地故障採取控制措施時，都是根據第一個故障發生前0.2秒的系統運行工況，對第一個故障發生後固定周期內發生的故障進行組合，然后綜合查表決策，當周期結束後，整個事件結束，即使是第二個故障發生在周期結束前1秒，第三個故障發生在周期結束後50毫秒，則第三個故障也不會和第二個故障組合，該種故障判斷和緊急控制方式，對於本地單一元件故障和固定周期內的N-2故障是適用的，但對於連鎖故障及異地多點故障是不合適的，因為連鎖故障及異地多點故障的故障元件個數一般是大於等於2的，並且後續故障不一定全部發生在以第一個故障為起點的一個固定周期內；如果把固定周期放長，也是不合適的，因為是根據第一個故障前的運行工況決策的，如果周期過長，運行工況改變的比較大，勢必導致控制措施不準確。
要實現對大電網的連鎖故障及異地多點故障的控制從人工調度方式轉變為智慧型化方式，實現智慧型化的電力系統緊急控制裝置，不管是“離線預決策，實時匹配”還是“線上預決策，實時匹配”，只能是基於預想故障集的，因為對於一個稍大規模的電力系統來說，在當前電力系統穩定分析算法的水平和計算機等相關技術水平條件下，要做到實時故障集是很困難的。進一步講，雖然在一定含義上，擾動軌跡可以按實測軌跡進行預測，但臨界模式和突變點是無法估計的，且控制後的效果也無法預測。實時故障集在可望的將來也是很難實現的。預想故障集是根據電力系統網架結構及運行工況進行離線或者線上計算得出的需要採取控制措施的故障組合，不是所有故障組合都需要採取措施的，而且每個故障對電力系統造成的影響和衝擊都是有時效性的，因此，要自動識別大電網的連鎖故障及異地多點故障，不是識別出單一元件的故障後，簡單的疊加和組合，需要根據故障發生的時間及電力系統緊急控制裝置中的預想故障集，進行有效故障的組合。
發明內容
專利目的
《大電網連鎖故障及異地多點故障的自動識別控制方法》的目的是，克服2007年11月前已有技術依靠人工調度控制大電網連鎖故障及異地多點故障的不足，提供一種大電網連鎖故障及異地多點故障的自動識別控制方法，並採取相應的控制措施，防範故障連鎖擴展導致的電網崩潰。
技術方案
《大電網連鎖故障及異地多點故障的自動識別控制方法》包括下列步驟：
（1）根據大電網需要判斷故障的元件個數n及預想故障集{fi|i＝1。。。m}，建立預想故障集與故障元件的映射函式fi＝F（x，y），函式F的參數x，y為故障元件的序號，序號範圍1～n；
（2）根據映射函式，建立一個n*n個元素的表格Z，表格中每個元素按照先行後列的順序連續編號，每個元素得編號為j，j的範圍1～n*n，然後建立函式fi＝F（x，y）中的參數x，y與表格Z中的元素序號j的函式關係x＝L（j），y＝C（j），將x，y帶入函式F（x，y）中，得表格中每個元素的數值為zj＝F（L（zj），C（zj））；
（3）建立另外一個n*n個元素的表格Q，所有元素初值為0，當元件i發生故障後，將表格Q中第i列的元素的數值置為和表格Z中第i列的元素數值相同，然後查找表格Q第i行中是否有非0的元素，非0元素的數值a即為預想故障集的第a個預想故障，也就是基於預想故障集得出的大電網連鎖故障及異地多點故障；
（4）當元件i發生故障經過周期T後，將表格Q中的第i列的元素數值全置為0，即元件i故障失效，之後發生的故障不和該故障組合。
