基于故障影响范围的风险场景筛选方法

在电网风险评估中，需要考虑的风险场景众多，特别是多重故障场景数量巨大，给风险评估指标的在线计算造成了严重困难。提出了一种基于故障影响范围的风险场景筛选方法，该方法将存在支路越限的N-1故障和存在解列情况的N-2故障归入风险场景集，并基于支路开断因子确定N-1故障影响范围；分析了各N-2故障的故障影响范围交叠情况，在此基础上采用快速潮流计算，根据是否存在支路潮流越限筛选得到风险场景集。仿真算例表明，上述方法可大幅提升风险场景，特别是多重故障风险场景的辨识速度，更好满足了在线风险评估的应用要求。     

基于点渗流和熵权法的连锁故障路径风险评估

为了搜索电力系统连锁故障发展路径,提出了支路故障预测模型和连锁故障路径风险评估模型。首先在点渗流理论的基础上建立了支路潮流转移渗流概率模型,结合支路抗冲击因子得到支路故障渗流概率,得到故障支路候选集,考虑保护的隐性故障对故障支路候选集修正;其次,建立了评估支路故障对系统影响程度的功率、电压、失负荷3个后果分项指标,采用熵权法计算3个分项指标的客观权重,建立了连锁故障路径的风险评估模型。IEEE39节点系统的仿真结果表明,所提模型能够准确找到各级的故障支路候选集、风险最大的连锁故障路径,验证了模型的有效性。     

一种大电网潮流转移路径快速搜索方法

在大电网中实现潮流转移路径的在线搜索,对于实时掌握系统薄弱环节和预防大电网连锁故障跳闸具有重要意义。提出了基于波纹扩散机理的潮流转移路径快速搜索方法,该方法首先将网络预处理为以附加代价为边权的形式,然后依据波纹从中心源以恒定速度向外扩散并最先到达与中心源距离最短点的最优化原则,通过模拟波纹扩散过程搜索出受潮流转移影响较大的前K条最短路径集。IEEE 118节点和IEEE 300节点系统的仿真结果表明,该方法搜索结果准确无误,计算时间明显小于传统算法,且K值越大,该算法时间优越性越好,能够快速扫描复杂大电网中的多个潮流转移区域,在线监测大电网潮流转移状态。     

基于割点和路径搜索的输电断面快速识别方法

提出了一种基于割点和路径搜索的输电断面快速识别方法。该方法依据过载支路切除后的潮流转移特征定义了输电断面,并借助图论中的割点和块以及最短路径等概念,深入分析了输电断面的拓扑特征;通过一系列的矩阵运算,在以断开支路为中心的块中搜索出断开支路两端点间的前k条最短路径,并最终识别出受支路断开影响最严重的输电断面。文中在电网模型降维、k值的优化选取和路径搜索方面均做出了重要改进,给出了k的取值原则和利用邻近节点信息确定最短路径的方法,有效避免了关键支路漏选且可大大减少分析计算量,实现了输电断面的快速识别,为预防电网连锁故障引发的级联跳闸奠定了基础。在新英格兰39节点和IEEE 118节点系统上进行了仿真分析,结果验证了该方法的正确性和有效性。     

多支路开断潮流自转移和互转移识别算法研究

针对多支路开断的潮流转移问题,给了一种分析潮流自转移和互转移的多支路开断识别新算法。当电力系统发生多支路同时开断时,分析潮流转移的折返过程,利用改进Floyd算法通过路径搜索确定潮流转移线路集合。利用直流潮流方法推导了多支路开断的支路开断分布因子,计算潮流转移危险指数识别出存在过载风险的支路构成关键支路集。文中在最短路径搜索、广义潮流转移严重区的确定方面作了重要改进,适应于多支路开断潮流转移的有效识别。IEEE 39节点算例验证了该算法对多支路开断潮流转移识别的有效性。     

基于模糊聚类和最短路径的关键输电断面确定新方法

针对因支路故障或过载被切除之后的潮流转移关键输电断面如何正确快速确定问题,提出了基于模糊聚类和最短路径的潮流转移关键输电断面快速搜索新方法。该方法首先采用具有自适应选择最佳分类数的随机聚类方法,对所有线路功率构成进行分类,获得故障或过载支路的并行支路集构成初始输电断面,以避免由于人为给定分类数的不恰当所产生的多选及漏选问题;然后对初始输电断面中的每一支路,依次从故障或过载支路的一端开始搜索包括相应支路的到故障或过载支路另一端的最短路径,在该路径上所有与故障或过载支路潮流方向相同的支路,均为关键输电断面中的候选支路,以补充单纯由聚类方法确定的候选支路可能的漏选;候选支路再经简单的分布因子校核即可确定是否为关键输电断面中的支路。该方法实现了基于支路功率聚类关键输电断面选择方法和最短路径关键输电断面选择方法的有机融合和优势互补,提高了辨识精度。多个算例证实了文中方法的有效性。     

基于背离路径的输电断面搜索新算法

针对潮流转移引起的连锁过载跳闸问题,分析了过载支路切除后的潮流转移特征,指出受潮流转移影响较大的支路都集中在与切除支路电气距离较近的范围内;给出了一种快速搜索与过载支路相关输电断面的新算法,把实时的电力网络转化成拓扑图,采用基于背离路径的前K条最短路搜索算法,快速搜索出受潮流转移影响较大的输电断面,避免了采用单一路径搜索时因搜索范围过小而使部分支路漏选的情况,保证了输电断面的完整性。当发生过载时,可通过分析过载切除对输电断面内支路的影响来快速估计整个系统安全性的影响,极大地减少了分析计算的负担,有利于防止连锁过载跳闸的发生。最后对中国电力科学研究院(CEPRI)36节点系统进行仿真分析,验证了该算法的有效性。     

