电网停电事故的自组织临界性及其极值分析

对复杂电力系统灾变以及电网发生连锁性大停电事故机理的研究表明,自组织临界性是电网停电事故的特征。极值理论主要以极值为研究对象,传统上被用来预测海啸、地震、洪水等自然灾害。文中将极值理论应用于电网停电事故的自组织临界性的研究中,在电网停电事故的标度一频度幂律分布特征下,证明了停电事故发生规模的极值分布为极限收敛于Ⅰ型渐近分布。利用计算公式以东北及西北电网的停电事故为例,进行了初步的计算分析。     

基于最优潮流的停电模型及自组织临界性分析

在分析现有停电模型不足的基础上,利用自组织临界理论和最优潮流(OPF),建立了电网连锁故障和停电模拟模型.该模型包含反映电网连锁故障的快动态以及电力系统发展的慢动态2个过程.IEEE 30节点系统的仿真表明:该模型的快动态能够模拟连锁故障过程,并从微观上揭示了快动态系统的自组织临界性;此外,以系统总负荷需求和网络总传输容量比值作为特征量,可从宏观上初步揭示互联电网的自组织临界性;进一步,提升线路输送能力可以有效地防止大规模停电灾变事故的发生,降低停电风险.     

电力系统自组织临界特性分析与仿真模型

电力系统自组织临界性的研究尚处于初级阶段,其概念并不十分清晰,需要进一步研究,其还没有公认的可以作为研究电力系统自组织临界性的标准模型出现。针对这种情况,首先重新对比了沙堆模型与电力系统,对电力系统的自组织临界现象给出了新的分析和解释;建立了一个用于仿真电力系统自组织临界性的模型;最后利用这个模型对我国的一个实际电网进行了仿真计算,得到了表征电力系统自组织临界性的幂律特性曲线,同时分析了决定电网自组织临界性的参数。     

复杂网络研究及其在电力系统中的应用

为了能够从根本上认清电力系统崩溃机理,运用复杂网络雪崩动力学机理和自组织临界理论,进行了电力系统的自组织临界性、电力系统崩溃和沙堆崩溃的相似性进行了比较,并依据上述理论模拟了电力系统的连锁反应,为防止大停电事故设计出实用的防控策略指出了新的方向,可以作为解决电力系统崩溃问题的一个视角。     

基于直流潮流的电力系统停电分布及自组织临界性分析

基于利用直流潮流模拟电力系统连锁故障的OPA模型,研究了电力系统线路可靠性、线路容量增加方式以及负荷波动对复杂电力系统停电分布的影响和电力系统的自组织临界性。结果表明:输电线路可靠性和小的负荷波动对停电分布影响不大,而大的负荷波动对停电分布影响很大,可能导致连锁故障的发生;加强传输线路的建设可以有效减少停电频率,进而降低系统的运行风险;此外,可从系统总负荷需求和网络总传输容量比值的角度初步揭示电力系统的自组织临界性。     

电力系统灾变防治系统研究的现状与目标

从防止电力灾变发生的角度,阐述了进行电力灾变防治研究的必要性和迫切性。文中分析了电力系统灾变防治问题的难点和电力系统灾变防治系统研究中的特殊问题,对电力系统动态安全分析、稳定控制、恢复控制、电力系统陷患的探测和预防以及连锁性故障发生的机理和控制策略等方面的研究现状及存在问题进行了简要概述,并指出了该系统最终尖达到的目标和实现的可能性。     

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。     

电力系统灾变防止的研究和措施

介绍了电力系统灾变防治的特点、存在的困难和几种研究方法;分析了电力系统灾变防治研究中有待解决的一些问题,如稳定现象的机理、连锁性故障发生的原因及其控制策略、电力系统的动态安全监视和实时信息利用等,并提出了一些研究建议;提出了电力系统灾变防治的一些措施。     

