隐性故障对小世界电网连锁故障的影响分析

为了研究复杂电网连锁故障的传播机理,文中在综合考虑电力系统中过负载故障和隐性故障的基础上,构建了一种基于复杂网络理论的电力系统隐性连锁故障概率模型。该模型假设过负载邻接节点中负载率变化最大的节点和每轮连锁故障中负载波动最大的节点均为隐性故障可能发生节点。将该模型在IEEE 300节点网络和Watts-Strogatz网络上进行仿真,仿真结果表明:电力系统隐性故障加剧了故障的传播范围,并且故障传播的范围将随着Watts-Strogatz网络边重连概率的增大而显著增大。最后,指出减小隐性故障的误动概率、降低小世界电网的随机连边概率、防止电网向随机网络演化,是抑制隐性故障在连锁故障中传播、提高电力系统安全性的有效途径。     

基于脆性风险熵的复杂电网连锁故障脆性源辨识模型

复杂电网连锁故障是引发系统大停电的主要原因,其实质是脆性源被激发后系统脆性的传播过程。为研究复杂电网大停电的机理及防御措施,同时找出电网的薄弱环节,提出了一种基于复杂系统脆性理论的连锁故障脆性源辨识模型。模型从电力系统本身具有的脆性出发,用潮流熵来衡量电网所处的状态,通过脆性关联及熵增分别从元件和宏观上阐述连锁故障的传播机理。提出了脆性源的辨识方法,并综合元件脆性关联度的分析给出了对连锁故障影响较大的系统薄弱环节的判定流程,通过对连锁故障过程的模拟,用脆性风险熵来评估元件退出运行对电网状态的影响及造成的负荷切除,为连锁故障防御策略制定提供依据。以甘肃电网为例验证了模型的有效性和可行性。     

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。     

基于潮流熵的电网连锁故障传播元件的脆弱性评估

为研究电网连锁故障机理,同时判别出连锁故障传播过程中的关键脆弱元件,从熵的基本原理出发,结合过负荷与断线扰动下潮流的分布特性,提出了基于潮流熵的脆弱元件评估模型。通过对新英格兰10机39节点系统的模拟计算,节点单位过负荷扰动下,节点的潮流分布熵越小,越容易导致系统支路越限,节点越脆弱;支路受"发电机—负荷"节点对的潮流冲击越大、支路潮流转移熵越小,支路越脆弱,在连锁故障中起到关键传播作用;与基于介数、风险等方法的脆弱元件判别结果相比,基于潮流熵的脆弱元件评估模型物理意义明确,计算速度快,脆弱元件集符合实际情况。     

复杂电网连锁故障模型评述

在复杂电网中,由微小扰动触发的电力系统连锁故障会导致电网大面积崩溃的灾难性后果,对连锁故障的理论建模是研究复杂网络连锁故障的基础和关键.文章在探讨电网连锁故障机理的基础上,分别从电力系统角度和复杂网络理论角度介绍和评述了已有电网连锁故障模型,分析了预防和控制连锁故障的几种可行方法,指出在进行连锁故障的预防分析时,对网络脆弱性的分析与评估是关键,而对故障传播的控制,多智能体系统可能是一条有效途径;并指出了今后值得注意的几个研究方向.     

考虑电网承载结构的连锁故障模拟与防御策略

提出基于复杂网络和信息熵理论的电网承载结构模型,定义线路承载能力、承载系数及全网电气结构承载熵等指标,研究其与电网自组织临界性的定性关系。通过IEEE 118节点算例仿真揭示了承载结构能够实时反映电网结构与运行状态的变化情况,承载熵变化与负荷损失变化之间具有宏观关联性。在此基础上,提出同时在故障过程中优化控制和电网发展过程中规划建设的双层连锁故障防御策略,并建立加入防御策略的连锁故障仿真模型。采用某省实际电网进行连锁故障仿真,验证了所提指标的合理性,并通过对比加入防御策略前后大停电累积概率分布曲线验证了防御策略的有效性。     

基于复杂网络的电网连锁故障模型研究综述

电网连锁故障建模可以有效地分析复杂电网连锁故障的动力学行为及故障传播机理。文中从复杂网络理论角度总结了现有的电网连锁故障模型,以及近年来的研究发展状况,详细介绍了相隔中心性模型、Motter-Lai模型、有效性能模型、加权网络模型、时变模型等模型的建立过程及其在电网连锁故障机理研究中的应用。最后,在讨论了这些模型局限性的基础上,提出了复杂网络理论在智能电网建模研究中应用的发展方向。     