該發明中，披露了一種基於預想故障集和故障發生時間的自動識別大電網連鎖故障及異地多點故障的方法。如果不根據預想故障集，單純的把所有故障根據發生的時間組合在一起，是沒有實際意義的。預想故障集是根據大電網的網架結構及可能存在的運行工況由電力系統分析計算部門得出的。對預想故障集{fi|i＝1。。。m}進行編號，fi編號為故障i，令fi＝i。函式fi＝F（x，y），x，y為故障元件編號，具體表達式為fi＝x故障並且y故障並且x、y故障發生時間間隔在周期T內；函式x＝L（j）具體表達式為x＝j/n，函式y＝C（j）具體表達式為y＝j/n，根據以上函式，得到表格Z中每個元素的數值。當元件i發生故障時，不管是本地故障還是異地故障，都上送到自動識別單元，至於怎么上送，2007年11月前很多通信手段都可以做到，不在此描述，當收到元件i，根據步驟（3）的方法寫表格Q數據和查找表格Q，步驟（4）是保證故障的時效性，當故障發生後，經過周期T後，要清除該故障，此時記錄大電網的狀態處於該元件檢修的狀態，而不是該元件發生故障的狀態，網架結構和潮流分布都不能再以該故障發生前0.2秒時的了，而應該轉到該故障發生後的狀態，否則就是失時的，並且是不準確的。流程參見圖1。
改善效果
該發明自動識別大電網連鎖故障及異地多點故障的方法套用於電力系統的緊急控制裝置中，將實現大電網形成以來的連鎖故障及異地多點故障緊急控制主要手段，從人工調度轉變為智慧型化控制的革命。
（1）採用了此種自動識別大電網連鎖故障及異地多點故障的電力系統緊急控制裝置在一次事件中（從第一個故障開始到最後一個故障結束）的決策場景（故障前0.2秒前的系統運行工況）可以是多個，並且一次事件的周期是不固定的，能夠準確的進行控制，避免控制措施過重、過輕或者不正確；
（2）每有故障都有有效期，都只能和其發生時刻Tx之後的固定周期T內發生的故障進行組合，故障不是同時失效的，是依次失效的，避免了故障同時失效帶來的本該組合在一起的故障沒有組合在一起，本不該組合在一起的故障組合在了一起；
（3）如果預想故障集變化，只需要調整參數，不需要修改程式；
（4）故障的時效周期可自動設定；
（5）結合了預想故障集，判出的大電網連鎖故障及異地多點故障可直接工程套用，如果不結合預想故障集，單純的把所有故障根據發生的時間組合在一起，工程套用時需要再次篩選；
（6）可自動判斷的故障元件個數多；
（7）速度快；
（8）可靠性高。
附圖說明
圖1為該發明方法流程框圖。
圖2為電力系統穩定控制裝置結構框圖。
權利要求
1、《大電網連鎖故障及異地多點故障的自動識別控制方法》包括如下步驟：
（1）根據大電網需要判斷故障的元件個數n及預想故障集{fi|i＝1。。。m}，建立預想故障集與故障元件的映射函式fi＝F（x，y），函式F的參數x，y為故障元件的序號，序號範圍1～n；
（2）根據映射函式，建立一個n*n個元素的表格Z，表格中每個元素按照先行後列的順序連續編號，每個元素得編號為j，j的範圍1～n*n，然後建立函式fi＝F（x，y）中的參數x，y與表格Z中的元素序號j的函式關係x＝L（j），y＝C（j），將x，y帶入函式F（x，y）中，得表格中每個元素的數值為zj＝F（L（zj），C（zj））；
（3）建立另外一個n*n個元素的表格Q，所有元素初值為0，當元件i發生故障後，將表格Q中第i列的元素的數值置為和表格Z中第i列的元素數值相同，然後查找表格Q第i行中是否有非0的元素，非0元素的數值a即為預想故障集的第a個預想故障，也就是基於預想故障集得出的大電網連鎖故障及異地多點故障；
（4）當元件i發生故障經過周期T後，將表格Q中的第i列的元素數值全置為0，即元件i故障失效，之後發生的故障不和該故障組合。
