基于分层马尔可夫的可修复稳定控制系统可靠性分析

目前稳定控制系统（简称稳控系统）的可靠性建模分析尚属空白。为健全和完善稳控系统的设计、架构和运维,建立稳控系统的可靠性分析模型十分必要。通过功能结构分析,稳控系统具备多串联系统冗余配置和多系统表决的结构特点。稳控系统结构复杂、装置数目多,因此马尔可夫建模方法状态空间数量较大,无法直接建模计算求解。结合稳控系统结构特点,通过分层马尔可夫的概率映射方法,大大降低了状态空间数量和计算量,实现了稳控系统可靠性的分析计算。根据稳控系统的可靠性建模计算方法,对某典型稳控系统建立了详细的状态模型,该模型考虑了稳控系统装置的自检、检修、隐形故障和冗余配置等因素。根据稳控系统的可靠性分析,设备检修安排不合理可能降低系统可靠性,突破了检修提高系统可靠性的认知。     

基于MCMC的电网安全稳定控制系统动态可靠性评估方法

现有安全稳定控制系统（稳控系统）可靠性评估方法本质上都是静态建模,由于未能体现系统内各装置的老化和检修过程而一定程度上影响了评估结果的准确性。提出一种基于马尔可夫链蒙特卡罗的稳控系统动态可靠性评估方法。首先,针对失效过程,构建四状态连续时间系数马尔可夫模型来模拟装置老化过程,并给出各状态评判方法;其次,针对修复过程,分析不同检修策略对装置状态转移的影响以体现状态检修的差异化;最后,考虑稳控装置状态转移过程的时序相关性,对稳控系统可靠性进行动态建模。以可抽象出最小单元的实际稳控系统为例,仿真对比了不同检修策略下的可靠性并对模型参数进行了灵敏度分析,评估结果表明该方法可指导稳控装置现场合理检修,并提醒工程中应格外关注对系统可靠性影响大、但随技术发展可逐渐被识别的隐性故障。     

基于序贯蒙特卡洛法的安全稳定控制系统架构可靠性分析

作为电力系统保护的第二道防线,安全稳定控制系统(简称稳控系统)对保障电网的可靠运行有着重要作用.文中在分析稳控系统架构以及装置不同运行模式特点的基础上,提出了一种稳控系统可靠性分析方法.首先,将稳控系统可靠性分为不同层间可靠性进行分析.然后,从稳控装置硬件、软件、运行特点以及通信通道的安全性出发,建立对不同稳控系统均有一定适用性的故障树模型.最后,考虑各部分的故障率以及维修时长,利用序贯蒙特卡洛法对模型进行仿真和可靠性分析.以实际稳控系统架构为例,通过仿真分析比较了该稳控系统在不同运行模式下的可靠性,验证了该方法的有效性.     

基于预防检修周期优化的电网稳定控制系统失效风险评估

随着大型电网互联,迫切需要安全稳定控制系统(简称稳控系统)更加可靠。预防性检修有助于降低稳控系统失效风险。从底层模件开始,建立稳控系统故障树,计算其失效概率。考虑隐性故障和预防性检修,建立稳控系统状态空间模型。以可靠系数和经济成本可靠系数为目标、以状态概率为等式约束、以可行检修周期和允许年均经济损失为不等式约束,首次建立优化模型,以求解最优检修周期。根据拉格朗日乘子,提出目标函数对检修周期约束的灵敏度。相对于连续修改参数方法,所提优化及其灵敏度算法计算效率高,且可处理多个变量。算例结果验证了所提模型和算法的可行性和应用价值。     

