基于事故链的电网低频振荡及脆弱性分析

电网脆弱性分析是低频振荡事故监控与预防的重要依据。利用事故链原理,基于电网线路故障、潮流转移、线路相继过载的典型故障模式,构造合理的多重扰动序列,分析电网在多重扰动下的功率振荡情况,研究电网运行方式对其发生等幅、增幅低频振荡的影响,并根据事故链集合与结构重要度指标对电网进行脆弱性分析。结果表明重负荷且易受其他线路潮流影响的线路是电网脆弱性的关键环节,电网交换容量的增加是电网发生等幅、增幅低频振荡的一个重要因素。     

风险理论思想下的输电线路脆弱性综合分析

运用风险理论的思想从全局和局部、结构和状态两个方面对电力系统输电线路故障后所造成的影响进行衡量。引入经济因子加权介数对网络加权冗余度进行修正,从全局角度衡量电网本身所固有的结构脆弱性;综合考虑线路故障后电网各节点电压和各支路传输功率的裕度,从局部角度对输电网线路状态脆弱性进行评估;最后综合输电线路故障后的结构脆弱性指标、状态脆弱性指标以及故障发生概率指标得到综合脆弱性指标。通过对IEEE14节点系统的仿真,运行结果验证了该方法的合理性与有效性。     

基于逻辑事故链风险评估的复杂网络关键线路识别

复杂电力系统关键线路识别对连锁故障预防至关重要。在分析目前复杂网络关键线路识别方法不足的基础上,提出基于事故链风险评估的复杂网络关键线路识别方法。首先,对主潮流路径进行逻辑变换,建立电力系统大停电的事故链模型,可快速获得较为全面的事故链集;然后,引入马尔可夫链和自组织临界理论,求取事故链的发生概率和事故链风险指标;最后,基于线路所处事故链的位置及风险值,定义线路关键程度指标,以该指标进行关键线路识别,准确度较高。以 New England-10机39节点系统为例进行仿真计算,验证本文所提关键线路识别方法的正确性和有效性。     

基于马尔可夫链模型的输电线路运行状态及其风险评估

综合考虑影响输电线路运行状态的内、外两方面因素,提出一种基于马尔可夫链模型的运行状态及其风险的评估方法。首先,利用马尔可夫链外推输电线路运行状态,量化外部条件下的线路初始故障概率,并进一步结合系统潮流水平,计算线路实际运行故障概率。其次,考虑系统运行约束,定义相关故障严重性指标及其基于层次分析权重的综合性指标,对线路故障下的系统"影响"进行量化。最后,利用风险评估思想,将线路故障概率与量化后的"影响"相结合,实现对线路运行风险的评估。仿真结果表明,由于综合考虑了内、外影响因子的作用,并涵盖了多类风险因子的评估指标,所提方法对系统中高风险运行的重要线路有较好的辨识能力,且有效回避了因为部分状态信息缺失造成状态评估实现困难的问题,为输电线路状态检修工作提供了参考。     

基于事故链风险指标的输电脆弱度在线评估方法

电力系统中的脆弱输电环节对系统大停电事故有着重要的影响,同时也是动态监测和控制分区策略的重要依据。为了辨识这些脆弱输电环节,在事故链在线生成的基础上,提出了基于事故链风险指标的输电环节脆弱度评估方法。事故链风险由事故链发生概率和产生的后果描述,风险指标综合了造成事故链中间环节触发的各种失效概率和触发后造成系统电压、频率变化和潮流转移的后果函数。根据事故链风险重要度,进一步提出输电环节脆弱度在线评估函数,用以定量分析事故演化过程中较为危险并对电力系统稳定影响较大的输电环节。IEEE39节点系统的仿真结果表明该方法的计算简单有效,有在线应用前景。     

电力系统线路过载的风险评估与预防控制

提出了一种基于线路过载风险的电力系统评估与预防控制方法。该方法应用随机潮流和半不变量法分析了系统运行的不确定性以及造成的线路潮流的不确定性。采用严重度函数描述了线路潮流波动的影响与后果。在此基础上,以线路潮流波动的可能性与严重性的乘积作为线路过载的风险,建立了系统线路过载的风险指标,表征了系统的安全性。并且基于优化潮流和原对偶内点算法建立了线路过载风险预防控制模型,通过对系统控制变量的优化,有效地减少了系统的线路过载风险,提高了系统运行的安全性。在测试系统的计算结果表明了该算法的可行性。     

