考虑故障不确定性和保护动作性能的电网连锁故障模式搜索

电网连锁故障可能导致大规模停电事故并造成严重后果.由于电网的故障模式较多,故障参数(包括各种连续参数和离散变量)形式各异,且搜索连锁故障需要模拟保护动作性能和紧急控制措施,因此连锁故障模式的搜索和后果分析十分困难.文章综合确定性和概率分析方法的优点,提出了利用混合方法搜索连锁故障模式,由人工指定系统的原发性短路故障,随机抽样确定故障参数和保护动作的特性,考虑多种紧急控制措施和由于故障线路切除后潮流转移造成的过负荷保护动作,交替执行稳定和潮流计算,自动快速筛选出后果严重且较易发生的连锁故障模式.对IEEE-RTS系统的计算结果显示了本文方法具有良好的在线应用前景.     

基于运行可靠性和结构重要度的连锁故障预测

基于运行可靠性理论和多属性决策理论,综合考虑当前系统运行状态和线路重要程度的基础上,提出了一种反映电网状态变化和结构变化的连锁故障预测方法。此方法引入考虑了外界环境因素的线路综合停运概率模型确定线路故障概率,并结合线路结构重要度构建了连锁故障综合预测指标。采用离差最大化的灰色关联度算法综合考虑线路结构重要度。通过对IEEE30系统仿真,搜索出了较严重的连锁故障模式,验证了该方法的有效性。     

采用图论的电网连锁故障模式搜索方法

针对电网的连锁故障,提出了一种基于图论的模式搜索方法。根据实时的网络拓扑结构和潮流运行方式,建立系统潮流状态图。在供电通道包含的支路中确定初始故障,利用图论方法,搜索下一条可能的开断支路。搜索过程中考虑保护动作不确定性的影响,并交替进行潮流和稳定计算,以保证搜索结果的合理性。该方法实现对电网连锁故障快速全面预测搜索,且对具有相同潮流状态图的潮流运行方式,只需根据通道潮流变化对搜索到的连锁故障模式进行局部的修正就可满足要求,大大降低连锁故障模式对潮流状态的敏感度。对IEEE 10机39节点系统进行分析计算,结果验证了该算法的有效性和实用性。     

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。     

应用贝叶斯网络的连锁故障模式识别

电网连锁故障的演变是一个随机过程,而大部分线路断线故障都可以用断路器的开断进行描述.贝叶斯网络能够灵活描述不确定信息,并能进行不确定性推理.以贝叶斯网络理论构建系统实时网络拓扑并计算故障概率,同时引入能够反映电力系统运行状态的支路静态势能函数来综合构建出风险指标,进行连锁故障模式识别.以IEEE-30母线系统进行算例分析,仿真结果能够搜索出各种连锁故障模式集,并能反映出各个模式的严重程度,验证了该方法的合理性、有效性.     

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。     

基于关键线路识别的电力系统连锁故障风险评估模型

针对现有模型的不足,提出了一种新的电力系统连锁故障风险评估模型。该模型从元件过负荷、继电保护隐性故障2个方面定义了连锁故障概率:以故障发展过程中出现的母线低电压、线路过负荷、电力系统失负荷来衡量连锁故障带来的后果。在不违背连锁故障发生机理的前提下,将支路的结构传输重要度与反映电网实时运行状况的线路故障发生概率相结合,给出了连锁故障中关键线路识别的重要判据,根据关键线路排序结果合理选择下一个故障环节,加快了连锁故障模式搜索速度。最后对IEEE 10机39节点系统进行仿真,仿真结果证明了本文方法的有效性。     

考虑线路停运率的电网连锁故障风险评估

风险指标能够综合事故的可能性和严重性,可用来预测电网的连锁故障序列.传统风险评估中的可能性指标仅考虑了线路故障率,而线路过载停运是导致电网连锁故障的重要原因之一.为考虑电网中的复杂不确定性,根据线路故障、线路不正常工作时引起保护动作、环境因素和人为误操作3个方面来确定每条线路的综合停运率.以线路综合停运率作为连锁故障的可能性指标,结合严重性指标进一步建立了考虑线路停运率的电网连锁故障风险评估模型.对WSCC-9节点系统和某地方电网采用该方法进行仿真,结果证明该方法正确、客观,具有一定的工程应用价值.     

