基于风险的电力系统安全预警的预防性控制决策分析

针对事故发生的可能性和严重性进行电力系统安全分析的风险评估,将基于风险的安全性评估指标应用到电力系统安全预警中定量分析电力系统的运行状态转换风险,并进行电力系统预防性控制研究.根据系统低电压风险指标、系统过负荷风险指标和系统电压失稳风险指标3种风险指标综合表征的系统安全等级,在事故发生前进行预防性控制决策分析,以灵敏度确定参与决策的关键节点,用遗传算法确定参与决策的节点的最优有功和无功的注入量,从而有效地降低电网的运行风险,提高电网的安全预警等级.以上海电网84节点系统的仿真表明算法的可行性和有效性.     

电力系统运行可靠性评估探讨

随着电网规模日益扩大、互联程度不断提高,电力系统的运行可靠性问题日益突出,迫切需要研究电力系统运行可靠性的动态识别和安全风险预警,以保证电力系统安全和稳定.文章介绍运行可靠性评估的研究现状以及其与传统可靠性评估之间的区别,根据运行可靠性评估自身特点建立了适合运行可靠性评估的元件时变可靠性模型;并针对传统可靠性指标在运行可靠性评估中的不足,从失负荷量、越限程度和系统状态三个方面探讨了相应的运行可靠性指标.     

电网在线安全稳定分析和预警系统

针对电网运行安全稳定分析由离线分析向在线化发展的要求,将电力系统的静态安全分析、电压安全分析、暂态安全分析和继电保护定值校核等子问题进行在线综合研究,建立了一套完整的基于能量管理系统和调度员培训模拟系统数据平台的在线综合安全预警及协调预防控制分析系统,并提出了电网在线安全稳定分析和预警安全评估体系,从综合安全预警的角度划分了电网的状态。该系统已在江西电网中得到应用,为运行人员由离线分析向在线分析、由“经验型”调度向“智能型”调度转变提供了良好的平台和辅助工具。     

基于充分性和安全性的电力系统运行状态分析和量化评价

对于包括发电系统和输电系统在内的组合电力系统，传统的概率可靠性评估方法虽可计算各种停电指标，但不能反映系统的相对安全水平和安全裕度。该文在电力系统的静态和动态安全性能综合评估算法的基础上，分析了系统各种运行状态的原因、后果及持续时间，在对现有电力系统运行状态划分方法进行分析比较后，提出了新的系统状态定义框架、状态分析的数学模型及状态风险指标定义。文中所定义的系统状态兼顾了电力系统的静态和动态性能、故障原因和故障后果，可分别计算出各计算模块相应的状态指标，为分析和找出制约系统安全性和可靠性的主要因素奠定了基础。     

基于马尔科夫链的电力系统运行可靠性快速评估

针对电力系统可靠性分析中蒙特卡罗模拟法需要大量计算资源和收敛速度较慢的缺点,从运行角度出发,在设备具备故障率指数分布特性前提下,基于马尔科夫链,建立可快速对电力系统运行可靠性解析分析的模型.其核心体现在:首先,提出便于工程实现的电力系统运行状态划分为3类的准则,及其对应的状态空间转移表达;然后,基于电力系统运行历史数据样本(或模拟数据样本)得到电力系统运行等值的马尔科夫状态转移概率矩阵.在此基础上,利用状态转移概率矩阵和电力系统运行当前的状态,可快速解析未来一段时间内电力系统运行状态转移概率、平稳状态概率及首次故障平均时间等可靠性指标,实现电力系统运行可靠性的快速评估.RBTS 6节点算例的分析,验证了电力系统状态转移的马尔科夫特性,表明了该研究的有效性.     

基于可信性理论的电力系统运行风险评估(一)运行风险的提出与发展

介绍了运行风险评估的基本定义,总结了电力系统运行风险评估与传统调度确定性分析方法和电力可靠性研究相区别的特征.电力系统运行风险评估的主要目的有2个:一是对电力系统运行中的不确定性因素进行定量评估,建立运行风险指标体系;二是以运行风险指标为决策手段,综合协调电力系统的安全性与经济性.与核电厂运行风险进行类比,分析了电网运行风险评估的发展前景.概述了运行风险评估的相关研究已分别在元件级的安全评估和系统级的安全评估2方面取得的一些重要进展,介绍了它们所借鉴的传统的可靠性研究方法,阐述了风险评估的研究思路.     

