近年来国内外大停电原因分析及启示

文章介绍和分析了近年来巴西、印度电网大停电事故,指出继电保护缺陷、连锁故障以及安稳控制系统策略不当是导致大停电的主要原因.结合中国电网实际,从网架结构、电力系统三道防线、提高极端事故下的应急能力等方面提出应当从大停电事故中吸取的经验教训.     

巴基斯坦"1·9"大停电事故初步分析及启示

2021年1月9日,巴基斯坦古杜电厂故障导致国家电力系统连锁反应,引发巴基斯坦自建国以来最大规模停电事故。事故导致巴境内所有主要城市陷入黑暗,包括首都伊斯兰堡、经济中心卡拉奇及第二大城市拉合尔。文中介绍了巴基斯坦电网概况,叙述了事故前电网运行状况及事故的发展过程、恢复等情况,从网架结构、保护机制、管理流程等方面初步分析了事故发生的主要原因。对比分析了巴基斯坦三次大停电事故,并结合我国电力系统实际,提出了此次巴基斯坦大停电事故对我国电力系统的启示。     

电网大停电自组织临界性的概率统计分析法

针对复杂电力系统的自组织临界性特点,基于概率统计基本理论,利用极值分布的最大吸引场定理提出一种分析电网连锁故障大停电事故的有效方法。首先给出了衡量连锁故障大停电事故规模的指标及其选择依据和计算方法;然后通过定义连锁故障的分布函数计算出连锁故障发生的规模和概率。文章指出电网连锁大停电事故的发生与所研究的时间范围和故障规模有关,因此可以根据研究年限和故障规模来预测连锁故障发生的频率。对华北电网连锁故障大停电事故的历史数据进行了分析计算,结果表明了本文方法的有效性。     

基于大数据的配电网故障停电指标关联因素建模研究

传统配电网故障停电指标关联因素分析方法存在停电预测耗时长和准确率低等问题。为此,研究基于大数据的配电网故障停电指标关联因素模型。基于大数据建立配电网停电故障风险指标,利用层次分析法计算配电网大数据风险指标总体权重。通过数据预处理生成随机森林分类器,将配电网停电故障风险指标作为分类器输入,以OOB残差均方法实现配电网故障停电指标关联因素重要性排序,分类器输出结果即为预测到的配电网停电故障。试验结果表明:模型的电网故障覆盖率较高,说明所提方法具有理想的准确性。     

电网连锁故障的事故链模型

连锁故障是诱发电网大面积停电事故的主要原因之一.事故链可以恰当地表征连锁故障的特征.建立基于事故链的电网连锁故障模型,是实施连锁故障预测、预控的基础,对防止发生大停电事故具有重要意义.文中充分考虑连锁故障过程中的主要影响因素,利用现有PSASP等分析工具,建立用于监控的连锁故障的事故链模型.根据事故链与连锁故障的关系,提出将故障选择限制在供电路径上,从而有效降低了计算工作量;利用连锁故障的事故链模型,可以采用安全科学的相关方法实现连锁故障的监视和预控.对江西电网的实际应用表明,该方法对分析区域性大停电或电厂全停事故非常有效,并已在电网规划中得到应用.     

电力系统大停电的自组织临界现象

应用复杂系统理论,通过分析美国电网大停电事故的部分数据,深入探讨了电力系统大停电规模与频率之间的幂律关系以及大停电规模分布的分形分维特征,提出了大停电现象可以用自组织临界性的概念来加以解释的观点.结合Hurst指数,进一步说明了存在着对电力系统大停电进行预测的可能.     

基于协同学原理的电力系统大停电预测模型

针对电力系统中某一元件故障,而导致一系列其他元件停运,并连锁反应迅速蔓延,最终发生电网崩溃的现象,文中对易引起恶性连锁反应事故的大停电机理进行了初步探讨,指出在大停电过程中,总是伴随着电网各子系统的竞争和合作,具有自组织临界特性,其过程存在着可预测性.进而基于自组织临界理论中的协同学原理,提出了一种电力系统大停电的预测模型--协同学预测模型.计算实例结果表明了大停电存在着自组织临界特性,提出的预测模型具有较高的预测精度,该模型可望为进一步深入分析电力系统连锁反应事故和大停电机理打下基础。     