基于Markov状态空间法的稳控系统隐性故障建模方法

安全稳定控制系统(稳控系统)对于电网的安全稳定运行意义重大,但是稳控系统隐性故障的存在可能导致电力系统事故的进一步扩大和蔓延。现有稳控系统故障的研究较少,且主要集中于定性分析,缺乏对隐性故障的量化建模。为此,本文分析了稳控系统隐性故障的特点和存在环节,建立了稳控系统隐性故障评估指标体系;基于稳控系统隐性故障各环节的故障率,建立了基于Markov状态空间法的稳控系统隐性故障概率模型;提出了稳控系统可靠性分析指标的计算方法,实现了稳控系统的可靠性评估;最后以某220 kV稳控系统为例,通过对稳控系统隐性故障概率的准确计算,验证了所提模型的合理性和有效性,实现了稳控系统的可靠性评估。     

一种计及检修风险的配电网检修优化方法

提出了计及检修风险的配电网检修优化方法。以架空线路为决策对象,综合考虑线路运行的外部环境因素、自身老化情况以及预防性检修的影响,建立了线路的故障率模型;在配电网检修决策过程中,给出配电网故障风险和检修风险的定义及相应的量化表达式;在此基础上,以系统故障风险和检修风险最小为目标,考虑多种约束条件,建立了配电网的检修计划优化模型,并通过遗传算法求解。经算例验证,表明该方法的有效性。     

适用于标准化安全稳定控制装置的策略表设计与实现

从近两年来不断推进的安全稳定控制装置标准化工作出发,介绍了稳控策略表的应用现状,使用离线策略 表的离线预决策方式仍是目前应用最广泛的稳定控制决策方式.随后结合安全稳定控制装置标准化设计规范,特别是 稳控子站发送至稳控主站的应用层报文规范,提出了一种适用于标准化稳控装置的策略表设计方法.最后以一个稳控 专项检测测试用例中的送端稳控系统为例,阐述了所提稳控策略表设计方法和实现步骤,采用设计方法的稳控系统通 过了专项检测的各项稳控策略测试,验证了该策略表设计方法的可行性和便捷性.     

计及网络攻击影响的安全稳定控制系统风险评估方法

安全稳定控制系统（稳控系统）是保证电网可靠运行的重要防线,针对稳控系统的网络攻击会造成严重的物理后果。为了量化评估稳控系统遭受网络攻击的影响以及现有风险评估方法缺乏充分考虑网络攻击的易发性,提出一种计及网络攻击影响的安全稳定控制系统风险评估方法。文中首先分析了稳控系统的层次结构。然后,从攻击对象、攻击方式,攻击后果三个角度分析了稳控装置本体与稳控装置站间通信的网络攻击风险点。其次,基于模糊层次分析法对网络攻击易发性进行量化,并结合Petri网建立的网络攻击防护单元模型,建立针对稳控系统的网络攻击成功概率模型。最后,结合物理后果和攻击成功概率,对标准系统和实际系统进行风险评估,计算了正常运行和网络攻击两种情况下的风险值,验证了所提模型的有效性。     

一种优化可靠性与经济性的变压器检修决策方法

为了在制定变压器预防性检修周期时考虑变压器自身可靠性的变化,提出了一种优化可靠性与经济性的变压器检修决策方法。利用二参数威布尔分布描述变压器的故障率及可靠度变化规律,通过役龄回退因子建立考虑预防性检修的故障率函数和可靠度函数,以变压器平均剩余无故障工作时间为检修计划期,以检修计划期内的预防性检修费用、故障检修费用和停电损失之和最小为目标函数,建立了变压器检修周期优化模型。通过对变压器内部部件故障模式的定性定量分析,计算变压器部件检修优先度,确定变压器部件检修方式。算例分析验证了该方法的可行性。     

