基于脆弱支路筛选的电网连锁故障多目标预防策略

针对电力系统中由线路故障引发的连锁故障现象,本文提出了一种基于脆弱支路筛选的电网连锁故障多目标预防策略。首先,提出一种改进的支路安全指标和系统安全指标,并引入泰尔熵指数对电力系统中各支路进行脆弱性评估,以此量化某支路故障退出运行后对电网运行安全性的影响;然后,根据支路脆弱性排序筛选出对电网运行安全性影响较严重的几条支路建立预想事故集;最后,建立兼顾系统安全指标和电网电压稳定,且能应对多种初始故障场景的预防控制模型,并使用NSGA-II求解该模型,通过对IEEE39节点系统的仿真分析,结果表明支路负载率差异对脆弱支路辨识的重要性,且证明了所提预防策略能获得更安全合理的发电机组出力方案。     

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。     

输电系统连锁故障的运行风险评估算法

随着中国跨区电网的建成,连锁故障已成为威胁大电网稳定运行的重要因素之一。为研究连锁故障输电系统中的传播机理,评估不同保护配置方案下的连锁故障运行风险,提出基于实时运行条件的线路停运概率模型和基于马尔科夫方法的隐性故障模型,并据此提出连锁故障搜索模式。基于风险理论,提出市场条件下输电系统的连锁故障运行风险评估方法及相关指标,从而将安全性和经济性较好地结合起来。将该算法应用于IEEE-RTS 79系统,指出其中的关键线路。仿真分析表明:合理的保护配置方案能减小隐性故障带来的风险,改造线路的传输容量能有效降低连锁故障带来的风险,运用运行可靠性理论去评估连锁故障风险能较真实地反映系统的状态。     

大型风电基地连锁故障在线预警系统研究与开发

针对大规模风电连锁脱网事故频发,研究并开发了大型风电基地连锁故障在线预警系统。首先分析风电连锁故障的事故特征,确定建立风电连锁故障在线预警系统的关键环节,完善风机模型、建立风机保护模型和无功补偿模型。然后基于在线动态安全评估技术,提出了适合于大型风电基地的连锁故障在线安全预警的方案和基本结构,包括在线数据整合与预想故障集,风电场连锁脱网事故搜索方法,连锁故障严重性评估方法和连锁故障在线预警并行计算方案。研发的系统在电网中进行了实际应用,验证了所提方法的合理性和有效性。     

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。     

考虑信息-物理组合预想故障筛选的配电网CPS安全性评估

随着ICT技术和自动化控制技术的快速发展,配电网逐渐发展为信息系统和物理系统高度耦合的配电网信息物理系统（配电网CPS）,信息系统支撑物理系统稳定运行的同时也给配电网CPS带来了一定的安全隐患,因此在原有的单一物理预想故障评估中需考虑信息影响。提出一种考虑信息-物理组合预想故障筛选的配电网CPS安全性分析与评估方法。首先基于配电网CPS结构,建立了可以反映电力-信息耦合特性的配电网CPS关联矩阵模型;接着分析信息故障和物理故障的相关性,依据拓扑相关和业务相关构建初始的信息-物理组合预想故障集;然后以故障恢复率排序作为依据筛选出关键的信息-物理组合预想故障;最后针对筛选出的组合预想故障利用配电网CPS安全性评估指标进行安全评估,并在算例中验证,算例结果表明了所提方法的合理性和有效性。     

基于运行可靠性模型的连锁故障模拟及薄弱环节分析

提出一种基于运行可靠性模型的连锁故障模拟及系统薄弱环节分析方法。该方法结合影响连锁故障各个阶段的关键因素不同,将触发事件与后继发展事件独立,建立发现触发事件的初始故障概率模型,并重点分析后继发展事件的传播特性;其中,根据线路运行可靠性模型,考虑在连锁故障快速发展阶段系统潮流变化对线路停运的影响,从而发现后续发展事件以及连锁故障事件间的相关性;结合运行可靠性模型,搜索系统在不同初始故障下的连锁故障事件,并形成连锁故障事件集;基于连锁故障事件集分析系统薄弱环节及事件相关性,发现系统关键元件。结合算例,通过模拟系统在不同初始故障下的连锁故障事件并分析系统薄弱环节,可以提出相应的系统改造方案,预防连锁故障发生,并可以在事件发展过程中发现后继事件,以便阻止连锁事件进一步演化发展。     

GPU并行的电力系统连锁故障快速仿真算法

针对各类极端灾害频发、电力系统发生大停电的风险问题,该文研究了电力系统连锁故障的演变路径,对降低停电损失、提高灾后恢复能力具有重要意义。基于仿真模拟,以极端灾害导致的故障元件作为初始故障集,利用GPU并行静态安全分析,获取初始故障发生后系统的下层风险元件;利用GPU并行潮流计算模块对严重故障集进行交流潮流分析,计算线路故障的负载率、耦合指标、潮流波动指标和电压越限情况等关联性指标,判断出最严重的故障情况作为下级故障元件,当电压指标越限时采用最优潮流并行模块计算最小切负荷;根据故障链结束判据终止计算,得到初始故障集下的连锁故障演变路径。通过39节点系统算例进行分析和验证,说明了算法的有效性和加速效果。     

