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Apriori算法的连锁故障机理研究

首先,分析了导致连锁故障扩大的主要因素,并根据影响因素定义了连锁故障事故链预测过程中线路的预测指标值;而且,每次预测时,用模糊均值聚类算法对所有线路预测指标值进行分类,选择指标值最大的一类线路为事故链预测时即将开断线路。其次,在得到连锁故障事故链集合的基础上,利用Apriori数据挖掘算法分析事故链集里面线路间的关联性,根据关联性分析的结果研究连锁故障的发生机理。最后,以IEEE14节点系统为例应用所提算法,进行了连锁故障事故链预测、线路关联性分析和连锁故障机理分析。     

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.     

台风对电力系统连锁故障的影响分析

在分析连锁故障现有模型的基础上,在多时间尺度连锁故障预测模型中考虑台风对线路故障概率的动态影响,建立台风变化过程与连锁故障事故链的配合关系。考虑台风影响下的线路故障概率,构造初始故障集;结合天气因素、线路负载率和潮流波动率等因素构造关联性指标,利用聚类方法选取关联性指标高的线路作为下一级故障线路,模拟重载等因素引起的线路随机开断;将基于潮流追踪的切机切负荷与发电机调整相结合,用于线路一般过载的控制,并计算事故链的概率和风险;最后以IEEE 39节点系统为例,说明台风对系统关键线路和事故链的影响、基于潮流追踪的切机切负荷控制的作用和提高线路设计风速的可能性,并验证了所提模型和算法的合理性。     

基于随机潮流和风险价值的含大规模风电系统高风险连锁故障评估

随着系统中风电渗透率的增加,风电出力不确定性对电力系统连锁故障演化路径的影响不可忽视。基于此,引入随机潮流和风险价值理论,构建一种高风险连锁故障事故链模型,分析含大规模风电系统连锁故障事件的风险程度。首先基于多点风电随机注入相关性的随机潮流方法,提出了前瞻故障实时概率和严重度的后续故障搜索指标,据其风险价值选取高风险故障作为下级故障。其次,为反映风电随机性对风险指标的影响,采用模糊聚类建立风电场景,计算系统失负荷损失风险指标。基于该指标可分析当前运行点处于安全运行区域还是连锁故障高风险区域,指导系统日内调度。最后以改进的IEEE 39节点系统为例,说明了所提模型和算法的合理性,并分析了风电渗透率和风电预测误差对连锁故障停电风险的影响。     

基于系统与元件动态交互量化分析的电力系统连锁故障事故链识别方法

针对现有的连锁故障事故链搜索方法一般只考虑线路的过负荷保护或确定性模拟保护控制的动作等不足,提出了基于系统与元件动态交互量化分析的电力系统连锁故障事故链识别方法。该方法基于事故链模型,提出关键元件保护控制动作评估指标,用于量化关键元件保护控制的动作情况。进一步根据该指标计算临界情况下关键元件保护控制的动作概率,确定连锁故障事故链的后续事件。最后,基于风险指标筛选高风险连锁故障事故链。对2017夏高峰负荷情况下的某实际电网进行仿真,结果验证了所提方法的可靠性和有效性。     

基于概率及结构重要度的电力系统事故链模型与仿真

通过分析电力系统连锁故障的一般演化规律,在已有的事故链模型基础上,提出一种同时考虑事故概率重要度和设备在网络中的结构重要度的事故链中间环节的预测指标.采用离差最大化的灰色关联度算法综合考虑各类指标,构建电网连锁故障的事故链搜索模型.采用IEEE-RTS系统仿真得到风险值较大的事故链集合,仿真结果验证了所提模型的有效性.     

基于相对熵组合赋权法的继电保护定值在线校核顺序研究

为了使继电保护定值在线校核更高效合理,提出了按照保护综合重要度对继电保护定值进行顺序校核。针对现有保护重要度评估中存在评估角度单一的问题,文中综合保护所处网络位置关键程度和保护故障后果严重程度2个角度,构建了保护综合重要度评估模型。首先利用支路有功潮流介数,提出支路重要度指标,以量化评估保护所处支路的关键程度;然后利用保护事故链模型结合风险理论提出保护故障严重度指标,以量化评估保护故障连锁的风险后果;最后提出保护配合度指标,以量化评价保护所处位置的拓扑结构脆弱性。为弥补单一赋权法的局限性,通过相对熵组合赋权法求出各指标权重,进而得到保护综合重要度指标,并以综合重要度排序进行保护定值在线顺序校核。与已有的方法比较,该方法更为全面地评估了保护的重要度,以此确定的保护定值校核顺序更具参考意义。仿真算例验证了该方法的正确性、全面性。     