直流近区稳控系统动作时序的仿真与优化研究

直流输电送/受端(以下简称“直流近区”)安全稳定控制(以下简称“稳控”)系统的控制策略复杂,动作时序配合不当可能导致稳控装置不正确动作,后果严重。为此,基于直流近区稳控系统的实时仿真试验,从稳控系统主辅判据配合、装置采集量有效性辨识、多厂站多重故障动作时序等方面,选取故障过程中稳控装置不正确动作的相关案例进行分析,提出针对性的优化改进措施并进行仿真验证,总结形成稳控系统的软件设计原则。研究结果表明:在直流近区稳控系统的软件设计中,需考虑故障过程中参与策略计算的所有元件采集量和控制量的实时变化,选用合理的数据辨识方法或采用多重信息校验,综合考虑交直流控制系统的相互耦合作用,以有效提升稳控策略的可靠性。     

基于模糊役龄回退的电力设备弹性检修决策优化模型

基于电力设备的检修维护工作是影响设备性能和供电可靠性的关键,也是影响电力系统稳定性和企业经济效益重要因素的问题,结合役龄回退理论和模糊理论构建电力设备检修的故障率预测模型,量化检修工作对可靠性因素的不确定影响效果。综合考虑可靠性与经济性,以设备全寿命周期中检修成本与故障成本之和最小为目标,对传统的检修模型进行修正和优化,建立了弹性周期定期检修模型和弹性状态检修决策优化模型,对检修决策进行优化提高理论保证。     

电网安全稳定控制系统标准体系研究评述

为解决各单位独自开发带来的电网安全稳定控制装置(简称稳控装置)自身标准化低、电网安全稳定控制系统(简称稳控系统)运行管理不规范以及稳控系统新技术的应用缺少标准依据等问题,有必要对现行稳控系统标准体系进行全面分析,研究稳控系统标准的适应性。文中首先阐述了稳控系统标准体系架构,包括设计研发、入网管理、检修检验和运行管理4个方面内容;随后对稳控系统标准体系现状进行分类梳理和解读,每个方面选取典型标准进行介绍,探讨了各个环节标准发展现状及实际应用中存在的问题;最后结合电网发展对稳控系统的新要求以及稳控系统实际运行管理中面临新的问题,提出稳控系统标准体系完善建议,对今后稳控系统相关标准的修订具有指导意义。     

维稳控制系统对10kV备自投的影响及应对措施探讨

为确保稳控系统动作时可靠切除稳控策略制定的切负荷量,一般采取退出涉及稳控系统切负荷的10 kV备自投装置,从而降低了配网正常运行的供电可靠性。针对此问题,首先应从优化控制策略入手,统筹各级稳定控制要求,分析电网结构及负荷分布特点,优化控制策略,最大限度地缩小稳控系统的影响范围;最后从备自投装置起动原理的改进和电网的规划方面着手,从根本上解决稳控系统对10 kV备自投的影响。     

谐波对电网安全稳定控制装置影响的实时仿真

随着新型电力电子器件在电网的大规模应用,引发谐波谐振的风险越来越高,而以往设计稳控装置跳闸判据时均未充分考虑新的谐波工况。结合南方电网实际发生的高次谐波谐振事件,开展了谐波对稳控装置的影响研究。针对研究中发现的稳控装置无法有效滤除特定频率高次谐波的缺陷,对装置的采样算法进行理论分析,并分析了现有条件下谐波对线路无故障跳闸判据的影响。结合电网实际稳控装置,提出了应对稳控装置拒动风险的临时措施,以及最终的装置软硬件改进方法。最后,利用稳控系统RTDS试验平台对优化方法进行了仿真试验,试验结果表明了方法的有效性。该方法对其他稳控装置的设计和改进有着重要的参考意义。     

基于控制功效受损模式的大型稳控系统可靠性评估

大型稳控系统具有广域分布、控制层级多、装置构成组件多和功能实现复杂的特点,常用的误动率、拒动率和失效率等可靠性评估指标过于笼统,难以深入细致地反映稳控系统可靠性水平。基于稳控系统的构成,对局部异常的形态进行分类;从工程应用的视角,对稳控系统控制功效受损模式进行分类,并进一步定义基于控制功效受损模式的可靠性指标;通过建立预想局部异常集,分析局部异常导致的控制功效受损模式及其出现的概率,进行稳控系统可靠性评估。应用分析表明,所提出的可靠性指标含义清晰,计算方法简单,评估内容与范围灵活,可用于研究稳控系统的架构、厂站稳控装置配置、稳控装置的构成、运行模式和核心功能的运行逻辑与机制等因素对可靠性的影响,为提升稳控系统可靠性水平提供依据。     

