电力系统安全稳定综合防御体系框架

提出了电力系统安全稳定综合防御体系的框架.从一般安全理念出发,电力系统安全稳定综合防御体系可由电力系统安全保障体系(即主动安全体系)和电力系统稳定控制系统(被动安全体系)构成.电力系统安全保障体系(主动安全)是指提高电力系统安全性和可控性的措施;电力系统稳定控制体系(被动安全)是指保证电力系统受到扰动后的安全性和稳定性的措施.电力系统安全保障体系(主动安全)可分为三道防线:第一道防线是坚强的电网结构,为电力系统安全奠定坚实基础;第二道防线是最优的自动控制系统,提升电力系统的安全运行水平;第三道防线是安全的运行方式,保证电力系统运行在安全水平.电力系统稳定控制体系(被动安全)就是传统的电力系统安全稳定三道防线,第一道防线是快速切除故障元件,防止故障扩大;第二道防线是采取稳定控制措施,保持系统稳定运行;第三道防线是系统失去稳定时,防止发生大面积停电.     

计及通信信息安全预警与决策支持的停电防御系统

随着以特高压互联为骨干网的坚强智能电网的发展,以及能源互联网的兴起,传统的电力系统和通信信息系统融合已成为一种必然。通信信息系统的异常(包括自然故障和恶意攻击)给电网安全稳定运行带来的影响也已显现,而且会越来越大。因而在进行电网的停电防御时,必须计及通信信息安全的影响。文中提出了通信信息三道防线的概念,并实现了能对通信信息风险进行预警、对通信信息故障进行决策支持的通信信息安全防御系统;提出了电力和通信信息融合的电力系统停电防御架构,以及计及通信信息安全预警与决策支持的停电防御系统的实现方法。算例表明,计及通信信息及其风险后,将会提高电网停电防御系统的控制措施的有效性、可靠性及经济性。     

时空协调的大停电防御框架:（二）广域信息、在线量化分析和自适应优化控制

在静态和动态信息的集成平台上,将安全分析功能从静态提升为动态,实现时空协调防御框架。为此,讨论信息的可靠性和动态数据采集点的优化布置;将实时信息和数值仿真结合,实现动态数据的深层挖掘。其核心功能是动态安全的定量评估技术,包括电流、功角、电压、频率的稳定裕度和低频振荡阻尼的评估,以及相应的灵敏度分析和稳定域估计。在此基础上,就可以按风险的概念实现在线预警、自适应优化的预防控制、继电保护、紧急控制、校正控制和恢复控制等各道防线的决策。     

自然灾害下电网运行风险控制策略探讨

停电防御框架向自然灾害预警延伸已成为广泛共识。自然灾害演化的时空分布特征及其诱发电网故障的不确定性,迫切需要将基于确定性准则的安全稳定分析向电网运行风险评估拓展,将基于电力系统安全稳定控制技术导则确定性场景的三道防线控制向基于动态故障场景的风险控制延伸。针对自然灾害下电网运行风险如何在线防御的问题,总结了当前自然灾害下电网输电元件故障概率特征及其评估技术以及自然灾害下安全防御的困局与应对现状。分析了包括设备保护在内的电网安全稳定各道防线的风险控制代价特征。提出了适应灾害下概率及损失变化特征的风险控制策略。该策略既可实现预防控制与紧急控制间防御门槛的自动设置,又可获得降低电网实际运行风险的在线预防控制优化措施。     

南方电网综合防御系统融合多专业技术策略

电网综合防御系统作为调度控制中心的重要技术支撑手段,其技术难度大,且涉及专业众多, 国内外对该领域的研究尚处于起步阶段。总结了3年来在南方电网综合防御系统工程建设过程中遇到的多专业技术融合问题及其对策。首先以状态估计与直接法稳定分析的连通问题为例,说明综合防御系统融合多专业技术的必要性;其次对于综合防御系统的系统建设问题,从三道防线的角度提出运行方式专业和自动化专业需要在技术上进行融合,并给出了EMS与安全稳定分析融合的过程。最后,对于综合防御系统的架构问题,提出应从多专业技术融合的角度、并基于我国的国情选取分离式的架构。     

南网安稳综合防御系统方案研究通过验收

南方电网将在现有的电网三道防线基础上，建立全方位、时空协调与优化的安全稳定综合防御系统。2007年10月16日，2007年重点科技项目“南方电网安全稳定综合防御系统方案研究”通过了专家验收。[第一段]     

南方电网综合防御框架的构思

针对南方电网复杂的交直流混合输电的特点,构思时空协调的停电防御框架。在广域信息平台、在线量化稳定分析和自适应控制决策等环节上,提升防御灾变的功能,即从静态到动态范畴,从离线到在线,从定性到定量,从固定设置到自适应优化;其中特别强调相继故障的风险预警和多方面的协调。其创新点和工程应用还包括：在没有数学模型的支持下,评估实测时间响应曲线的轨迹稳定裕度;非自治非线}生系统的特征根分析技术;高维受扰轨迹之间的相似度指标,及以其为基础的模型识别技术;将气象和雷电等非电力信息整合到停电防御框架中,对相继故障的风险进行仿真和预警;基于风险管理概念的协调控制。     

