基于点渗流和熵权法的连锁故障路径风险评估

为了搜索电力系统连锁故障发展路径,提出了支路故障预测模型和连锁故障路径风险评估模型。首先在点渗流理论的基础上建立了支路潮流转移渗流概率模型,结合支路抗冲击因子得到支路故障渗流概率,得到故障支路候选集,考虑保护的隐性故障对故障支路候选集修正;其次,建立了评估支路故障对系统影响程度的功率、电压、失负荷3个后果分项指标,采用熵权法计算3个分项指标的客观权重,建立了连锁故障路径的风险评估模型。IEEE39节点系统的仿真结果表明,所提模型能够准确找到各级的故障支路候选集、风险最大的连锁故障路径,验证了模型的有效性。     

基于运行可靠性和结构重要度的连锁故障预测

基于运行可靠性理论和多属性决策理论,综合考虑当前系统运行状态和线路重要程度的基础上,提出了一种反映电网状态变化和结构变化的连锁故障预测方法。此方法引入考虑了外界环境因素的线路综合停运概率模型确定线路故障概率,并结合线路结构重要度构建了连锁故障综合预测指标。采用离差最大化的灰色关联度算法综合考虑线路结构重要度。通过对IEEE30系统仿真,搜索出了较严重的连锁故障模式,验证了该方法的有效性。     

考虑元件重要度和故障概率影响因素的连锁故障预测

为了更好体现系统实时状态和元件重要程度,提出了一种连锁故障预测新方法。首先建立了考虑功率传输累计效应的线路故障概率模型,并将天气和修复过程对故障概率的影响引入该模型;其次,将支路势能函数引入熵理论,确定了计及能量冲击影响的支路重要程度;最后,构建了反映电网状态变化和元件重要度的连锁故障综合预测指标,并通过在IEEE30系统上进行仿真。仿真结果验证了所提模型及方法的有效性。     

基于线路运行可靠性模型的电力系统连锁故障概率评估

线路过载被认为是致使连锁故障进一步发展的主要原因.文中基于输电线路的运行可靠性模型,计算了反映系统运行状态的连锁故障风险指标.采用递归算法生成连锁故障树,记录连锁故障路径经历的每个状态及其相应的连锁故障风险指标.在运行可靠性评估框架的基础上,结合动态潮流计算,对IEEE RTS系统进行了连锁故障运行可靠性评估.分析了不...     

面向互联电网连锁故障安全防控的关键支路辨识

随着电网互联紧密程度的提高,抵御连锁性故障成为关键问题。在一定场景下,电网关键载流支路故障会引发过载型连锁反应,威胁系统安全运行,对于此类关键线路的筛选和辨识具有重要意义。据此,在考虑无功电压的改进直流潮流模型的基础上,推导和构建了过载型连锁故障动态演化模型。该模型考虑连锁故障过程中系统功率平衡和电压稳定装置的调节作用以及系统的校正控制措施,并较为准确地模拟支路失效后互联系统连锁故障的动态演化过程,进而研判连锁故障对系统功能和结构的影响。在此基础上,提出了电网载流支路的重要度评估指标,通过大规模连锁故障模拟计算,获得各载流支路的重要度指标,最终实现电网关键支路的有效辨识。以IEEE 39节点系统为算例,验证了所提模型和方法的有效性。     

基于混合法的电网连锁故障评估模型

综合解析法和随机模拟法,提出了基于混合法的电网连锁故障评估模型。应用Markov空间理论建立了计及主保护和远后备保护作用的故障切除概率模型,从而将基于预想事故行为指标和同心松弛法快速筛选出的预想线路故障集划分为不同的初始故障状态,确定出初始故障集;根据实时运行条件下的发电机、线路、负荷的可靠性模型模拟相应的后续故障;基于风险理论定义了连锁故障路径严重度指标,以此评估出系统中的薄弱环节。算例结果验证了该模型的合理性和有效性。     

应用贝叶斯网络的连锁故障模式识别

电网连锁故障的演变是一个随机过程,而大部分线路断线故障都可以用断路器的开断进行描述.贝叶斯网络能够灵活描述不确定信息,并能进行不确定性推理.以贝叶斯网络理论构建系统实时网络拓扑并计算故障概率,同时引入能够反映电力系统运行状态的支路静态势能函数来综合构建出风险指标,进行连锁故障模式识别.以IEEE-30母线系统进行算例分析,仿真结果能够搜索出各种连锁故障模式集,并能反映出各个模式的严重程度,验证了该方法的合理性、有效性.     

