计及系统连锁故障风险的电网预防控制

电网连锁故障控制策略一般根据选定的运行条件和故障状态,采用确定性的安全校验方法进行预防控制,忽略了系统中存在的不确定因素,并且人为选定的故障方式难以完全反映系统动态特性.考虑初始故障、继电保护动作等不确定因素的影响,计及故障后元件运行状态变化对后续故障的影响,进行连锁故障的预防控制.建立了基于贝叶斯网络的连锁反应故障概率分析模型,对故障进行筛选和识别.根据系统故障发展过程中连锁故障搜索和分析情况,提出以连锁故障风险最小为目标的预防控制方法.针对IEEE30节点系统的故障演化路径求取预防控制措施,仿真结果表明控制策略能有效降低系统发生连锁反应故障的风险,预防连锁故障的发生.     

基于输电线路脆弱性评估的连锁故障预防控制

针对电力系统中线路故障可能引起的连锁反应故障,提出一种基于线路脆弱性评估的连锁反应故障预防控制方法。考虑系统低电压、频率的变化以及潮流转移的严重度函数,以故障发生的可能性和严重性的乘积作为风险指标对事故链及输电线路进行风险评估,通过线路和事故链的风险指标对各输电线路进行脆弱性评估,以此来量化线路故障后对周围电网的影响以及发生连锁反应故障的风险。并基于优化潮流和原对偶内点算法建立了线路脆弱性的预防控制模型,通过对系统控制变量的优化,有效减小了线路脆弱性大小及发生连锁反应故障的风险,提高了系统运行的安全性。通过在IEEE14节点系统仿真验证了该方法的有效性。     

静态电压稳定预防控制的风险评估

考虑到电力系统运行状态的不确定性对静态电压稳定预防控制的影响,提出了静态电压稳定预防控制的风险评估方法。该方法首先根据关键预想故障发生的概率及其严重性确定出不同的关键预想故障集合;然后针对各故障集合建立了具有全二次特点的静态电压稳定预防控制优化模型,得到相应的预防控制策略;最后对实施不同控制策略后的系统进行静态电压稳定风险评估,根据静态电压稳定风险指标以及预防控制代价确定出合理的预防控制策略。IEEE 14节点系统的仿真分析表明了所提方法的正确性和有效性。     

基于模糊聚类和模糊推理的电网连锁故障预警方法

在连锁故障研究过程中,对其可能给电网带来的风险进行预警可以引导运行人员实现科学决策,从而避免大面积停电的发生。为实现连锁故障的预警分级,首先应用模糊C均值聚类及其修正方法对连锁故障概率进行分级,然后将失负荷、低电压和过负荷指标作为输入变量,构建反映电网静态安全水平的故障严重度模糊规则和隶属函数集,应用模糊推理方法对综合严重度等级进行划分,最后将概率和严重度综合,根据最大隶属度原则确定连锁故障风险预警的等级。以IEEE-RTS79系统为算例评估了不同的初始扰动下电网发生连锁故障后的风险水平,并分析了电网运行状态的差异对连锁故障预警等级的影响,验证了算法的合理性和有效性。     

考虑系统运行状况的电网连锁故障风险性评估

在大规模电网中,由简单故障触发的系统连锁跳闸可能会导致大停电事故。建立了一种新的电网连锁故障仿真模型,对故障在电网中的传播方式、故障关键元件的识别、系统发生连锁故障的风险和损失评估进行了研究。考虑了系统负荷状况、天气条件、继电保护隐藏故障等因素,可以得到某种运行状态下的连锁故障风险指标,并识别不同情况下引发连锁故障的关键线路,通过IEEE-RTS系统和IEEE57节点系统的计算结果对本方法进行了验证。     

考虑系统运行状况的电网连锁故障风险性评估

在大规模电网中,由简单故障触发的系统连锁跳闸可能会导致大停电事故.建立了一种新的电网连锁故障仿真模型,对故障在电网中的传播方式、故障关键元件的识别、系统发生连锁故障的风险和损失评估进行了研究.考虑了系统负荷状况、天气条件、继电保护隐藏故障等因素,可以得到某种运行状态下的连锁故障风险指标,并识别不同情况下引发连锁故障的关键线路,通过IEEE-RTS系统和IEEE57节点系统的计算结果对本方法进行了验证.     

