电力系统不是自组织临界性系统

从自组织临界性理论的提出以及存在的问题出发,从电力系统的运行状态、所承受的扰动、仿真模型等方面全面阐述了电力系统连锁故障不是一种自组织临界性现象。自组织临界性理论只是一种统计学理论,这种统计学理论不能全面解释电力系统灾变的发生机制。要深入分析电力系统灾变的发生机制,必须研究复杂系统的动力学演化理论。     

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。     

电压稳定临界域的描述及在线近似确定

广域测量技术的发展和应用为电力系统电压稳定监视奠定了基础。在此引入负荷阻抗角建立了新的电压稳定临界域的描述即电压表示形式和功率表示形式,并建立了电压稳定域。利用广域测量技术对节点戴维南等值参数的在线估计实现了对静态电压稳定临界域的在线确定,间接地避免了潮流计算中Jacobi矩阵在临界点奇异而带来的不收敛问题,弥补了传统方法在线应用中存在的系统规模大、非线性模型不准确、数据多且更新不及时、速度慢等缺陷。通过仿真计算表明提出的方法可行,可在线快速确定电压稳定临界域。     

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.     

电力系统静态稳定临界电压的概念及其计算方法

本文探讨了电力系统静态稳定性临界电压的基本概念与基本理论，提出了一种基于潮流方程多值解的简便实用的复杂电力系统静态稳定临界电压计算原理与计算方法，最后简要介绍电力系统静态稳定性综合分析软件的主要功能。     

电压稳定临界域的描述及在线近似确定

广域测量技术的发展和应用为电力系统电压稳定监视奠定了基础.在此引入负荷阻抗角建立了新的电压稳定临界域的描述即电压表示形式和功率表示形式,并建立了电压稳定域.利用广域测量技术对节点戴维南等值参数的在线估计实现了对静态电压稳定临界域的在线确定,间接地避免了潮流计算中Jacobi矩阵在临界点奇异而带来的不收敛问题,弥补了传统方法在线应用中存在的系统规模大、非线性模型不准确、数据多且更新不及时、速度慢等缺陷.通过仿真计算表明提出的方法可行,可在线快速确定电压稳定临界域.     

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。     

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。     

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。     

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。     

基于水文气象条件的河道临界集水面积确定的方法研究

河流源头是最小河流的起点位置,源头位置的确定具有较大的困难,一般采用该点以上集水面积的大小来判定。河道集水面积临界阈值是数字化河网的一个核心问题,直接影响着河网密度与流域划分结果。以往人们主要是利用常数面积法或经验值确定区域的河道集水面积的临界阈值,对于利用水文气象条件确定河流集水面积临界阈值研究甚少。本文分析了现有确定集水区阈值面积的方法,并基于河流源头主要特性,提出了以河道枯季临界流量(0.005~0.01m3/s)作为河源起点的判定标准,并提出利用水文数据(年降雨量、年蒸发量以及最枯月流量)来推算流域内临界集水面积阈值的新方法。选择西藏尼洋河的白水曲流域DEM数据提取河网来对该方法进行了检验,得到当临界流量0.0085 m3/s时,从DEM自动提取的河网与实际河网最相匹配。该方法能够考虑区域的水文气象条件对河流特征的影响,所得的结果比较合理,对于复杂水文条件下的地区进行数字化河网提取具有重要意义。     

基于局部贪婪优化的电网自组织临界子区域辨识方法

针对传统电力系统自组织临界现象研究角度及其物理模型——沙堆模型无法有效解释当前电网级联事故体现出的新特征,提出了社区自组织临界性概念及其物理模型——重叠沙堆模型。首先,应用能量函数并结合直接法的建模方式,量化电网线路之间的能量关联关系,并由从构造出加权无向复杂网络模型;之后,在此模型的基础上,运用局部贪婪优化算法实现电网自组织临界子区域辨识;最后,通过级联故障模拟仿真量化分析自组织临界子区域作用。研究表明,电网级联事故本质上是某一子区域达到SOC状态;在以线路为基本结构单元,能量函数量化权重的复杂网络模型的执行环境内,局部贪婪优化算法可有效挖掘电网中的自组织临界子区域。为电网级联事故安全性分析提供新的思路。     

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.     

