具有不同拓扑特征的中国区域电网连锁故障分析

为了得出小世界网络特性对电网发生连锁故障的影响，文中对几个具有小世界特征的电网和几个具有随机网络特征的电网进行了仿真分析，结果发现无论是具有小世界网络特征的电网还是具有随机网络特征的电网，在一定的条件下都表现出自组织临界性，即发生连锁故障的“故障规模 — 故障概率”分布曲线呈现出幂律特征。     

小世界电网的连锁故障传播机理分析

随着复杂网络理论的发展，特别是电网的小世界特性的发现，电网的复杂结构特性对故障连锁反应的影响越来越受到关注。文中以复杂网络科学理论为基础，考察了小世界电网中节点的非均质特性，提出多种故障模式和故障指标，重点分析了连锁故障在小世界电网中传播的内在机理，并提出改善小世界电网承受故障能力的有效措施。对实际电网的拓扑特性研究和故障仿真结果表明:小世界电网本身的结构脆弱性是造成大规模连锁故障迅速蔓延的根本原因，外界因素不能从根本上改变这个弱点，改善电网资源配置、尽可能避免负荷分布的极不均匀性对预防大规模连锁故障和提高电网的可靠性将更有意义。     

电网连锁故障的事故链模型

连锁故障是诱发电网大面积停电事故的主要原因之一。事故链可以恰当地表征连锁故障的特征。建立基于事故链的电网连锁故障模型,是实施连锁故障预测、预控的基础,对防止发生大停电事故具有重要意义。文中充分考虑连锁故障过程中的主要影响因素,利用现有PSASP等分析工具,建立用于监控的连锁故障的事故链模型。根据事故链与连锁故障的关系,提出将故障选择限制在供电路径上,从而有效降低了计算工作量;利用连锁故障的事故链模型,可以采用安全科学的相关方法实现连锁故障的监视和预控。对江西电网的实际应用表明,该方法对分析区域性大停电或电厂全停事故非常有效,并已在电网规划中得到应用。     

考虑网络演化的直流潮流停电模型与自组织临界性分析

直流潮流停电（OPA）模型及其改进模型能模拟连锁故障停电过程，并能从宏观上揭示大停电的自组织临界性，但没有考虑电网结构变化对大停电的影响。文中在OPA模型基础上，考虑了慢动态过程中电网结构的演化特征，建立了考虑网络演化的OPA模型。对2个典型复杂网络演化方式的仿真表明:按小世界方式和无标度方式演化的电网都会自组织到临界状态;小世界电网特有的高聚类系数和低特征路径长度易扩大连锁故障的广度和深度，其平均损失负荷大于无标度电网;无标度电网通过小规模的线路连锁开断，释放系统压力，减少大停电概率。研究结果对未来的电网建设及大停电的整体预防有一定指导意义。     

基于隐性故障模型和风险理论的关键线路辨识

在大规模电网中，由简单故障触发的电力系统连锁故障常常会引起大停电的灾难性后果。为了研究复杂电网连锁故障的传播机理，同时找出对连锁故障产生重要影响的关键线路，文中基于模拟连锁故障的隐性故障模型和风险理论，提出了复杂电力系统的线路故障风险评估方法，并辨识出了对系统大停电产生重要影响的一系列关键线路。模型考虑了线路过负荷保护、隐性故障、控制策略及系统运行等参数，对IEEE 118节点系统仿真结果表明，在重负荷状态运行下只对辨识出的少量关键线路加以改善，就可以使系统停电概率大幅减小，特别是大停电概率;在临界状态运行下改善少量关键线路，则可以使系统脱离临界状态，避免大停电发生。     