美加"8·14"大停电教训和启示--兼谈华东电网化解"8·29"和"9·4"重大风险

20 0 3年 8月 1 4日发生在美国和加拿大东部互联系统的大面积停电事故被认为是有电力系统以来最严重的电网事故之一。通过对大停电事故发生和发展机理的分析 ,得出了本次大停电事故是由潮流大范围转移导致地区电压崩溃所致的结论。并针对电网运行提出了应从美加大停电事故中吸取的教训。在此基础上 ,结合华东电网的实际情况 ,特别是针对华东电网“8.2 9”和“9· 4”多次故障重大风险的处理 ,从技术和管理两个层面提出了美加大停电对华东电网安全生产工作的具体启示 ,最后给出了加强华东电网安全运行工作的诸项建议。     

基于CCA分析法电网连锁故障分析

通过以往大停电事故分析不难发现,其事故本质为源故障发生后,后续局部调整失败导致的连锁故障传递使电网运行环境恶化,最终引发大停电事故。基于CCA(cause consequence analysis)分析方法,依据电网拓扑结构和控制设备基本特性对电网的连锁事故的原因以及控制失败后可能引发的后果进行了分析,对电网故障的动态传递过程给予了较为直观的揭示和说明,并利用该方法对2011年美墨大停电事故进行了实例事故分析,验证其适用性,为大停电事故分析提供借鉴。     

基于大数据分析的配电网停电数据管理平台

针对当前配电网停电数据管理存在的问题,结合配电网停电数据管理需求,提出一种基于大数据分析技术的配电网停电数据管理平台的实现方法。应用结果表明:基于大数据分析的配电网停电数据管理平台实现了对停电故障的预警、告警和原因分析,可对监测范围内停电信息进行全局检索和综合展现,为停电故障的治理提供有力的数据支撑。     

极端外部灾害中的停电防御系统构思（一）新的挑战与反思

针对极端外部灾害,探讨停电防御系统面临的新挑战及其应对。回顾已投运的停电防御系统;归纳极端外部环境下停电灾难的特点;指出按一般故障场景设计的防御系统所遇到的困难;提出将防御框架覆盖的时间段向两端扩展,不但提前到电力规划阶段以指导远期预防控制,也向后延伸到电网四分五裂后的恢复控制;提出将防御功能在广域信息、仿真分析、决策支持等方面进一步深化的具体任务。     

自然灾害下高风险多重故障集快速生成方法

随着电力系统稳定特性日趋复杂、极端自然灾害频发以及社会对电能依赖程度的增长,迫切需要将停电防御框架向自然灾害预警拓展.提出一种自然灾害下高风险多重故障集快速生成方法,将高风险预想故障纳入在线安全分析.在兼顾多类型自然灾害和多地点电气设备空间-电气耦合特性的基础上计算群发故障和相继故障的组合概率,从网架结构脆弱性、电网状态脆弱性和电网事故风险3个维度进行故障后果评价,采用回溯算法实现自然灾害下高风险预想集快速筛选和生成.实际电网的案例分析验证了所提方法的有效性和实用性.     

广义极值理论在大停电事故损失负荷预测中的应用

近年来随着区域电网的互联升级,大停电事故的风险随之增加。对停电风险进行预测,具有重要的现实意义。文中应用广义极值分布模型来预测电网停电事故损失负荷。首先,通过对1981至2012年全国电网停电事故损失负荷数据的分析,证明了损失负荷数据不适合直接作为极值分析的样本;然后采用相对值法对停电事故损失数据进行处理,以消除电网规模变化对数据分析的影响,给出了广义极值下的预测模型;最后,以1997至2012年的相对值数据对未来全国电网的事故概率及损失负荷情况进行了预测,进而推算出各区域电网对应的事故损失负荷预测值,并通过实际事故数据验证了所述方法的可行性。     

复合自然灾害下的电力系统稳定性分析

对自然灾害停电防御的研究至今局限于单种类的自然灾害,而未计及复合灾害之间的推波助澜。自然灾害往往会造成群发性故障,为了防御小概率高风险的复合自然灾害造成大停电,需要在线跟踪外部环境的变化并有效预警。为此提出复合自然灾害造成的群发性故障的风险分析思路和框架,一方面建立电网支路在复合自然灾害下的故障率模型并计算其相关风险,另一方面考虑多种自然灾害的交互影响,在线筛选潜在故障,分析运行的安全稳定性,并提供决策支持。     

大面积停电事故的反思与启示

针对我国2008年初雪灾时发生的大面积停电事故进行研究,对我国现代电网发电系统发电能源依赖过分单一,新生发电系统发展相对滞后,设备可靠性较低,电网结构复杂及灵活性差,容易受外界扰动影响等一系列问题进行分析。以电网安全可靠运行为目的,围绕防御严重故障的“三道防线”体系提出了开发新的能源发电系统,发展分布式发电技术与提高电网抗扰动能力,综合应用实时监控、广域相量测量、在线稳定控制等措施,以达到有效防止大停电事故的发生的目的。     