输电系统连锁故障的运行风险评估算法

随着中国跨区电网的建成,连锁故障已成为威胁大电网稳定运行的重要因素之一。为研究连锁故障输电系统中的传播机理,评估不同保护配置方案下的连锁故障运行风险,提出基于实时运行条件的线路停运概率模型和基于马尔科夫方法的隐性故障模型,并据此提出连锁故障搜索模式。基于风险理论,提出市场条件下输电系统的连锁故障运行风险评估方法及相关指标,从而将安全性和经济性较好地结合起来。将该算法应用于IEEE-RTS 79系统,指出其中的关键线路。仿真分析表明:合理的保护配置方案能减小隐性故障带来的风险,改造线路的传输容量能有效降低连锁故障带来的风险,运用运行可靠性理论去评估连锁故障风险能较真实地反映系统的状态。     

基于综合脆性关联度的连锁故障预测与冲击辨识

提出了一种连锁故障预测的方法。所提方法综合考虑连锁故障过程中各支路的状态脆性关联度与结构脆性关联度,在电气结构的基础上构建了反映各支路综合脆性关联度的连锁故障预测指标。将熵理论引入综合预测指标,构建脆性关联熵确定故障线路对系统的冲击程度,辨识出极易引发灾难性后果的初始故障及对系统影响极为严重的连锁故障序列。仿真结果证明了所提方法的有效性。     

基于电网状态和结构的连锁故障预测

电网连锁故障可能导致大规模停电并造成严重后果,在故障初期对后续故障进行预测有助于对大停电事故的预防。在分析了典型连锁故障的发展过程的基础上,建立了完整的支路静态能量函数的模型,构建了映射潮流变化的能量指标。结合反映电网结构脆弱性的电气介数,计及前后故障之间的累积效应,提出了反映电网故障后状态变化和结构变化的综合性裕度指标预测连锁故障。仿真结果能够搜索出较严重的连锁故障模式集,验证了该方法的合理性、有效性。     

基于潮流转移因子的电力系统连锁跳闸风险评估

提出了一种基于潮流转移因子的电力系统连锁跳闸风险评估方法。在基于最优潮流交易的基础上,应用潮流转移因子对支路切除后的潮流转移情况进行预测,考虑潮流转移后支路电流不确定性建立后备保护动作概率模型,用首条支路故障概率和下条支路后备保护动作概率之积描述连锁跳闸的可能性指标,以连锁跳闸后是否切负荷将风险严重性进行分级,然后分别以连锁跳闸后系统购电费用增幅和切负荷费用为严重性指标,从而得到特定交易下支路连锁跳闸风险值,获得高风险连锁跳闸的支路路径信息,为制定交易计划和防范风险提供决策支持信息。IEEE10机39节点系统算例仿真结果表明了该方法的有效性。     

基于改进状态空间分割法的继电保护设备拒动风险评估

继电保护设备隐性故障已经成为导致电力系统连锁故障的重要因素.因此,在电力系统的风险分析中,需要突破传统N-1故障设置假设,考虑受继电保护设备隐性故障影响的N-k连锁故障.针对继电保护设备拒动引发连锁故障的问题,首先根据继电保护设备的功能模块建立继电保护设备拒动故障树模型;然后综合考虑元件固有失效率和运行信息,建立继电保护设备拒动概率动态评估模型.基于此,提出一种改进的状态空间分割法对电力系统面临的连锁故障风险进行分析,实现了在枚举空间和抽样空间中进行连锁故障搜索,可提高连锁故障搜索的完备性和风险分析的计算效率.最后,在仿真中验证了所提方法的有效性.     

基于时变隐马尔科夫模型的连锁故障预测

最近几年,电力系统大面积停电事故在国内外多有发生,而这些事故都是由连锁故障所引起。因此,分析其发展机理、预测其发展路径成为相关学者重点关注的问题。针对目前预测方法比较单一、不能全面考虑连锁故障的影响因素等问题。文章提出时变隐马尔科夫预测模型,该模型改进了马尔科夫模型中的状态转移矩阵;充分考虑了支路保护/断路器拒动、误动概率、系统支路硬件故障概率、支路使用年限等方面因素。首先,基于系统拓扑结构计算支路间的故障状态转移概率矩阵;其次,对该矩阵进行不同的改进;然后,通过对比不同模型的预测结果,优化改进,得到连锁故障传播路径;最后,用IEEE36模型验证本文所提方法的可行性和准确性。     