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。     

电网连锁故障演化机理与博弈预防

连锁反应故障是导致大停电的重要原因。回顾了2003年以来世界范围内3次较为严重的连锁故障造成的大停电事故，通过对连锁故障发展过程的总结，得出了连锁反应故障的演化规律与一般特征。在此基础上，对连锁反应故障的机理进行了分析。文中将博弈思想应用于连锁故障的预防，将电网出现的扰动作为对弈中的进攻方，系统被动的调整作为被动的防御，提出连锁故障的对弈防御策略，一旦电网发生扰动则系统做相应调整，类似于对弈过程二人的交替走步。机理分析表明，这种调整削弱了元件间的关联作用，将系统运行点向远离临界状态的方向移动，因此可有效预防连锁故障。     

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 — 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。     

基于贝叶斯网络的扰动后预想事故分析方法

针对连锁故障影响因素复杂、演变过程随机及故障组合多样的分析难点，在分析和总结连锁故障发生、发展过程及其特点的基础之上，抽取初始扰动后的潮流转移过程作为研究重点，建立了能在不确定性环境下进行概率推理并具有良好可扩展性的贝叶斯网络相继开断模型，同时考虑继电保护隐藏故障的线性概率模型，提出了基于贝叶斯网络的扰动后预想事故分析方法，以量化分析线路过载和保护装置的动作行为对连锁故障发展过程的影响。该方法抓住了连锁故障防控的有效阶段及本质特征并简化了分析的复杂度，为特定扰动下的具体故障发展模式研究提供了快速分析手段。算例结果表明模型合理、方法有效，具有在线应用的前景。     

基于有权网络模型的电力网节点重要度评估

电力网络中的某些重要节点对连锁故障的发生有着重要的影响。文中应用复杂网络理论,综合考虑节点在网络拓扑结构中的分布特性以及电网的电气特性,选取输电线路的电抗值作为权值参数,建立了电力网络的有权网络模型;提出了基于有权网络模型的电力网带权重的网络凝聚度及节点重要度评估指标;并以EPRI 36节点系统为例进行了暂态稳定时域仿真实验,仿真结果表明了该方法的有效性。     

基于小世界拓扑模型的大型电网脆弱性评估算法

应用小世界网络理论研究电网中大规模连锁故障传播的内在机理，对寻找电网本身固有的脆弱性并提出有针对性的增强措施具有重要意义。文中提出了基于小世界拓扑模型的大型电网脆弱性评估的综合算法，并对电网的拓扑建模、基本特征参数的统计以及故障模拟与脆弱性评估等各部分的独立算法进行了设计，从而形成了具有良好扩展性、便于对大型电网自身结构脆弱性及大规模连锁故障机理进行深入研究的综合算法。将该算法应用在多个实际电网中，取得了较好效果，从而证实了该算法的有效性。     

中美电网的小世界拓扑模型比较分析

近来，世界范围内接二连三地发生大规模电网停电事故，引起人们对电网可靠性的高度关注。文中从电网拓扑统计特性入手，在深入讨论小世界网络模型后，对美国西部电网和中国北方互联电网进行比较分析，得出中、美两国的大区电网都属于小世界网络的结论。在此基础上，定性分析电网的小世界特性对级联故障传播的影响。     

西欧大停电事故分析

2006年11月4日，西欧8个国家发生了欧洲30年来最严重的停电事故，欧洲输电协调联盟（UCTE）和德国E.ON公司先后公布了事故调查分析报告。文中简要介绍了大停电基本情况，然后对事故报告进行了讨论分析，提出了增强电网运行管理的措施。最后指出电网动态监控系统的开发和应用有助于预防连锁故障、提高运行可靠性。     

考虑电网拓扑演化的连锁故障模型

针对OPA模型及其现有改进模型中未考虑电网拓扑演化的问题,提出了一种考虑电网拓扑 演化的连锁故障模型。该模型结合OPA模型和电网拓扑的时空演化模型,OPA模型用以模拟负 荷增长、线路改造等电网的演化过程和由于线路开断引起的连锁故障,时空演化模型用以模拟电网 的拓扑演化。基于改进后的OPA模型分析了不同的演化参数对电网连锁故障的影响,仿真结果 表明,中国北方电网与美国西部电网相比,小规模故障概率较大而大规模停电概率较小。本模型为 研究不同的电网规划方案和参数在较长时间尺度上对电网演化的影响提供了一种途径。     