基于数据驱动的电力系统灾变演化及防控研究与展望

随着电力信息物理融合的深入,电力系统呈现出结构复杂化、外部致灾因子易发等发展趋势。在对电力系统灾变研究现状分析的基础上,针对电力系统灾变演化及防控问题,提出电力系统"孕灾-传灾-报灾-防灾"灾变过程理论。首先,基于大数据驱动分析致灾因子与电力系统孕灾机理及其耦合关系;其次,研究致灾因子的孕育、演化、临界态、涌现与传递机理;再次,基于对外部致灾因子的物联网实时监测技术研究致灾因子及灾变的评估和预警机制;然后,基于态势感知技术分析灾变的主动防控策略,从灾变防控手段库构建、灾变发展趋势感知预测、防控手段智能决策以及灵敏度评估等方面进行分析。最后,提出应用于电力系统灾变防控的大数据分析流程框架。     

大电网安全性评估的系统复杂性理论研究

在简述电力系统复杂性的基础上,介绍了系统复杂性理论在电力系统中的应用以及研究概况,包括电力系统的自组织临界性、电力系统连锁故障模型和复杂电力网络的结构脆弱性和连锁故障演化等,进一步指出电力系统复杂性理论的研究可能为探索互联电力网络的安全性和可靠性提供一个新的方向。     

基于潮流嫡的复杂电网自组织临界态判断模型

为研究复杂电网大停电的发生机理,同时找出影响大停电发生的关健因素,文中基于嫡理论提出了电网的潮流熵概念,用以定量描述线路潮流分布的不均衡性.基于潮流墒提出了复杂电网自组织临界态判断模型.对IEEE 118节点系统的仿真结果表明,潮流嫡对电网连锁故障的传播具有重要影响,是决定系统是否进入自组织临界态的重要因素.使用该判断...     

基于直流潮流模型的电力系统控制规则

运用复杂性理论分析了电力系统的自组织临界性,在直流潮流模型的基础上验证了故障规模与频率的幂率关系。提出了以降低故障期望值为目标的控制措施,在仿真模型中加入控制措施后获得了长程时间下控制规则对系统的影响结果,发现新的幂率函数在双对数坐标下斜率有所增加即故障序列分布有所改善。因此,加入正确的控制规则对大型停电事故有抑制作用,能降低大型事故的期望值。     

负载率对电力系统自组织临界状态的影响分析

建立一种能够模拟在各元件潮流极限相对固定不变的时间段内电力系统事故演化的自组织模型,以IEEE 39节点系统为例对系统在不同负载率下的故障情况进行仿真,分析了负载率分布对自组织临界性的影响。仿真结果提醒调度人员,应在其日常的电网调度中既关注整个电网的系统负载率,又关注各元件的负载率在双对数坐标图中分布曲线的斜率值。在系统负载率相同的情况下,分布曲线斜率的绝对值越大,电力系统发生大规模连锁故障的概率就越高。     

基于OTS的停电模型及其自组织临界性分析

根据自组织临界理论和考虑基于暂态稳定约束的最优潮流(OTS),建立了电力系统连锁故障和停电模拟模型.该模型涵盖暂态、潮流以及网络规划3个时间尺度的电力系统动态过程,既可模拟电力系统连锁停电过程,又可从宏观上研究和揭示电网演化的自组织临界特征.进一步基于稳定域边界的暂态稳定裕度指标评估系统的稳定性,并利用该指标的灵敏度信息将微分-代数方程描述的暂态稳定约束转化为代数约束,从而可以针对随机产生的预想故障设计相应的预防和紧急切机控制措施.新英格兰系统的仿真结果验证了所建立的模型的有效性.     

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。     

大停电自组织临界特征的若干问题探讨

对电力系统大停电的自组织临界特性的若干重要的问题进行了详细的讨论，包括大停电发生规模的幂率分布特征，分形特征及1/f噪声特征。该文利用国内的一些资料数据对我国电力系统的大停电的概率分布进行了回归分析，并在国内外研究工作的基础上从大停电持续时间分布的角度，对大停电的1/f噪声特性进行了近似证明，其结果和Bak等人在理想沙堆模型上得到的结果基本一致。