一种基于RTDS稳控系统性能测试试验方法的研究

稳控系统的正确运行为电网安全稳定运行提供了保障。稳控系统性能测试是对稳控主子站硬件装置的性能进行测试,同时也对稳控措施的有效性进行验证,为稳控装置的工程应用打下坚实的基础。针对某新建工程的实际需要,提出了一种基于实时数字仿真器(RTDS)的闭环仿真测试方法,通过搭建模型及仿真试验对区域安全稳定控制系统主子站装置的功能进行测试,以验证该装置在切机与减负荷方面的有效性,为稳控装置的安全投运奠定了基础。     

天广直流稳控系统与极控系统控制时序配合方法仿真研究

安全稳定控制系统是电网安全稳定运行的重要保证,调制功能是直流输电系统参与电网稳定控制的一种重要措施。结合天广直流安稳策略改造,开展了RTDS仿真试验,针对试验中暴露的稳控系统处理连续调制命令的缺陷以及与极控系统时序配合的缺陷,详细分析了马窝换流站稳控装置的处理方式以及直流极控回降直流功率的控制特性,提出了稳控系统与极控系统控制时序配合优化方法。利用安稳控制系统试验平台对优化方法进行了仿真试验,试验结果表明了方法的有效性。该方法对于同类技术路线的直流工程的稳控方案设计及工程实施也具有重要的借鉴意义。     

短期设备状态检修优化决策模型与求解

随着电网规模的不断扩大,输变电设备的检修工作日益得到重视。在电网状态检修背景下,建立了短期设备状态检修优化决策模型。首先,建立了非时齐马尔可夫过程模型用于描述设备的随机停运过程,为便于问题求解,采用阶梯函数逼近设备的时变故障率,而后,依据设备状态转移具有马尔科夫性质,并且结合马尔科夫报酬模型,给出前瞻时间内设备状态概率的求解方法,以及电网检修损失和故障损失的数学表达。最后,以电网检修损失和故障损失二者之和最小为目标,考虑系统状态检修的相关约束条件,构建了短期输变电设备状态检修优化决策模型。通过IEEE-RTS79系统算例验证模型的可行性和有效性。     

综合考虑可靠性与经济性的电力变压器检修方案优选

针对在电力变压器状态检修决策中尚未将技术性与经济性综合考量的问题,提出了一种综合考虑可靠性与经济性的变压器检修方案优选方法.在综合考虑运行环境情况因子和检修记录因子的基础上,构建了基于油色谱分析、油化实验、电气试验的变压器综合健康指数评估模型,根据建立的健康指数与故障率的关系,通过量化变压器的经济运行风险,构建合理的检修模型,并采用粒子群优化算法对检修的最优化方案进行了确定.经实例验证表明,该方法有效合理,可以为变压器检修方案的确定提供一条新思路.     

一种面向对象的稳控策略建模方法

为了满足调度端应用功能对于稳控策略模拟的需求,分析了典型的省级以上区域电网的稳控策略,结合稳控装置的策略搜索逻辑,总结稳控系统的典型结构和稳控策略的基本要素。通过提炼基本对象,梳理各对象之间的关系,创建策略对象实体类图和策略搜索活动图,建立可扩充性和可重用性较高的稳控策略模型。提出了对稳控策略进行面向对象建模的描述方法。结合典型的工程实例,实现切机和切负荷稳控策略的对象化描述。结果表明,该方法能够对稳控策略进行灵活规范的描述。