贵阳南部电网“7·7”事故的仿真反演和分析

针对2006年7月7日贵阳南部电网事故，根据实际系统，用NETOMAC程序建立了原动机、调速器和汽轮发电机过速保护的详细模型，采用实际系统能提供的参数，缺省参数则通过参照典型数据和现场试验获得。在此基础上，对故障进行了仿真反演和研究，仿真结果较为成功地模拟出了整个故障过程。并就此进行了进一步的研究性仿真，发现并论证了孤网故障高频的主要原因是对机组一次调频速率不合理的限速设置，提出了抑制高频稳定系统的措施。文中研究说明了目前电网存在频率稳定的安全隐患，大电网孤网高频稳定问题亟待深入研究。     

基于复杂网络理论的水利工程人为风险分析

确定各种人为因素对水利工程风险系统的影响可降低水利工程风险率。根据已有事故数据,采用模糊认知图理论建立水利工程事故风险致因网络模型,确定各个风险因素之间的关系,并利用复杂网络理论中节点的度、路径的平均长度、网络模型的直径、聚类系数、中介中心性等网络分析指标分析整个风险网络,确定风险系统中的关键因素及各因素的影响关系。结果表明：直觉与决策差错、人员素质、操作违规是影响整个水利工程风险系统主要的因素;直觉与决策差错因素受到水利工程风险因素系统中多个风险因素的影响,在整个水利工程中致因网络结构中风险率较高,应从源头上防范该因素在水利工程风险体系中的影响;复杂网络理论可以有效地对水利工程建设过程整个风险系统进行分析,具有一定的适用性。     

福建与华东电网互联安全稳定控制方案

由于福建与华东电网互联系统的弱联特性，使故障情况下福建电网存在严重的频率、电压和功角稳定隐患，为防止系统大面积停电或系统崩溃事故，提出了福建与华东电网互联后安全稳定控制系统配置研究方案和功能要求。     

基于电网潮流分布特征的在线故障智能诊断

基于电网潮流分布在事故前后表现出的特征变化，提出了一种在线故障智能诊断方法。此方法能自适应跟踪电网运行方式并动态选择量测对象和量测数据，在线分析电网潮流分布特征与网络结构变化的关系以预生成故障模式库。当提取的潮流分布特征与故障模式库中的某一模式匹配成功后，即可实现电网故障的在线诊断。算例表明，方法准确高效，具有在线自适应智能诊断的功能，有助于提高把握网络事态和正确应对事故的能力。     

基于多智能体技术的大电网连锁跳闸预防控制

在大规模电网中，由简单故障触发的电力系统连锁故障会引起大停电的灾难性后果。为实现复杂大电网的实时安全控制，文中从预防线路连锁跳闸角度提出了一种大电网在线分布式计算的多智能体控制方法，提出了最佳切机切负荷控制策略来预防连锁故障。该方法不再把分布式计算局限于分层分区控制，而是把每个电网节点定义为一个智能体。模型中每个智能体在各自邻域内采用预测控制算法，经智能体间的协作求解最优控制措施。利用预测控制的滚动优化，在每个控制步内对系统控制变量和约束集进行筛选，以线性规划求解。每步优化控制算法中，计算数据由实际电网状态测量值得到。IEEE 118节点系统测试结果验证了该方法的快速性和有效性。     

基于稳定域边界二次近似的故障临界切除时间估计

基于故障后电力系统稳定域边界的二次近似来估计临界切除时间。在计算中，通过二次项系数矩阵分块来降维计算二次项系数，大大降低了二次项系数的计算量。临界切除时间由持续故障轨迹和主导不稳定平衡点(CUEP)所决定的稳定域边界二次近似的交点确定。在IEEE 3机9节点系统和新英格兰10机39节点系统中的仿真表明了该方法的有效性，特别是对非发电机节点故障临界切除时间的估计精度较高，能够满足工程要求。