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。     

继电保护隐藏故障造成输电线路连锁跳闸的概率模型

继电保护隐藏故障是造成输电线路连锁跳闸的主要原因。通过分析继电保护装置隐藏故障的动作机理,定义了隐藏故障的风险区域,并利用保护装置隐藏故障概率和风险区域故障概率的计算,建立了输电线路连锁跳闸的概率模型。该模型计入了多条输电线路具有不同故障概率对触发继电保护装置隐藏故障的影响,可以评估继电保护系统因隐藏故障造成连锁误切线路的概率。最后,利用实际数据进行的算例分析验证了模型的合理性,计算结果对电力系统可靠性分析及连锁故障风险评估具有参考价值。     

考虑线路停运概率的电力系统连锁故障阻断控制

随机故障造成系统潮流转移,并进一步导致线路过载停运是引发连锁故障的一个重要因素,对此,提出一种考虑线路停运概率的连锁故障阻断控制方法。首先,基于输电线路可靠性模型搜索过载主导型连锁故障路径,并根据风险指标筛选高风险路径。在此基础上,针对高风险的连锁故障路径,将阻断控制表述成一个基于风险指标的多阶段最优潮流问题。以调整发电机出力、切负荷为调控手段,将线路运行可靠性模型用Sigmoid函数近似表示并作为约束,建立连锁故障阻断控制模型,然后采用内点法求解该问题。算例分析表明,由该连锁故障阻断控制方法得到的控制方案能够考虑线路故障概率的影响,在阻断连锁故障发展的同时,有效协调安全性和经济性的需求。     

基于关键线路识别的电力系统连锁故障风险评估模型

针对现有模型的不足,提出了一种新的电力系统连锁故障风险评估模型。该模型从元件过负荷、继电保护隐性故障2个方面定义了连锁故障概率:以故障发展过程中出现的母线低电压、线路过负荷、电力系统失负荷来衡量连锁故障带来的后果。在不违背连锁故障发生机理的前提下,将支路的结构传输重要度与反映电网实时运行状况的线路故障发生概率相结合,给出了连锁故障中关键线路识别的重要判据,根据关键线路排序结果合理选择下一个故障环节,加快了连锁故障模式搜索速度。最后对IEEE 10机39节点系统进行仿真,仿真结果证明了本文方法的有效性。     

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。     

基于继电保护隐性故障的电力系统连锁故障分析

分析了现有的三种继电保护隐性故障模型,建立了新的线路潮流越限时隐性故障模型。该模型考虑了由保护定值导致的可修复隐性故障、由硬件老化导致的不可修复隐性故障以及由恶劣环境等因素引发的隐性故障。采用直流潮流法对电力系统进行连锁故障风险评估,找出风险指标大的关键线路,并据此提出了减小系统连锁故障风险的措施。对TS-9节点系统仿真结果表明,通过提高线路保护装置的可靠性,改善线路的负载能力都能降低风险值,减小系统发生停电的概率。     

基于PageRank算法的输电网连锁故障脆弱线路辨识

为快速准确识别输电网中可能触发连锁故障的脆弱线路,基于PageRank算法提出一种计及连锁故障级联效应的输电网脆弱线路双层辨识方法。首先,考虑连锁故障的演化进程,建立基于快照的输电网时序网络模型;其次,综合考虑线路间的交互影响和输电线路对负荷波动的抗扰能力,基于拓展PageRank算法构建浅层辨识模型,用于快速计算输电线路的脆弱度;最后,通过算法重构表征连锁故障间的关联关系,搭建脆弱线路的深层辨识模型,以综合分析输电线路的脆弱性,并刻画连锁故障中线路脆弱性的变化过程。基于IEEE 39节点系统的仿真算例验证了所提脆弱线路辨识方法的合理性和准确性。     

基于继电保护隐性故障的电力系统连锁故障分析

分析了现有的三种继电保护隐性故障模型,建立了新的线路潮流越限时隐性故障模型.该模型考虑了由保护定值导致的可修复隐性故障、由硬件老化导致的不可修复隐性故障以及由恶劣环境等因素引发的隐性故障.采用直流潮流法对电力系统进行连锁故障风险评估,找出风险指标大的关键线路,并据此提出了减小系统连锁故障风险的措施.对TS-9节点系统仿真结果表明,通过提高线路保护装置的可靠性,改善线路的负载能力都能降低风险值,减小系统发生停电的概率.     