计及连锁故障的暂态稳定概率评估方法

动态安全域的一系列研究成果为解析法在暂态稳定概率评估的应用提供了便利条件。针对负载较重的电网．提出了一种基于动态安全域的计及连锁故障引起系统失稳的暂态稳定概率评估方法,对系统安伞影响较大的线路发生初始故障．交替求解暂态稳定和潮流分布．考虑了失稳以及过载保护动作的概率特性,得到对系统安全影响较大的线路最可能引发的连锁故障路径．进而求得考虑连锁故障引发系统失稳在内的线路不安全概率指标。以IEEE10机39节点系统为例,验证了该方法的可行性和合理性。     

考虑暂态过程仿真的连锁故障多时域演化模型

在分析现有连锁故障演化模型不足的基础上,提出考虑暂态过程仿真的连锁故障多时域演化模型,并对连锁故障路径进行阶段性评估。首先,建立线路过负荷保护模型、发电机电压保护模型、线路状态转移模型和负荷时序波动模型,并按照不同扰动的时域特性对模型进行时域分类;其次,针对连锁故障演化的不同时域过程,分别建立暂态过程的暂态仿真模块,暂态过程向中长期过程过渡的潮流计算模块和中长期过程的稳态仿真模块,形成了连锁故障多时域演化模型;最后,以故障环节为评估对象,对连锁故障进行阶段性评估。用IEEE 39节点系统进行仿真计算,分析表明所建模型能够更加合理地模拟连锁故障演化过程,提高连锁故障演化模型的精确性,并揭示连锁故障的阶段性特征。     

一种电力系统连锁故障的概率风险评估方法

讨论了连锁故障风险评估的框架结构,即确定元件停运模型、选择初始系统状态、相继故障过程分析和风险计算。该文在分析中考虑了保护误动、断路器拒动、元件组停运、电站相关停运、共因停运等相关停运模型,利用功能组分解技术和事件树分析法,选择连锁故障的初始系统状态,提出简化相继故障过程分析的依据和处理方法,进而提出一种新的连锁故障概率风险评价方法。通过算例,给出不同停运模式的风险指标以及系统元件的风险排序。仿真结果显示,系统发生连锁故障的总风险值随负荷率的增长而增长。当负荷率小于1时,连锁故障总风险主要由保护误动模式承担;当负荷率达到1和1.26两个临界点时,总风险发生两次突变。其中,第1个临界点受共因停运模式的影响,第2个临界点受单元件强迫停运模式的影响。     

基于继电保护隐藏故障的系统连锁故障风险评估

针对电力系统隐藏故障造成的保护误动问题,提出基于熵权双基点法的电力系统连锁故障风险评估的新方法,在分析隐藏故障成因的基础上建立线路过负荷保护的隐藏故障模型来描述隐藏故障发生的概率。应用风险理论与效用风险函数对过负荷风险指标、失负荷风险指标、电压失稳风险指标和频率偏移风险指标等4个风险指标进行量化,得到风险指标值。结合熵权双基点法法计算出系统线路的风险贴近度。最后根据风险贴近度的计算结果对线路进行风险排序,找出系统中的脆弱线路,并据此提出了减小隐藏故障发生概率的改进措施。对IEEE 10机39节点系统仿真验证了该方法的可行性与正确性,为电力系统的检修维护和运行管理提供了参考和依据。     

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。     

提高大规模风电接纳及送出的系统保护研究

为了提高酒泉风电的接纳和送出,从系统视角提出一种大规模风电接入电网线路的继电保护与控制一体化新方法。利用基于统计分析的潮流波动判据和基于本地信息量的潮流转移识别,从风电潮流波动中甄别出某重负荷线路发生了故障、判别出该线路因故障被继电保护动作切除、进而还识别出原先由故障线路承担的负荷潮流转移到了非故障线路上,并导致非故障线路过负荷。结合自适应过负荷保护,在线路安全的前提下尽可能挖掘其潜在载流能力。同时融合紧急控制功能,按实际需要切除风电,消除非故障线路的过负荷而不是切除该线路,解决连锁解网问题。在理论和仿真研究的基础上,研制并现场安装保护装置并检验所提系统保护方案的正确性。     

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。     

基于故障树和模糊推理的电网连锁故障分析方法

提出了基于模糊推理和故障树理论的电力系统连锁故障分析方法。以故障树的图形化方式描述电力系统连锁故障发展的逻辑结构,可直观、清晰地考察连锁故障发展的逻辑并可方便地运用故障树分析法求取导致连锁故障的最小割集和连锁故障的发生概率。在根据预想故障进行电网连锁故障搜索时,采用模糊推理的方法判别在初始故障阶段及初始故障切除后系统潮流转移阶段继电保护装置的动作行为及连锁故障事件的发展模式。算例结果表明,该方法在连锁故障的逻辑结构表述及连锁故障发展模式的判别方面具有良好的应用前景。     

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。