基于脆性风险熵的电力系统连锁故障预测

为研究电力系统连锁故障机理并对连锁故障传播路径进行辨识,从复杂系统的脆性角度出发,提出了线路之间脆性风险熵的计算方法,选择与故障线路脆性风险熵较大的线路作为下一级故障线路,提出了基于脆性风险熵的电力系统连锁故障预测模型。连锁故障的实质是电力系统中脆性源被激发后的脆性传播过程,随着故障的传播,元件间脆性风险熵呈增长趋势。新英格兰39节点系统的仿真结果表明,脆性风险熵的变化趋势可以为运行人员制定防御策略提供量化参考。     

计及大规模风电并网的交直流电网连锁故障熵特征研究

随着风电并网容量的不断提升和网内直流输电工程的日益增多,大量的电力电子化设备接入使得系统发生连锁故障模式以及演化过程出现了一些新的特征.从影响因素和发展过程等方面对比分析了电网传统连锁故障相继开断过程和计及大规模风电并网后的连锁故障过程的差异.在传统连锁故障潮流熵分析方法的基础上,引入了在相继开断中可能导致风机故障脱网...     

基于电网状态和结构的连锁故障预测

电网连锁故障可能导致大规模停电并造成严重后果,在故障初期对后续故障进行预测有助于对大停电事故的预防。在分析了典型连锁故障的发展过程的基础上,建立了完整的支路静态能量函数的模型,构建了映射潮流变化的能量指标。结合反映电网结构脆弱性的电气介数,计及前后故障之间的累积效应,提出了反映电网故障后状态变化和结构变化的综合性裕度指标预测连锁故障。仿真结果能够搜索出较严重的连锁故障模式集,验证了该方法的合理性、有效性。     

基于CCA分析法电网连锁故障分析

通过以往大停电事故分析不难发现,其事故本质为源故障发生后,后续局部调整失败导致的连锁故障传递使电网运行环境恶化,最终引发大停电事故。基于CCA(cause consequence analysis)分析方法,依据电网拓扑结构和控制设备基本特性对电网的连锁事故的原因以及控制失败后可能引发的后果进行了分析,对电网故障的动态传递过程给予了较为直观的揭示和说明,并利用该方法对2011年美墨大停电事故进行了实例事故分析,验证其适用性,为大停电事故分析提供借鉴。     

基于最优负荷削减的小世界电网连锁故障模拟

现有小世界电网连锁故障模型中,故障严重程度的评价指标不能很好地考虑故障后系统运行情况,且计算方法过于简化,为此,提出以最小失负荷百分比作为连锁故障发生后评价故障严重程度的指标,并运用基于直流潮流的负荷削减最优化模型计算最小失负荷量,从而对基于节点电气介数的连锁故障模型的模拟过程进行改进.系统受到攻击后,该方法通过重新调度系统中的发电功率来消除系统约束违限,在无法避免负荷削减时使负荷削减量最小.算例结果验证了该方法的有效性     

基于协同学思想的电网连锁反应故障预防模型

给出了电力系统连锁反应事故预防的协同学思想,建立了连锁反应的故障预防模型。该模型引入了反映系统运行点距离自组织临界状态远近程度的系统连锁反应风险系数和表征系统支路之间关联程度的支路连锁反应风险系数。比较了连锁反应故障模式搜索过程和手机汉字输入法的设计思路,提出了基于混合法的连锁反应故障模式搜索方法。搜索结果表明,采用上述模型可比较不同运行方式下系统连锁反应故障的威胁程度,且模型的求解过程可作为预防单一连锁故障模式的依据,验证了该模型在防止电力系统大停电方面的有效性和可行性。     

考虑电网运行状态和结构关联的连锁故障序列预测

针对传统连锁故障考虑因素单一的不足,该文提出一种综合考虑电网运行状态和网络结构的连锁故障预测方法。首先,根据系统运行状态,建立潮流相关的线路故障概率模型和基于Markov方法的隐性故障模型;其次,基于复杂网络理论,提出网络电气结构和保护关联区间,建立故障级间的结构关联模型;最后,兼顾故障后系统运行状态和网络结构的变化,提出连锁故障预测方法,从而辨识出最易受初始扰动影响的下级故障及其影响范围,使预测结果更加符合电网实际运行情况。基于IEEE 30节点系统仿真结果验证了该方法的有效性和实用性。     

智能电网中交互级联故障传播的影响因素分析

级联故障是导致智能电网大停电事故的重要诱因。由于智能电网是物理连续的电力系统和数字离散的通信网络的相依网络,不仅继承了电力系统的自组织临界性,还受到网络攻击威胁。以复杂网络理论为基础,构建了基于节点攻击的级联故障模型,其中级联故障在2个网络之间交互传播,遵循马尔科夫过程。此外,基于智能电网的系统特性约束,提出一个结合电力潮流容量和通信能力容量的系统容量模型,并结合电力系统孤岛运行特性指标,研究多种因素对相依网络级联过程的影响。仿真结果表明,多种因素对相依网络的鲁棒性和生存性产生不同程度的影响,据此可以为制定减缓智能电网级联故障的策略提供参考。