复杂电网连锁故障下的关键线路辨识

电力系统存在的少数关键线路在导致系统大规模连锁故障发生的过程中起关键作用,因此快速识别电力网络中关键的输电线路,特别是连锁故障过程中系统的关键线路,对有效实施过负荷连锁跳闸控制策略,预防电力系统大面积停电有着重要的意义。大停电事故一般伴随着线路有功潮流的大规模转移,针对此特征,提出潮流转移度指标,基于电力系统静态安全域分析的思想建立关键线路评估模型,提出一种电力系统连锁故障过程中关键线路的辨识方法。结合IEEE 30节点标准算例系统,利用OPA大停电模型构造了某次连锁故障过程,仿真验证了所提辨识方法的正确性。     

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...     

一种基于线路相关集的大电网继电保护隐藏故障算法

世界各国频繁发生的大停电事故表明,当某条线路因故需要退出运行时,后备保护中的隐藏故障造成保护发生不必要的动作是造成大停电事故发生的重要因素。提出了线路相关集的概念,详细介绍了基于最短路径算法的线路相关集求解过程,推导了多条支路同时开断时线路相关集及相关因子的求解方法。在此基础上对假想事故后的潮流转移进行快速计算,准确地判断出后备保护的隐藏故障并快速进行消除,有效防止连锁跳闸事故的发生。用CEPRI36节点系统进行了仿真验证,证明了所提方法的正确性和有效性。     

基于潮流转移识别的电力系统连锁故障风险评估模型

在元件停运概率历史统计值的基础上,综合考虑潮流因素的影响,给出了元件停运概率曲线,并采用严重度指标从系统静态安全的角度评估了连锁故障的后果。为了缩小安全分析的范围,根据实时网络拓扑结构建立相应的矩阵,经过矩阵运算,得到过载支路对应的并行断面;利用动态解耦潮流算法计算并行断面内支路的潮流,将潮流增加较大的支路作为下一故障环节的备选支路集。最后以IEEE39节点系统为对象进行仿真,验证了此方法的可行性与有效性。     

基于连锁故障搜索模型的降低电网发生连锁故障风险的方法

目前由简单扰动引起的电力系统连锁故障是威胁大规模电网安全稳定运行的一个重要因素。为找出降低电网发生连锁故障的风险的有效方法，使用连锁故障搜索模型在IEEE RTS 96系统上分析了关键线路的故障率、隐藏故障概率、关键线路传输功率上限以及采取新的控制措施对连锁故障风险指标的影响，结果表明降低关键线路的故障率、在某些节点间增加1回线路和采取新的控制措施是比较有效的降低连锁故障的风险的方法，而降低隐藏故障发生的概率对系统的风险指标影响不大。     

考虑电网运行状态和结构关联的连锁故障序列预测

针对传统连锁故障考虑因素单一的不足,该文提出一种综合考虑电网运行状态和网络结构的连锁故障预测方法。首先,根据系统运行状态,建立潮流相关的线路故障概率模型和基于Markov方法的隐性故障模型;其次,基于复杂网络理论,提出网络电气结构和保护关联区间,建立故障级间的结构关联模型;最后,兼顾故障后系统运行状态和网络结构的变化,提出连锁故障预测方法,从而辨识出最易受初始扰动影响的下级故障及其影响范围,使预测结果更加符合电网实际运行情况。基于IEEE 30节点系统仿真结果验证了该方法的有效性和实用性。     

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。     

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。     

复杂电网连锁故障预测

分析近年来发生的连锁故障案例得出:故障过程中常伴随母线低电压和线路过载问题,且它们对事故发展起到关键的推动作用。针对这一特性,提出一种连锁故障预测方法,在事故发生后计算系统潮流以判断节点电压波动及线路的过负荷情况并依判据切除相应元件,预测出连锁故障的序列事件,为事故对策做好准备,从而有利于减小大停电发生事件概率,缩小事故影响范围。