基于前K最短路径的输电断面搜索新算法

过载支路切除引起的潮流转移是导致连锁过载跳闸的重要原因。本文分析了过载支路切除后的潮流转移特征,引入了潮流转移系数(FTF)的概念,并给出了输电断面新的定义。根据潮流转移的路径特征,给出了一种快速搜索输电断面的新算法。该算法通过把实时的电力网络转化成拓扑图,基于动态规划理论,通过在一个以过载支路为中心的拓扑子图内快速搜索出过载支路两端点间的前K条最短路径,并最终找出受潮流转移影响较大的输电断面,把对整个系统的安全性分析缩小到一个输电断面内,极大地减少了进一步分析的工作量,有利于防止连锁过载跳闸的发生。中国电科院CEPRI36节点系统的仿真结果验证了该算法的有效性。     

考虑源荷不确定性的高风险连锁故障快速筛选

电力系统日益增强的源荷双侧不确定性给动态安全评估带来了更大挑战。基于随机响应面法和深度森林，提出一种考虑源荷不确定性的连锁故障快速筛选方法。首先，提出了结合分布因子的改进随机响应面法(SRSM-DF)，快速计算线路连锁开断过程中的随机潮流。然后，基于深度森林提出了SRSM-DF计算误差快速判断方法，该方法可兼顾随机潮流计算的速度和精度。最后，构建了两阶段高风险连锁故障筛选策略，进一步考虑故障导致的切负荷和直流功率损失，并建立了求取连锁故障后果的线性规划模型，以降低连锁故障筛选的计算复杂度。实际电网仿真结果表明，所提方法能够快速筛选得到不确定条件下的高风险连锁故障。     

基于渗流和风险理论的电力系统连锁故障分析

基于渗流理论结合电气性质研究连锁故障发展机理,探索故障发展路径。首先构建了支路故障渗流概率模型,结合支路健康度指标、重要度指标综合得到支路故障停运概率模型,可以辨识正常运行状态下系统脆弱支路、预测故障运行状态下系统故障支路。其次,构建了系统连锁故障路径综合后果指标,结合路径发生概率构建路径风险评估模型,全面诊断分析连锁故障可能发展路径。最后,以IEEE 39节点系统的算例验证了所述方法的有效性。     

基于潮流转移因子的电力系统连锁跳闸风险评估

提出了一种基于潮流转移因子的电力系统连锁跳闸风险评估方法。在基于最优潮流交易的基础上,应用潮流转移因子对支路切除后的潮流转移情况进行预测,考虑潮流转移后支路电流不确定性建立后备保护动作概率模型,用首条支路故障概率和下条支路后备保护动作概率之积描述连锁跳闸的可能性指标,以连锁跳闸后是否切负荷将风险严重性进行分级,然后分别以连锁跳闸后系统购电费用增幅和切负荷费用为严重性指标,从而得到特定交易下支路连锁跳闸风险值,获得高风险连锁跳闸的支路路径信息,为制定交易计划和防范风险提供决策支持信息。IEEE10机39节点系统算例仿真结果表明了该方法的有效性。     

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。     

基于协同学思想的电网连锁反应故障预防模型

给出了电力系统连锁反应事故预防的协同学思想，建立了连锁反应的故障预防模型。该模型引入了反映系统运行点距离自组织临界状态远近程度的系统连锁反应风险系数和表征系统支路之间关联程度的支路连锁反应风险系数。比较了连锁反应故障模式搜索过程和手机汉字输入法的设计思路，提出了基于混合法的连锁反应故障模式搜索方法。搜索结果表明，采用上述模型可比较不同运行方式下系统连锁反应故障的威胁程度，且模型的求解过程可作为预防单一连锁故障模式的依据，验证了该模型在防止电力系统大停电方面的有效性和可行性。     

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。     

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。     

电力系统连锁故障快速预测方法研究

近年来,电力系统大停电事故时有发生,而连锁故障是导致其发生的重要诱因,快速、准确地预测连锁故障可能的发展路径对预防大停电事故的发生具有重要的指导意义。针对过载主导型的连锁故障发展模式,充分利用连锁故障的前后因果关联性特点,定义关联性指标,提出基于故障路径树的连锁故障快速预测方法。该方法采用模糊聚类算法对关联性指标进行分类,选取关联性指标最高的一类支路为下级故障环节,在有效减少计算量的同时,改进了现有预测方法的不足。最后,对IEEE39节点系统进行仿真分析,仿真结果验证了所提预测方法的快速性和正确性。     

基于输电断面识别的电力系统连锁故障风险评估模型

提出了一种改进的电力系统连锁故障风险评估模型。该模型综合考虑了线路故障概率的泊松分布特性以及实时潮流大小的影响,给出了线路停运概率的直线分段拟合计算方法。通过分析连锁故障对供电方和用电方的双重影响,采用母线低电压、潮流相对转移量、系统相对失负荷量作为连锁故障的后果评估函数。所提算法在连锁故障的某一环节选定后,利用有功增加因子先识别剩余网络中相对于该故障环节的输电断面,再在输电断面所含支路中选择下一故障环节,避免了全网遍历搜索。最后对IEEE 39节点系统进行了仿真分析,证明了该方法的有效性。     

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。