计及老化线路电流承载能力退化特性的电力系统连锁故障分析

长期老化效应导致输电线路的电流承载能力退化以及老化失效风险增大,会使连锁故障风险进一步恶化。研究了输电线路老化对电力系统连锁故障的影响。首先,基于热平衡理论建立了输电线路老化相依的电流承载能力计算模型,阐述了电流承载能力与输电线路运行年龄的数值对应关系。在此基础上,综合考虑实时潮流和输电线路的老化效应,建立了包含实时潮流、运行年限、停运概率的三维映射关系,改良了输电线路动态停运概率模型。然后,通过引入概率阈值参数,建立一种改进的基于停运概率模型的连锁故障路径搜索准则,以连锁故障演化过程中的最大概率耦合事件为导向,在过滤低概率连锁故障路径的同时筛选代表性故障路径。最后,在改进的IEEE 39节点系统上进行了实例研究。算例结果证明,考虑线路老化效应后,由单线路意外事件触发的连锁故障事件增多,概率增大,其对应路径阶数增大,系统连锁故障风险明显升高,表明输电线路老化效应与连锁故障后果之间存在显著相关性。     

基于故障链聚类算法的电网关键线路辨识

研究连锁故障发展机理以及辨识故障演化路径中的关键线路,对揭示电力系统薄弱环节、降低连锁故障风险具有重要意义。为此,文中提出一种基于故障链聚类算法的电网关键线路辨识方法。首先,建立改进的基于直流潮流法的电力系统解列模拟器(DCSS)连锁故障仿真模型,配合随机化学(RC)法高效生成含详细时序信息的故障链集合;然后,以编辑距离为相似性指标实现对故障链的层次聚类,分类后的故障链集合不仅可以降低后续数据挖掘的难度,而且能够更加全面地识别出不同连锁故障演化模式中的薄弱环节;最后,以Matpower 2383节点系统为例,根据关键线路扩容后系统风险水平的下降程度评估各类算法所辨识线路的重要性。结果表明文中方法能更好降低系统连锁故障风险水平,证明了所提模型及算法的有效性。     

台风对电力系统连锁故障的影响分析

在分析连锁故障现有模型的基础上,在多时间尺度连锁故障预测模型中考虑台风对线路故障概率的动态影响,建立台风变化过程与连锁故障事故链的配合关系。考虑台风影响下的线路故障概率,构造初始故障集;结合天气因素、线路负载率和潮流波动率等因素构造关联性指标,利用聚类方法选取关联性指标高的线路作为下一级故障线路,模拟重载等因素引起的线路随机开断;将基于潮流追踪的切机切负荷与发电机调整相结合,用于线路一般过载的控制,并计算事故链的概率和风险;最后以IEEE 39节点系统为例,说明台风对系统关键线路和事故链的影响、基于潮流追踪的切机切负荷控制的作用和提高线路设计风速的可能性,并验证了所提模型和算法的合理性。     

一种基于多元物理场耦合的变压器故障演化评估模型

变压器作为电力系统的重要设备,其故障预防和寿命管理对提升电力系统运行的可靠性具有重要意义。为实现变压器设备故障状态的高效评估,文中从变压器故障机理的关联性和复杂性特征出发,建立了基于多元物理场耦合与模糊数理论的变压器故障演化评估模型。首先,基于变压器故障的关联性特征,建立变压器故障演化网络图。其次,考虑到变压器故障机理复杂以及监测数据有限,采用COMSOL软件进行多元物理场耦合仿真;同时结合模糊数理论,建立变压器故障演化概率计算模型。最后,引入风险熵表征变压器故障演化的不确定性,提出变压器故障演化路径最大概率表达式,并将其转化为线性规划问题,进而得到不同初始风险因素下变压器最大概率故障演化路径。算例分析表明:模型计算结果能够反映变压器故障统计数据特征,可为变压器的状态评估提供参考。     

基于复杂网络理论的输电容量匹配模型

为提高电力系统供电可靠性,减少大规模连锁故障发生的几率,针对连锁故障的传播提出一种线路重要度评估指标,用于量化输电线路故障对于连锁故障传播的作用,并根据线路的重要度评估结果给出了输电容量匹配模型。藉由该匹配模型可以合理配置系统的输电容量,即优化系统的负载率分布从而达到提高系统供电可靠性的目的。仿真实验结果证明,在系统输电容量冗余,即系统整体负载率相同的情况下,所提出的优化模型匹配输电线路的输电容量或调整负载率分布可以防止故障传播过程中系统负载率向异质分布的演化趋势,从而降低大规模连锁故障发生的几率。