风电在线风险评估系统的开发及应用

随着大规模风电集中接入电网,对电力系统的动态特性造成了大量不确定性的影响,传统离线计算和在线安全评估均基于确定性分析方法,考虑最严重、确切性的电网扰动,难以适应大幅度高频率随机波动的风电运行状况。将风险评估理论引入到在线评估技术中,结合动态安全评估系统,在整合多种数据源基础上,从多个角度对大规模风电接入电网的安全风险进行在线评估,给出电网运行风险和安全预警信息,自动进行电网薄弱环节分析。本系统在实际电网已投入运行,验证了系统开发的科学性与合理性。     

电力系统在线安全稳定评估及决策技术的研究

阐述了电力系统在线安全稳定评估及决策的概念及其对电网预防控制、暂稳控制、电压稳定控制等方面的重要作用,认为电力系统在线安全稳定评估及决策是今后电网稳定运行和控制的发展方向。对实现在线评估及决策的条件进行了分析和评述,指出电力系统运行状态数据采集的快速性、同时性、可靠性是实现在线评估及决策系统的重要基础,提出了构建电网统一数据平台的设想和建议,并介绍了福建电网在线决策系统的工程实践。     

电力系统在线安全稳定评估及决策技术的研究

阐述了电力系统在线安全稳定评估及决策的概念及其对电网预防控制、暂稳控制、电压稳定控制等方面的重要作用,认为电力系统在线安全稳定评估及决策是今后电网稳定运行和控制的发展方向。对实现在线评估及决策的条件进行了分析和评述,指出电力系统运行状态数据采集的快速性、同时性、可靠性是实现在线评估及决策系统的重要基础,提出了构建电网统一数据平台的设想和建议,并介绍了福建电网在线决策系统的工程实践。     

基于实时运行状态的电力系统运行可靠性评估

提出了运行可靠性的概念及其评估算法,评估电力系统在实时运行状态下的安全可靠性水平.该算法分析了线路潮流、母线电压、系统频率等实时运行条件对元件停运概率的影响,建立了基于实时运行条件的元件可靠性模型,并考虑了机组的运行方式、负荷的实时变化、网络结构的变化等实时运行条件对故障后果分析的影响.应用该算法对某一简单电力系统在不同运行状态下的可靠性进行了评估,结果表明实时运行条件对系统可靠性水平有显著影响,所提算法能够如实反映系统实时运行的可靠性水平.     

电网安全评价的指标体系与方法

提出了一套较完整的电网安全评价指标体系,包括电网的安全供电能力、静态电压安全性、拓扑结构脆弱性、暂态安全性、风险指标5大类。该指标体系能够科学、全面地反映电网的安全水平,为电网安全应急技术措施的制定提供量化依据。改进了传统安全评价指标和方法,提出了系统N-K故障后失元件个数、最大供电区域指标、基于效用理论的过负荷、低电压、电压崩溃、功角失稳风险指标。该指标系统能够方便地对电网安全进行计算和分析,为电网的规划改造和安全生产运行提供了实用的辅助工具。最后以某电网为例,说明了所提指标体系的合理性和软件的实用性。     

电网调度操作的风险后果值建模及应用

现代电力系统的调度操作具有复杂性和不确定性的特点,传统经验型电网调度面临严峻的考验。将风险后果值计算引入大规模电网的调度操作中,针对调度令分解而成的每一项操作步骤,提出了操作态和操作发展态的概念,并分别建立了操作态风险后果值和操作发展态风险后果值的计算模型;在风险后果值量化指标方面,从设备重载、断面潮流越限、电压越限和负荷损失4个维度建立了一套能够综合反映电网调度操作风险水平的后果值指标体系;在此基础上,进一步通过对指标的归一化和同度化处理,来量化评估每一项操作步骤的综合风险后果值以及整条调度令的整体风险后果值。最后,将所建立的调度操作风险后果值模型应用到广东电网。计算结果表明,所提出的模型是有效的,适用于实际大规模电网,且在应用过程中能发觉调度令中的高风险操作环节,为从拟令这一电网调度的源头环节上规避可能潜在的风险提供了辨识方法。     