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IEEE118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。     

基于风险评估的电力系统连锁故障协调控制模型

分析连锁故障中预防控制和阻断控制的互补性,从降低大停电风险的角度,建立了基于风险评估的连锁故障协调控制模型。首先,综合考虑线路自身故障、潮流转移、隐性故障以及天气因素的影响,求取连锁故障风险。其次,将协调控制表述成一个基于风险指标的优化问题,并根据故障环节的风险重要度确定阻断控制的实施位置,建立连锁故障协调控制模型。最后,算例分析表明,连锁故障协调控制模型能够有效协调预防控制和阻断控制,并根据不同天气状况给出具有最大性价比的控制方案,该方案相比纯预防控制和纯阻断控制能够有效兼顾安全性和经济性的需求,为防御决策提供重要参考。     

考虑燃煤机组健康度与负荷转移的连锁故障供防控策略

随着能源互联网的发展,大规模间歇性新能源并网为电网运行带来挑战,增加了火电的调峰压力,对燃煤机组运行要求也越来越高。设计了对燃煤机组运行状态进行衡量的机组健康度指标,并在此基础上提出了基于发电机侧的结合预防和阻断的连锁故障防控策略。首先,提出用于评估燃煤机组运行状态的机组健康度指标。基于该指标构建协调系统风险和调度成本的多目标规划模型,采用NSGA-Ⅱ算法计算多目标模型下机组健康度阈值的Pareto前沿,再通过熵权决策法对解集进行评估确定最优阈值。其次,通过比较机组健康度与最优健康度阈值,判断预防阶段或阻断阶段的燃煤机组是否符合负荷转移条件。最后,提出基于燃煤机组健康度的预防控制和阻断控制两种控制策略下的机组负荷调整方案,并以IEEE39系统作为算例进行仿真验证。结果表明,该控制策略能有效地实现电网安全可靠地调度,规避连锁故障的发生。     

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。     

交流系统故障诱发多直流馈入系统换相失败风险评估

换相失败是直流系统逆变器最常见的故障之一,交流侧故障是其最主要的诱因.文中以换相电压时间面积为换相失败判据,在构建换相失败风险评价指标体系的基础上,提出了交流系统故障诱发多直流馈入系统换相失败风险评估方法,计及了多个不确定因素的综合作用.以南方电网2009年夏大运行方式为算例,充分验证了所述评估方法,能有效地探明诱发直...     

考虑运行方式和时变故障率随机评估电压凹陷频次

电力系统的运行状态、线路与母线故障率、线路故障位置等不确定性因素对电压凹陷频次评估有重要影响。传统随机估计法分别假设电力系统运行状态、线路及母线故障率恒定,主观假设线路故障随机分布规律,不能很好地反映实际情况。综合考虑各种不确定性因素,用系统内各机组的发电计划描述系统运行状态;引入天气因子,用线路和母线的时变故障率反映其不确定性;用最大熵原理提取线路故障位置分布规律,不需任何主观假设的不足,评估结果更符合实际。考虑不同运行方式、故障类型、天气条件后,综合评估母线电压凹陷频次。假设3种不同仿真条件,对IEEE-30节点标准测试系统进行仿真分析,结果证明所得到的评估结果更符合实际,评估精度较高,具有一定的理论价值和明显的工程应用前景。     

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...     