基于循环完善法和树状结构事故链的电网连锁故障研究

首次提出了运用循环完善搜索模式和树状结构事故链图形化表达法来分析电网的连锁故障。循环完善搜索模式可以使连锁反应事故集不断地充实完善,使电网连锁故障的全面预测搜索成为可能,进而可为运行人员及早采取正确的决策措施提供技术支持。另外,首次提出的树状结构事故链图形化表达法主要借鉴故障树分析法对树状结构事故链进行分析,可以直观地表达连锁故障事件的发展路径和最终结果,符合电网连锁故障的发展逻辑,该方法可以方便地求取导致连锁故障事件的最小割集、最小割集的发生概率以及由初始故障引发连锁反应事故的概率和各最小割集在此连锁反应事故中的重要程度,从而可以很好地反映电网的脆弱性,算例演示表明该方法具有良好的应用价值。     

基于历史故障记录数据的电网连锁故障规模概率分布研究

连锁故障规模的概率分布描述了电网连锁故障的传播特点,是衡量电网发生大规模停电故障概率的有效方法之一。针对历史故障统计数据进行计算,是传统电力系统可靠性评估方法之一。将其与分支过程模型结合,用于区域电网的连锁故障分析。采用某区域电网14年历史故障数据为样本数据,针对多种概率模型进行比较分析,提出采用波雷-坦尔分支过程模型计算该区域电网连锁故障规模的概率分布,并采用误差分析研究了波雷-坦尔模型应用于实际电网风险管理的有效性和可能性。结果表明,波雷-坦尔模型能够很好地估计线路故障规模的概率分布。在相同置信度要求下,基于波雷-坦尔模型估计故障概率分布所需样本数据比直接根据实际故障数据计算所得概率分布所需样本数据降低一个数量级。     

电网连锁故障防治策略初探及连锁过载识别方法研究

本文就电网连锁故障的防治问题以相继开断为原则分别对相继开断预想事件的预测策略以及防治策略进行了初步探讨。针对电网连锁过载的识别,讨论了两种补偿法并对这两种方法的应用前景进行了讨论,认为追加电流源补偿法更适合于电网连锁过载的识别,然后进一步导出了追加电流源补偿法在保持网络准确参数条件下的补偿系数,并通过算例演示证明了该方法的有效性。     

基于遗传算法的连锁故障快速模拟及应用

目前,中国电网已进入跨大区互联,超、特高压交直流混合输电的快速发展时期,电网复杂程度急剧增加,发生连锁故障以致引发大面积停电事故的风险逐渐增加。文中在现有连锁故障算法研究的基础上,提出一种基于遗传算法的连锁故障快速模拟算法。该算法应用遗传算法理论,考虑系统运行条件影响,通过模拟基于自然选择的生物进化过程,搜索电力系统连锁故障风险较大的路径,模拟系统在不同初始状态下的可能连锁故障。实际算例表明,该算法可快速模拟电力系统连锁故障,发现系统薄弱环节并发出故障预警,从而进一步为连锁故障阻断对策制定及电网调度提供辅助支持。     

基于开关变位信息的电网可疑故障元件集识别方法

根据现有的电网故障诊断过程，提出在建立系统元件的开关变位次序图的基础上，采用变位开关附近的改进深度优先搜索法确定停电区域。通过计算变位开关的拒动级别将可疑故障元件依故障概率的大小按顺序排列，进一步提高了故障诊断速度。对开关变位信息在传输过程中发生畸变的情况进行了分析，给出了相应的停电区域搜索步骤。对于电网的单一故障、多重故障以及存在保护和开关多次不正确动作的严重故障，该方法均能快速准确地定位停电区域，并给出精简后的可疑故障元件集。     

兼顾电压稳定和连锁故障触发的电网预防策略研究

从目前国内外停电事故情况来看,预防因连锁故障导致的大停电事故是电力系统研究中的重要内容。针对电网连锁故障前期的连锁跳闸现象,提出一种兼顾电网电压稳定和连锁故障触发的预防控制方法。该方法利用电网对于连锁跳闸的安全裕度指标和电压稳定指标,给出了综合的目标函数。该函数的目标在于保持电网对连锁跳闸具有尽可能高的安全裕度水平的同时,还具有尽可能高的电压稳定水平,然后结合电网实际情况给出了各种约束条件,确定了完整的用于预防的优化模型。利用该模型并结合粒子群优化算法给出了详细的算法求解,并在IEEE39节点系统上进行算例分析,算例仿真结果证明了所提出的预防模型的可行性和有效性。     