基于链接分析和潮流波动熵的电网关键线路快速辩识

确定连锁故障发生、发展中的关键线路对于预防大停电事故发生具有重要意义,为此在分析现有电网关键线路识别方法不足的基础上,基于链接分析中的Page Rank算法思路,提出考虑线路故障影响的改进Page Rank算法。首先基于N-1故障建立合适的关联度指标表示线路链接关系,构建初始相关性矩阵;其次定义基于潮流波动熵的线路故障影响综合评估指标;接着,在原有链接关系中增设虚拟节点形成扩展迭代矩阵,使迭代过程可以综合反映线路受其他线路故障的影响程度及该线路故障对系统的影响;最后给出基于事故链模型的线路风险重要度计算方法,用以验证上述方法的结果。以IEEE 39节点系统进行仿真,仿真结果验证了该方法的有效性和快速性。     

基于事故链的电力系统连锁故障风险模糊综合评估方法

分析目前电力系统连锁故障方法研究的不足,从预防大停电事故的角度,提出基于事故链的电力系统连锁故障风险模糊综合评估方法。该方法根据安全科学中"事故链"的概念,建立连锁故障的事故链模型,根据事故链影响因素的量化评估值计算发生概率,并采用严重度指标从系统暂态安全的角度评估事故链的后果。应用模糊综合评估方法对事故链的风险进行评估和等级划分,并给出风险等级的释义和相应的预防控制指导方案。最后,以IEEE 39节点系统和某地区实际电网为例,从定量反映系统风险水平和为大停电事故的预防和控制提供决策依据方面,验证了该方法的有效性和实用性。     

电力系统脆弱线路的识别及其输电断面搜索

提出要实现电力系统连锁故障的预防控制需做到3步:识别系统的脆弱线路,搜索脆弱线路的输电断面,给出控制策略。根据脆弱线路不仅易受到系统扰动的影响,而且其切除极有可能导致全网潮流的大范围转移,提出分别利用冲击脆弱性和转移脆弱性来表征线路的抗冲击能力和其断开对系统的危害,进而得到识别脆弱线路的综合指标。为了判断脆弱线路切除后是否会导致连锁故障,利用各线路功率传输分布因子的差异系数,提出输电断面搜索新算法。从而只需通过分析线路切除对输电断面内线路的影响即可快速评估线路断开对整个系统的影响。IEEE 39节点标准算例结果,验证了所提指标和算法均有效、可行。     

考虑线路介数和well-being风险贡献度的电网脆弱线路评估

输电线路脆弱性评估是电网脆弱性研究的重要内容,现有评价方法评价角度单一,且无法考虑天气因素的影响,缺乏实用性,为此,提出了一种评估输电线路脆弱性的新方法。基于加权介数模型,计算线路加权介数指标,基于well-being风险追踪模型,计算考虑元件敏感度的well-being风险贡献度指标。同时,结合两状态天气模型,研究了恶劣天气对线路脆弱性的影响。结合线路介数和well-being风险贡献度提出了兼顾系统网络结构和运行状态特性的综合脆弱性指标,并给出了输电线路脆弱性评估方法流程。最后对IEEE-RTS系统进行仿真,结果证明了所提指标和方法的合理性和实用性,该方法可以辨识出处于电网关键输电通道上的脆弱线路,为电网运行维护提供参考。     

计及特高压输电线路影响的自组织临界电网风险评估方法

基于自组织临界性理论,在快过程分析中考虑电压控制,通过潮流优化计算和序贯蒙特卡洛模拟,对含特高压输电线路电网的连锁故障情况进行了较为全面的仿真分析。应用相关风险指标对停电风险进行了量化评估。根据系统自组织临界平衡过程,推导出在支路潮流与容量增长平衡建立时日均故障线路数与电网负荷增加率、支路恢复系数以及支路总数的关系,然后通过算例分析说明对电网应用自组织临界性理论进行风险评估的结果与负荷发展水平密切相关。最后应用改进后的自组织临界方法对含特高压输电线路的某区域电网进行停电风险评估,验证了研究工作的有效性。     

计及可靠性理论的电力系统脆弱线路评估

提出计及可靠性理论的线路改进脆弱性评估指标及方法,以识别电力系统脆弱环节从而确保安全运行与风险控制。首先,在传统电气介数基础上考虑发电节点出力与线路传输容量的影响,进而引出线路潮流介数。其次,结合电网可靠性理论,提出了线路可靠性权重并将其融入潮流介数,构建了线路改进脆弱性指标,从系统的风险累积、拓扑失效率和潮流承载能力来综合辨识脆弱环节。然后,利用输电水平参数来验证改进指标甄别结果的精准度。最后,IEEE 24节点系统的实验结果表明:对高数值改进指标线路的连续攻击将使系统输电水平骤降,体现其在电网中核心地位。     

计及输电线路老化风险的电力系统快速预防控制模型

输电线路老化失效事故的发生,会导致线路停运,由此导致的潮流转移可能会造成其他正常线路过载,从而严重危害电力系统的安全稳定运行。因此,有必要深入研究输电线路老化对系统安全稳定的影响,并采取相应的预防控制措施以减小系统运行风险。基于风险理论给出了线路老化失效概率的计算方法,构建了一种连续可导的线路老化失效后系统的过载风险指标;进而建立了一种计及风险的电力系统快速预防控制模型。针对模型的特点,引入支路开断分布因子,以减少预防控制模型求解过程中优化变量和约束条件的数量,从而有效地提高了模型的求解效率。仿真算例验证了所提模型的有效性和高效性。     