2021年得州大停电事故分析及其对电网规划管理的启示

2021年2月中旬,极端冰雪、寒冷天气袭击了美国得克萨斯州(简称"得州"),导致了得州电网大停电事故,近500万用户停电,严重威胁了社会生产和生活。介绍了得州电力系统基本情况和大停电事故演化过程,并从技术、管理和体制方面分析了事故发生的原因。结合电网规划发展需求,提出了防止大停电事故发生的相关建议,从加强电网安全管控、紧急事故应对、电网差异化规划、应急物质储备等方面提出了多项措施。这些建议可为电网规划运营及管理人员提供参考。     

考虑电网载荷均衡度及N -1安全约束的防灾经济调度

极端气象灾害的日益频发,给电网安全稳定运行带来了极大的威胁。传统电力系统的经济调度方法为了追求发电成本的经济性而忽略了电网载荷分布状况,在恶劣天气条件下重载或是满载线路的停运都可能引发电力系统连锁故障大停电事故。为此,提出了一种恶劣天气条件下考虑电网载荷均衡度及安全约束的防灾经济调度方法。该方法在传统经济调度模型的基础上,综合考虑全网和恶劣天气影响区域输电线路载荷的状况,通过降低全网输电线路载荷率的平均绝对偏差以及恶劣天气下区域输电线路载荷率,改善电网的载荷均衡度,并提高系统的运行安全。为保证调度模型在恶劣天气条件下的鲁棒性及求解高效性,基于支路开断分布因子以及校验添加再校验思想,提出了一种新的安全约束动态校核及添加方法。最后,基于现有的考虑隐性故障的连锁故障仿真模型,提出了在台风灾害下电力系统防灾经济调度策略的可靠性评估方法。IEEE RTS-79系统的仿真结果表明,相比于传统经济调度方法,所提出的防灾经济调度方法能够有效地提高电网载荷均衡度,改善恶劣天气条件下电力系统的停电分布,并可提高系统运行安全性及可靠性。     

计及通信信息安全预警与决策支持的停电防御系统

随着以特高压互联为骨干网的坚强智能电网的发展,以及能源互联网的兴起,传统的电力系统和通信信息系统融合已成为一种必然。通信信息系统的异常(包括自然故障和恶意攻击)给电网安全稳定运行带来的影响也已显现,而且会越来越大。因而在进行电网的停电防御时,必须计及通信信息安全的影响。文中提出了通信信息三道防线的概念,并实现了能对通信信息风险进行预警、对通信信息故障进行决策支持的通信信息安全防御系统;提出了电力和通信信息融合的电力系统停电防御架构,以及计及通信信息安全预警与决策支持的停电防御系统的实现方法。算例表明,计及通信信息及其风险后,将会提高电网停电防御系统的控制措施的有效性、可靠性及经济性。     

A review on synchrophasor communicationsystem: communication technologies,standards and applications

The present-day power system is a complex network that caters to the demands of several applications with diverse energy requirements. Such a complex network is susceptible to faults caused due to several reasons such as the failure of the equipment, hostile weather conditions, etc. These faults if not detected in the real-time may lead to cascading failures resulting in a blackout. These blackouts have catastrophic consequences which result in a huge loss of resources. For example, a blackout in 2004 caused an economic loss of 10 billion U.S dollars as per the report of the Electricity Consumers Resource Council. Subsequent investigation of the blackout revealed that the catastrophe could have been prevented if there was an early warning system. Similar other blackouts across the globe forced the power system engineers to devise an effective solution for real-time monitoring and control of the power system. The consequence of these efforts is the wide area measurement system (WAMS). The WAMS consists of several sensors known as the phasor measurement units (PMUs) that collect the real information pertaining to the health of the power grid. This information in the form time synchronized voltage and current phasors is communicated to the central control center or the phasor data concentrator (PDC) where the data is analyzed for detection of power system anomalies. The communication of the synchrophasor data from each PMU to the PDC constitutes the synchrophasor communication system (SPCS). Thus, the SPCS can be considered as the edifice of the WAMS and its reliable operation is essential for the effective monitoring and control of the power system. This paper presents a comprehensive review of the various synchrophasor communication technologies, communication standards and applications. It also identifies the existing knowledge gaps and the scope for future research work.