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。     

考虑频率稳定约束的新能源电力系统临界惯量计算方法

针对新能源并网的弱惯量、零惯量特征对电力系统频率稳定的影响,提出一种计及频率稳定约束的新能源电力系统临界惯量的估算方法。首先,建立系统频率动态响应数学模型,求解惯量中心频率时域表达式。然后,基于频率响应模型求解并分析系统惯量与相关频率稳定性指标的关系,进而计及频率变化率和频率最大偏差约束估算系统临界惯量理论值和计算值。最后,基于临界惯量提出一项电力系统频率稳定性指标,来评估功率扰动后的电力系统频率稳定性,并结合电力系统实际运行惯量得出新能源虚拟惯量参考值。在DIgSILENT PowerFactory中以改进的IEEE 10机39节点新英格兰系统和某区域电网仿真算例对所提计算方法进行仿真验证。     

基于自组织临界理论的电网脆弱线路辨识

为了辨识引发电力系统连锁故障的脆弱线路,从事故发展的角度出发,基于自组织临界理论的幂律特性构建了电网脆弱线路辨识模型。线路因保护的隐藏故障或过载而退出运行后,利用孤岛搜索辨识引发系统解列的关键线路,并对其处理以便重新潮流计算。综合改进的潮流分布熵、灵敏度分析理论及OPF模型对负荷水平和发电机出力进行调整,构成电网停电模拟模型。通过大量的仿真与统计,利用系统负荷损失量的幂律或幂律尾特性判断系统是否达到临界状态,同时,系统负荷损失量的数学期望越高,该自组织临界状态越危险,致使连锁故障的风险越高。以IEEE 39节点系统为仿真算例,验证了方法的正确性和有效性。     

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。     

电力系统临界电压崩溃潮流的柔性节点算法

针对电力系统电压崩溃问题,该文在负荷临界电压崩溃特性分析基础上,讨论功率型负荷的电力系统临界电压崩溃的潮流计算方法.提出利用交流电路临界电压崩溃的特性,规避崩溃支路,设置等值的柔性节点及柔性等式约束条件处理等措施,构成电力系统负荷临界电压崩溃的柔性节点潮流算法,为大型电力系统工作域的边界分析提供定量计算方法.IEEE5节点算例表明,所提算法是正确有效的.     

一种临界故障切除时间概率分布的求解方法

稳定性分析是电力系统运行与控制中必须考虑的一个以及半不变量的性质，在敏感度计算的基础上，将临界故障最基本的问题。传统稳定分析是在确定系统初始参数后进行的。由于某些原因，电力系统的初始参数，如母线负荷等，因得不到其确定值而只能知道其可能分布。这使得传统的稳定分析方法已不能适用于新的形势，为此提出了概率稳定分析这一新的课题。该文提出一种新的临界故障切除时间概率分布的求取方法，利用随机变量的Cram-Charlier级数展开式切除时间概率分布的求取转化为对初始参数的半不变量的求取。该算法在39机系统中进行了测试，与Monte-Carlo仿真结果相比，该算法不需要反复进行大量的数值仿真的采样计算，而只需在确定临界故障切除时间的灵敏度时进行一次数值仿真；计算结果能很好地描述临界故障切除时间的实际概率分布，且能显著地减少计算量，提高计算速度。利用该方法，可根据故障后临界故障切除时间的概率分布，确定临界故障切除时间分布在期望值附近某区间内的概率，为稳定分析提供了判断的依据。     

基于同配性的电力系统自组织临界性识别

引入复杂系统理论中同配性的概念,将线路的负载率和其脆弱性进行匹配,提出了一种新型的量化线路潮流分布特性的指标——线路同配性指标,并应用该指标对系统的自组织临界性进行了识别.仿真结果表明,结合系统的平均负载率和潮流熵,该指标可以在多个系统的不同运行状态下有效地辨识系统的自组织临界状态,并且在系统平均负载率较低时仍具有较好的辨识能力.在预防大停电方面,线路同配性指标是现有指标的重要补充.