配电网重复多发性停电风险辨识方法

该文提出了一种针对配电网重复多发性停电的风险辨识方法。首先,界定了配电网重复多发性停电的频率,提出基于停电发生概率和停电严重程度的重复多发性停电风险预警指标。为准确刻画已发生停电次数对重复多发性停电预警指标的影响,提出重复多发性停电影响因子,用于修正预警指标。分别采用装备水平、运维水平和网架结构水平指标刻画重复多发性停电发生概率,采用停电负荷重要程度、历史停电投诉信息、停电影响用户数指标刻画重复多发性停电损失严重程度,基于层次分析法（analytic hierarchy process,AHP）和熵权法确定各影响指标的主、客观权重,最终实现配电网重复多发性停电的风险预警评估。根据量化评估结果,即可辨识出重复多发性停电风险较大的线路。以某省电力公司3条10 kV线路为例进行了算例分析,算例结果表明,所提指标和方法能够有效评估配电线路重复多发性停电风险,并辨识出风险较高的线路。     

结合可中断合同交易的电力系统随机生产模拟

提出了一种结合可中断电力合同交易的电力系统随机生产模拟方法,其中把可中断电力等效为具有随机停运特性的灵活发电资源.考虑了可中断合同定价模型与合同交货时段系统边际运行成本之间的相关性问题,并采用一种迭代协调算法来加以解决.该方法可用于分析可中断电力合同交易对于系统发电可靠性和经济性的影响,以及考虑系统需求不确定性和发电机组故障的可中断电力合同的系统决策.算例仿真验证了该方法的有效性,并且表明在不确定环境下要求以尽可能小的成本来保证系统适当可靠性水平时,可中断电力合同交易具有重要应用价值.     

电网连锁故障分析方法评述

由于近年来世界范围内发生了不少大停电事故,这些事故多表现为连锁故障,因而电网连锁故障的研究日益受到重视。国内外的研究人员就此从多个角度提出了各种分析方法以及数学模型来研究电网连锁故障的发生、发展机理及其表现形式。本文对这些研究成果分为如下四类进行了评述①模拟物理过程的模式搜索法;②模拟物理过程的宏观评估法;③简化物理过程的宏观复杂系统理论法;④简化物理过程的宏观复杂网络法。文章的最后对今后可能的研究方向进行了展望,指出应该考虑连锁故障发展过程中安全自动装置动作这一类更加复杂而普遍的行为以反映真实的连锁故障发展过程,在计算资源受限的条件下,可以从相继开断的角度来考虑连锁故障的分析和预防;复杂系统理论方法应尽可能地利用反映电网实际连锁故障过程的样本数据以避免简单建模和真实物理过程之间误差;复杂网络法可以考虑和模拟物理过程的方法紧密结合以更真实地反映电网的结构脆弱性。     

Double branch outage modeling and simulation: Bounded network approach

Energy management system operators perform regular outage simulations in order to ensure secure operation of power systems. AC power flow based outage simulations are not preferred because of insufficient computational speed. Hence several outage models and computational methods providing acceptable accuracy have been developed. On the other hand, double branch outages are critical rare events which can result in cascading outages and system collapse. This paper presents a double branch outage model and formulation of the phenomena as a constrained optimization problem. Optimization problem is then solved by using differential evolution method and particle swarm optimization algorithm. The proposed algorithm is applied to IEEE test systems. Computational accuracies of differential evolution based solutions and particle swarm optimization based solutions are discussed for IEEE 30 Bus Test System and IEEE 118 Bus Test System applications. IEEE 14 Bus Test System, IEEE 30 Bus Test System, IEEE 57 Bus Test System, IEEE 118 Bus Test System and IEEE 300 Bus Test System simulation results are compared to AC load flows in terms of computational speed. Finally the performance of the proposed method is analyzed for different outage configurations.