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。     

一种识别电力系统关键输电线路的方法

电网关键输电线路的辨别有利于预防电网灾难事故,提高电力系统的安全稳定性。通过评估支路开断后系统潮流所受冲击的强弱,给出一种识别电力系统关键输电线路的方法。首先,基于等相角线理论,定义相角分割区,依据相角分割区和电气距离对系统输电线路进行分区,基于广义熵指数理论,定义潮流增长率广义熵指数指标,评估支路开断后潮流冲击分布的均衡度;然后,从网络拓扑结构的角度,定义边的Katz-Bonacich中心性指标评估输电线路位置的重要性,并定义评估系统对潮流冲击抵抗能力的余度指标;最后,基于云模型原理,对各评估指标进行云模型转换,以云图的形式展现评估结果。通过对IEEE 30节点系统和新英格兰10机39节点系统进行仿真,验证了所提方法的正确性。     

输电系统连锁故障风险评估指标及计算方法

电力系统连锁故障是一种发生概率低但后果极为严重的事故,可能导致大面积停电甚至整个系统崩溃。为了防止连锁故障事故的发生,尽量降低其危害,本文对评估输电系统连锁故障的风险指标进行研究,以保障电网的安全运行。文章首先根据复杂网络理论和风险评估理论,提出输电系统连锁故障风险评估指标体系,然后建立一种基于最优潮流的连锁故障仿真模型,在此基础上计算各类评估指标。最后,通过对IEEE118节点测试系统进行连锁故障风险分析,以说明研究工作的有效性。     

用于预防控制的电力系统连锁故障事故链在线生成方法

为了预防大停电事故的发生,必须在事故前建立可用于大停电预防控制的连锁故障分析模型。因此基于安全科学的事故链分析模型,提出基于网络潮流的事故链中间环节预测指标,用以在线构建电力系统事故链,从而形成网络事故链表,在此基础上可以定量分析电网连锁故障。该事故链生成方法以系统失稳为目标,指标的计算简单方便,可用于连锁故障的在线分析,可以为电网连锁故障的风险评估和预防控制提供有力支持,IEEE39节点系统的仿真验证了该指标的有效性。     

基于改进线路效能的电网脆弱性辨识方法研究

随着智能电网建设的不断推进,电网互联程度越来越高,加强电网安全稳定分析对预防大停电事故的重要性更加突出。针对电网进行脆弱性评估,找出其中的薄弱环节,是电网安全稳定分析的前提与基础。本文首先根据复杂网络理论,采用支路有功潮流重新定义线路效能权值,随后结合电网实际运行状态进行建模,通过求取系统运行状态或网络结构发生改变后的全局效能变化量,建立电网综合脆弱性评估指标,最后基于IEEE标准算例对电网脆弱节点和线路分别进行辨识。结果表明,与电源联系紧密的线路和重要枢纽节点对网络整体脆弱性指标有着显著影响,该方法可用于智能电网规划方案的评估及优化。     

基于系统与元件动态交互量化分析的电力系统连锁故障事故链识别方法

针对现有的连锁故障事故链搜索方法一般只考虑线路的过负荷保护或确定性模拟保护控制的动作等不足,提出了基于系统与元件动态交互量化分析的电力系统连锁故障事故链识别方法。该方法基于事故链模型,提出关键元件保护控制动作评估指标,用于量化关键元件保护控制的动作情况。进一步根据该指标计算临界情况下关键元件保护控制的动作概率,确定连锁故障事故链的后续事件。最后,基于风险指标筛选高风险连锁故障事故链。对2017夏高峰负荷情况下的某实际电网进行仿真,结果验证了所提方法的可靠性和有效性。     

基于N-k故障的地区电网脆弱性评估

电力系统N-k故障与电网中的脆弱环节有着紧密的联系,脆弱性评估已成为预防连锁故障的热门课题。为了辨识这些脆弱故障路径,在功能组分解的基础上,提出N-k故障路径搜索方法及其概率模型。引入效用理论来定义故障严重度函数,并基于熵值法和层次分析法对各项风险指标加权得到系统N-k故障综合风险指标。根据路径风险脆弱性和结构脆弱性函数,进一步提出适用于电网N-k故障的脆弱性指标,用以定量分析故障路径以及电网整体的脆弱程度。将该算法应用在河南某一地区电网,指出其中的脆弱线路和节点。仿真分析表明:与单一考虑风险的脆弱度评估方法相比,考虑了结构重要度的风险脆弱性评估的准确度更高,评估结果对电网监控亦更有意义。