基于电压风险的电力系统预防控制

文中针对电力系统的静态电压安全问题,提出了一种基于电压风险的电力系统评估与预防控制方法。该方法将风险理论引入电力系统,建立了系统电压风险指标,克服了传统的确定性方法的不足。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节点电压的不确定性。用严重度函数描述了节点电压波动的影响与后果;在此基础上,以节点电压波动的可能性与严重性的乘积作为节点电压的风险,袁征了系统的电压安全性。并采用优化潮流算法,通过对系统控制变量的优化,有效地减少了系统的节点电压风险,提高了系统运行的安全性。在测试系统中的应用效果表明了该算法的可行性。     

考虑风电接入的在线风险评估和预防控制

随着风电渗透率日趋提高,大规模风电的接入对电网静态电压安全的影响也逐渐增强,风电出力分钟级的显著变化将导致电网运行状态的频繁波动,甚至出现静态电压失稳的可能。为应对该问题,提出考虑大规模风电接入的在线电网静态电压安全风险指标,并搭建基于此风险指标的预防控制模型以降低系统运行风险,提高系统稳定运行裕度。IEEE 9节点系统和IEEE 39节点系统验证了所提风险指标和预防控制模型的有效性。     

电网规划设计中的风险评估应用

通过总结分析国内外电网规划设计中的可靠性准则,研究了基于风险评估理论的可靠性评估方法在输电网规划设计中的应用.采用状态枚举法,将概率评估技术与电力系统可靠性评估结合,通过对表征电力系统充裕性和安全性的风险指标的量化处理,研究了系统抵御严重故障的能力,提出了纳入风险指标的电网规划设计框架.安全应用分析表明了风险评估方法的实用价值,是对传统电网规划设计方法的发展和完善.     

Power system probabilistic security assessment using Bayes classifier

This paper presents a method for power system security assessment based on the Bayes classifier. This method can be applied to calculate probabilistic security indices as well as on-line security assessment. In general, the determination of security breach is a cumbersome and time-consuming process due to dynamic and steady-state effects. These effects can be incorporated by considering transient stability, satisfaction of system load without violation of constraints, and voltage stability studies. The variation of the system load, as well as contingencies, may cause system transition to a different operating state. It is impractical if not impossible to evaluate all these situations, such as contingencies resulting from load variation. The straightforward Monte Carlo simulation, one of the possible methods in power system reliability analysis, requires the evaluation of a system operating state for each sampled state and is computation-intensive. In the proposed method, first the joint probability density of feature vectors has been obtained by using some training data. Once this joint distribution is obtained, the Bayes classifier provides the assessment of system security without complicated contingency analyses and can reduce the computational burden. Security status of a given feature vector can be determined by a posteriori probability rule called Bayes rule, which can be implemented in on-line security assessment or power system reliability studies.     

基于ALARP准则的高比例新能源并网系统日前运行风险评估

为提高高比例新能源并网系统的运行安全性,提出含风电与光伏并网系统的日前运行风险评估模型,在计及风光有功出力不确定性、负荷不确定性和系统元件状态的基础上,考虑了风光联合有功出力以及天气对线路停运率的影响,以更准确地进行风险评估.在计及电压越限、线路有功功率越限和系统失负荷的传统风险指标体系基础上,增加稳态频率越限风险指标,以更全面地考量风险来源,并结合层次分析法与熵权法引入涵盖上述指标的综合风险指标;基于最低合理可行(ALARP)准则对各个风险指标进行等级划分,以更直观地反映运行风险的大小.采用非序贯蒙特卡洛法抽取系统状态和运行条件进行风险评估,以IEEE-RTS79系统为例,通过计算分析一天24 h中系统运行风险的变化,验证了所提模型和方法的有效性,为风险指标评级研究和以风电和光伏为代表的高比例新能源并网系统日前运行风险评估提供参考.     

Development and Application of On-line Wind Power RiskAssessment System

Because of the large-scale integration of wind power,the dynamic characteristics of power system have many uncertain effects.Based on deterministic analysis methods,traditional on-line security assessment system cannot quantitatively estimate the actual operating conditions of the power system for only considering the most serious and credible accidents.Therefore,the risk theory is introduced into an on-line security assessment system and then an on-line risk assessment system for wind power is designed and implemented by combining with the dynamic security assessment system.Based on multiple data integration,the wind power disturbance probability is available and the security assessment of the power grid can obtain security indices in different aspects.The operating risk index is an expectation of severity,computed by summing up all the products of the result probability and its severity.Analysis results are reported to the dispatchers in on-line environment,while the comprehensive weak links are automatically provided to the power dispatching center.The risk assessment system in operation can verify the reasonableness of the system.     

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。