基于线路运行可靠性模型的电力系统连锁故障概率评估

线路过载被认为是致使连锁故障进一步发展的主要原因.文中基于输电线路的运行可靠性模型,计算了反映系统运行状态的连锁故障风险指标.采用递归算法生成连锁故障树,记录连锁故障路径经历的每个状态及其相应的连锁故障风险指标.在运行可靠性评估框架的基础上,结合动态潮流计算,对IEEE RTS系统进行了连锁故障运行可靠性评估.分析了不...     

基于Hadoop架构的电力系统连锁故障分布式计算技术

以提升大规模组合故障快速仿真分析能力为目标,在Hadoop框架下研发了连锁故障分布式计算技术。基于PSD-BPA软件计算模块,利用Java开发连锁故障计算分析功能,实现驱动判定、故障集筛选、事故链搜索、严重度评估4类模块。通过部署Hadoop分布式文件系统(HDFS)存储调度功能,将事故链解耦为小粒度单一故障场景进行计算,可针对连锁故障仿真的不同复杂度提供跨系统的分布式计算服务,灵活应对计算开始前连锁故障中事故链组合的不可预测性。利用10机、16机系统和某省网实际数据进行技术测试,结果表明所研发系统实现了连锁故障分析应用与数据在计算服务网络中的分离,具备动态调配计算节点资源的能力,能自动适应事件规模为电网连锁故障的仿真分析提供强大计算能力,具有在线应用前景。     

基于事故链的电力系统连锁故障风险模糊综合评估方法

分析目前电力系统连锁故障方法研究的不足,从预防大停电事故的角度,提出基于事故链的电力系统连锁故障风险模糊综合评估方法。该方法根据安全科学中"事故链"的概念,建立连锁故障的事故链模型,根据事故链影响因素的量化评估值计算发生概率,并采用严重度指标从系统暂态安全的角度评估事故链的后果。应用模糊综合评估方法对事故链的风险进行评估和等级划分,并给出风险等级的释义和相应的预防控制指导方案。最后,以IEEE 39节点系统和某地区实际电网为例,从定量反映系统风险水平和为大停电事故的预防和控制提供决策依据方面,验证了该方法的有效性和实用性。     

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。     

基于效用风险熵的复杂电网连锁故障脆弱性辨识

研究了基于效用风险熵理论的复杂电网连锁故障脆弱性评估模型和算法实现问题。首先,结合支路断开后的潮流转移特性和潮流分布特性建立支路脆弱度评估模型,计及支路退出运行给系统带来的影响;其次,建立节点脆弱度传递模型,克服目前社会网络类指标和系统科学类指标存在的不足;最后,以元件脆弱性评估结果为基础,辨识电网组织结构面临的风险不确定性。通过IEEE 39节点系统仿真验证了所述方法的合理性和有效性。     

面向互联电网连锁故障安全防控的关键支路辨识

随着电网互联紧密程度的提高,抵御连锁性故障成为关键问题。在一定场景下,电网关键载流支路故障会引发过载型连锁反应,威胁系统安全运行,对于此类关键线路的筛选和辨识具有重要意义。据此,在考虑无功电压的改进直流潮流模型的基础上,推导和构建了过载型连锁故障动态演化模型。该模型考虑连锁故障过程中系统功率平衡和电压稳定装置的调节作用以及系统的校正控制措施,并较为准确地模拟支路失效后互联系统连锁故障的动态演化过程,进而研判连锁故障对系统功能和结构的影响。在此基础上,提出了电网载流支路的重要度评估指标,通过大规模连锁故障模拟计算,获得各载流支路的重要度指标,最终实现电网关键支路的有效辨识。以IEEE 39节点系统为算例,验证了所提模型和方法的有效性。     