2、根據權利要求1所述的大電網連鎖故障及異地多點故障的自動識別控制方法，其特徵是步驟（1）中所述的函式fi＝F（x，y）具體表達式為fi＝x故障並且y故障並且x、y故障發生時間間隔在周期T內；步驟（2）中函式x＝L（j）具體表達式為x＝j/n，函式y＝C（j）具體表達式為y＝j/n。
實施方式
從圖2中可以看出，該電力系統穩定控制裝置有1個主站和6個子站，6個子站採集系統的模擬量和開入量，共涉及n個元件。當發生故障時，子站自身的採集判斷單元判斷出故障後，傳送至主站。
假定在子站1、子站2、子站3分別發生元件1故障e1、元件2故障e2、元件3故障e3，故障發生時間分別為0時刻、4秒、8.5秒，設定故障周期T為5秒。
假定預想故障集為：
故障fl | 5秒內元件1和元件2發生故障 |
故障f2 | 5秒內元件2和元件3發生故障 |
故障f3 | 5秒內元件1和元件3發生故障 |
。。。。。。 | 。。。。。。 |
根據涉及元件個數n及預想故障集建立表格Z如下：
0 | 1 | 3 | 。。。 |
1 | 0 | 2 | 。。。 |
3 | 2 | 0 | 。。。 |
。。。 | 。。。 | 。。。 | 。。。 |
建立表格Q，如下：
0 | 0 | 0 | 。。。 |
0 | 0 | 0 | 。。。 |
0 | 0 | 0 | 。。。 |
。。。 | 。。。 | 。。。 | 。。。 |
0秒，當元件1發生故障時，將表格Q中的第1列數據置為和表格Z中的一致，如下：
0 | 0 | 0 | 。。。 |
1 | 0 | 0 | 。。。 |
3 | 0 | 0 | 。。。 |
。。。 | 。。。 | 。。。 | 。。。 |
然後查找表格Q第1行，沒有非0數據，即沒有和預想故障集一致的故障；
4秒，當元件2發生故障時，將表格Q中第2列的數據置為和表格Z中的一致，如下：
0 | 1 | 0 | 。。。 |
1 | 0 | 0 | 。。。 |
3 | 2 | 0 | 。。。 |
。。。 | 。。。 | 。。。 | 。。。 |
然後查找表格Q第2行，有非0數值1，即故障f1；
5秒時，第1個故障的有效期到，清除表格Q中的第1列數據，如下：
0 | 1 | 0 | 。。。 |
0 | 0 | 0 | 。。。 |
0 | 2 | 0 | 。。。 |
。。。 | 。。。 | 。。。 | 。。。 |
8.5秒，元件3發生故障時，將表格Q中第3列的數據置為和表格Z中的一致，如下：
0 | 1 | 3 | 。。。 |
0 | 0 | 2 | 。。。 |
0 | 2 | 0 | 。。。 |
。。。 | 。。。 | 。。。 | 。。。 |
然後查找表格Q第3行，有非0數值2，即故障f2；在9秒和13.5秒時，分別清除表格第2列和第3列數據。
從以上可以看出，雖然元件3故障發生時刻距元件1故障發生時刻超過5秒，但只要元件3故障和元件2故障發生時刻不超過5秒，就能正確識別故障f2；另外元件3故障和元件1故障超過5秒，能正確的不識別為故障f3。在電力系統安全穩定控制裝置中，對故障f1採取措施時結合的網架結構和潮流是元件1故障前0.2秒前的，而對故障f2採取措施時結合的網架結構和潮流是元件2故障前0.2秒前的，因為元件1在故障f2時，已經失效。
實施例中，設定故障周期T為5秒，綜合考慮大電網的各種故障，一般而言，故障周期T的範圍為1秒≤T≤300秒。
榮譽表彰
2014年11月6日，《大電網連鎖故障及異地多點故障的自動識別控制方法》獲得第十六屆中國專利優秀獎。