敏感设备电压暂降故障水平的多不确定性评估

敏感设备电压暂降故障水平评估的最大困难在于各影响因素的不确定性和评估建模。根据相关因素的内涵和外延不确定特征,对电压暂降强度、设备电压耐受能力、设备故障状态的不确定性进行研究,建立相应的数学模型。在此基础上,基于模糊安全事件隶属函数的建立原则与模糊事件概率计算模型,构建能同时反映各影响因素不确定性的敏感设备电压暂降故障水平评估模型,并对相应算法和评估过程进行较详细的研究。对个人计算机进行评估,结果证明该方法的正确性和可行性,该方法不需专家经验或主观假设,能客观地反映实际情况,并可方便地推广应用于相关领域。     

柔性互联配电系统连锁故障风险评估

为分析柔性多状态开关(FMS)保护隐性故障引起的柔性互联配电系统连锁故障风险,首先介绍其物理结构,随后分析稳态特性、交流馈线故障时的暂态特性,以及FMS的控制保护策略.然后,提出了引起保护误动的不确定因素并对其进行建模,并在此基础上分析了连锁故障形成的机理,建立柔性互联配电网连锁故障风险指标,并提出了基于蒙特卡洛法的概率指标和基于最优切负荷故障后果的计算方法.最后,以改进IEEE 33节点系统为算例,评估了系统连锁故障风险,并分析了故障位置和分布式电源渗透率因素对风险的影响.     

基于随机模型预测控制的数据中心微电网能量优化调度研究

针对数据中心负荷的随机性和可再生能源出力的不确定性,为保证数据中心在实际运行中的稳定性和经济性,提出了一种基于随机模型预测控制的数据中心微电网能量优化调度方法。引入场景分析法描述不确定因素,以数据中心运行成本最低为目标建立优化模型,通过模型预测控制的滚动优化和反馈校正,协调系统内各设备的出力情况,减小数据中心的运行成本,并降低不确定因素对其运行产生的不良影响。以某个典型数据中心微电网系统为例进行仿真分析,仿真结果验证了所提方法的有效性。     

配电线路运行状况分布式监测系统

针对配电线路在异常情况下运行效率低下、配电线路老化等问题,研制了一种配电线路运行状况分布式监测系统。利用监测终端、GPRS无线通讯传输、计算机后台显示,建立了融合配电线路运行状态数据管理、运行状态显示的管理平台,实现对配电线路系统工作状态的监测。运行结果表明,能有效地实时监测并显示线路的运行状况,避免配电线路长时间运行于过负荷状态,对短路和断路状况能及时警示和定位,便于管理人员及时做出处理,缩短了线路故障停电时间,实时性好。     

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。     

Adaptive compensation of persistent actuator failures of nonlinear systems

In this article, adaptive compensation designs are developed for nonlinear systems with uncertainties from the system functions and persistent actuator failures of characterizations that (i) some unknown system inputs are stuck at some unknown fixed or varying values at unknown time instants and (ii) the failure pattern always switches from one to another and the switching does not stop. Such a controlled plant is described by an uncertain time-varying nonlinear system, and some robust adaptive feedback linearization based failure compensation results are studied for closed-loop system stabilization and bounded output tracking for some specific conditions. To improve the tracking performance in the presence of persistent actuator failures, a new adaptive control scheme is developed, using the failure indicator function which contains the failure pattern and failure time in the formulation. Detailed stability and tracking performance are shown. Simulation results are shown to verify the effectiveness of the proposed adaptive actuator failure compensation method.     

对称故障下基于直流电流变化的后续换相失败风险预判及风险等级划分

在换流母线的不稳定电压作用下,高压直流输电系统发生多次换相失败造成的多次功率冲击对电网安全稳定运行影响很大.根据交直流系统实时运行状态对后续换相失败的风险进行预判是工程中迫切需要解决的问题.分析了高压直流输电系统换相失败的基本过程,根据高压直流输电系统准稳态方程推导了逆变侧关断角与直流电流变化的关系,提出一种基于直流电流变化的后续换相失败风险预判方法.选定前次换相失败后关断角重新恢复至参考值的时刻作为预判时刻,通过预估交流电压变化范围评估导致发生后续换相失败对应的直流电流上升区间,划分高压直流输电系统发生后续换相失败的风险等级,再根据预判时刻的直流电流大小确定发生后续换相失败的风险等级.通过PSCAD仿真软件中的Cigre高压直流标准测试模型,验证了所提方法的有效性.