基于故障链聚类算法的电网关键线路辨识

研究连锁故障发展机理以及辨识故障演化路径中的关键线路,对揭示电力系统薄弱环节、降低连锁故障风险具有重要意义。为此,文中提出一种基于故障链聚类算法的电网关键线路辨识方法。首先,建立改进的基于直流潮流法的电力系统解列模拟器(DCSS)连锁故障仿真模型,配合随机化学(RC)法高效生成含详细时序信息的故障链集合;然后,以编辑距离为相似性指标实现对故障链的层次聚类,分类后的故障链集合不仅可以降低后续数据挖掘的难度,而且能够更加全面地识别出不同连锁故障演化模式中的薄弱环节;最后,以Matpower 2383节点系统为例,根据关键线路扩容后系统风险水平的下降程度评估各类算法所辨识线路的重要性。结果表明文中方法能更好降低系统连锁故障风险水平,证明了所提模型及算法的有效性。     

基于事故链模型的电网关键线路辨识

确定电力系统中具有关键作用的线路对于避免连锁故障具有重要意义,为此,基于事故链模型提出了一种辨识电网中关键线路的方法。初始故障由系统负荷水平、线路故障率、线路负载率及关联系数等因素确定,使用事故概率重要度和设备在网络中的拓扑重要度作为事故链中间环节的预测,建立了基于事故链的连锁故障仿真模型。在事故链的风险评估基础上,考虑线路在事故链中位置、造成事故的严重程度等因素建立关键线路的重要度指标,通过该指标可以辨识对电力系统连锁故障产生重要影响的关键线路。以IEEE 39节点系统为算例,验证了该方法的有效性。该方法可以提高电网运行的可靠性,减少大停电事故的发生。     

基于潮流熵的继电保护定值在线校核评估方法

为了提高继电保护整定值在线校核的效率,提出按照各支路的重要度对继电保护整定值进行有序校验。部分支路受潮流冲击后易故障,且断开后易引起连锁故障,所以提出利用潮流熵评估支路重要度。利用基于潮流转移熵的指标Q1i评价了支路因故障断开后引发连锁故障的可能性,利用基于潮流分布熵的指标Q2i评价了支路抵抗潮流冲击的能力。采用Q1i、Q2i的乘积对支路重要度进行综合评价。利用IEEE 3机9节点系统上的仿真算例验证了所提方法的正确性。最后为了简化计算过程,提出采用分布系数法计算各支路的潮流变化。     

基于FP-growth算法的大电网关键线路辨识方法

辨识出连锁故障发展过程中的关键线路,对采取有效的连锁故障抑制策略,保障电网安全稳定运行具有重要作用。提出一种基于FP-growth算法的大电网关键线路辨识方法。利用FP-growth算法对基于电网运行可靠性模型进行连锁故障模拟生成的连锁故障事故链集合进行数据挖掘,发掘事故链集隐藏的关联规则,辨识连锁故障发展过程中的关键线路,对关键线路进行风险分析,并分析其对连锁故障的影响。IEEE 118节点系统仿真结果表明,所提方法能够有效辨识出连锁故障发展过程中的危险线路。     

基于链接分析和潮流波动熵的电网关键线路快速辩识

确定连锁故障发生、发展中的关键线路对于预防大停电事故发生具有重要意义,为此在分析现有电网关键线路识别方法不足的基础上,基于链接分析中的Page Rank算法思路,提出考虑线路故障影响的改进Page Rank算法。首先基于N-1故障建立合适的关联度指标表示线路链接关系,构建初始相关性矩阵;其次定义基于潮流波动熵的线路故障影响综合评估指标;接着,在原有链接关系中增设虚拟节点形成扩展迭代矩阵,使迭代过程可以综合反映线路受其他线路故障的影响程度及该线路故障对系统的影响;最后给出基于事故链模型的线路风险重要度计算方法,用以验证上述方法的结果。以IEEE 39节点系统进行仿真,仿真结果验证了该方法的有效性和快速性。     

基于连锁故障序列分析的电网脆弱性评估

电力系统的脆弱环节与连锁故障有着密切的联系,同时也是动态监测和控制的重要依据。为了有效地辨识出系统的脆弱环节,提出了基于不确定多属性决策理论的连锁故障搜索及电网脆弱性评估的新方法。首先,根据支路与支路保护之间的故障关系,建立了初始故障事件集,并计及各种引发连锁故障的因素形成实时条件下的决策矩阵,运用基于信息熵的多属性决策方法对初始故障事件进行排序,通过与设定的门槛值进行比较筛选出合适的初始故障事件;其次,基于改进的支路运行可靠性模型对后续故障进行搜索;最后,利用脆弱度函数对故障序列、节点及整个系统进行脆弱性评估。算例结果分析表明该方法具有良好的应用前景。