电力系统连锁故障多阶段动态博弈防御模型

近年来,国内外发生了多起连锁故障引起的大停电事故,阻止连锁故障发展、避免大停电事故发生对保障电力系统安全稳定运行具有重要的现实意义。为了防御由连锁故障引发的大停电事故,提出一种考虑参与人有限理性的连锁故障多阶段动态博弈防御模型。基于故障方的有限理性假设和故障方行动的关联性假设,综合考虑元件自身故障、外界环境、潮流转移和隐性故障等因素对元件停运概率的影响,提出基于实时运行条件的元件停运概率表征有限理性的故障方不完美的选择能力;根据可掌握的事故状态信息,提出潮流转移严重度和系统失负荷严重度表征故障方追求自身利益的意识;并进一步基于风险分析方法,生成故障方的策略集合。从风险理论的角度出发,将运行风险作为收益函数,用于定量评估防御方行动的有效性。最后,以IEEE39节点系统为例,验证了该模型的合理性。     

湖南电网安全自动控制系统的建设和发展

为了提高电网安全稳定运行水平,湖南电网在SCADA/EMS平台上建成和不断发展了安全自动控制系统,包括自动稳定控制(ASC)、自动发电控制(AGC)、自动电压控制(AVC)三大功能.本文总结了三大自动控制系统(3A)的建设和运行经验,并提出了进一步完善和优化三大自动控制系统的建议.     

面向智能电网的安全防护体系

对“三道防线”的安全防护体系进行了论述,通过对智能发电、变电、输电、调度、通信及广域测量等智能电网支撑技术的分析,对智能电网新技术条件下“三道防线”进行了扩展。智能预防控制通过“风险预警、预测校核”方式在线优化电网运行方案,将防御体系进行有效的“关口前移”;智能紧急控制通过“在线计算,实时控制”方式实施全局闭环控制策略,电网维持稳定运行能力得到增强;智能恢复控制通过“预设方案、滚动优化”方式加速电网恢复过程,有效减少停电时间和经济损失。     

电网大停电回顾及其警示与对策探讨

现代大电网已成为国民经济的支柱产业之一,电网大停电事故会造成巨大的损失.介绍了国内外已发生的电网大停电事故的概况以及目前对大停电的认识,并通过数个典型案例探讨了大停电的机理,从技术和安全管理两个角度进行了反思,结合南方电网的实际情况给出了防范大停电的相关措施建议.     

电网事故的回顾与分析及对电网调度管理的建议

回顾了我国各个时期电网的发展情况，通过分析北美、西欧和我国典型的电网事故，总结了大电网建设与发展时期电网事故的特点，指出大区联网不宜形成交流大环，无功功率需实现分网分区平衡，电网调度管理需与电网安全运行要求相适应，电网安全措施需与电网发展相适应，并建议开发电网自动安全系统，以减轻大电网大面积停电事故造成的危害。     

基于静态安全域的交直流混联大电网关键线路辨识

特高压直流输电系统的相继投运导致电力系统运行特性改变,交直流混联大电网的薄弱环节将出现变化。为辨识出交直流混联电网中的关键线路,避免大停电事故的发生,提出一种基于静态安全域的交直流混联电网关键线路辨识方法。采用静态安全域分析方法构建交直流混联电力系统的静态安全域,考虑交流线路潮流越限与直流逆变站闭锁判据,结合支路潮流模型,提出适用于交直流混联电力系统的静态安全裕度计算方法。以静态安全裕度为指标,给出交直流混联电力系统的关键线路辨识流程。最后使用江西电网实际电力系统进行仿真分析,结果验证了所提方法的合理性和有效性。     

大停电自组织临界特征的若干问题探讨

对电力系统大停电的自组织临界特性的若干重要的问题进行了详细的讨论，包括大停电发生规模的幂率分布特征，分形特征及1/f噪声特征。该文利用国内的一些资料数据对我国电力系统的大停电的概率分布进行了回归分析，并在国内外研究工作的基础上从大停电持续时间分布的角度，对大停电的1/f噪声特性进行了近似证明，其结果和Bak等人在理想沙堆模型上得到的结果基本一致。     

大电网继电自动装置的隐藏故障、脆弱性和适应性问题

市场环境多变和不确定因素增加,特别是几次大停电以及信息技术进步的影响,对继电自动装置提出了一些新的要求。介绍了当前自动化信息化主要的研发热点：开发快速同步监控装置、加强动态安全评估的预防性控制、某些变电站间隔级单元信息纳入EMS管理。为解决涉及继电自动装置的隐藏故障监视、电力系统脆弱性分析和适应性控制等问题．以及当前出现的新型系统监视保护和动态分析预测进行了分析和讨论。     

大规模高压交直流混联电网安全监控方案探讨

讨论了大规模高压交直流混联电网安全问题的特性、电网安全三道防线的功能和相互关系以及电网的安全控制策略。根据对电网大停电事故过程的调研以及对电网故障的仿真计算结果,讨论了电网现有安全防御系统存在的问题以及大规模高压交直流混联电网对新一代电网安全防御系统的需求。在上述工作的基础上,提出了构建大规模高压交直流混联电网安全监控系统的新方案。该方案的功能涵盖了电网常态调控以及紧急状态安全控制2个方面,是一个智能化的综合性电网安全控制系统方案。     

我国电力系统停电事故自组织临界性的研究

基于自组织临界性及分形的思想,通过分析1981—2002年我国电网重大停电事故,揭示了我国电网停电事故的自组织临界性特征,并构建了全国电网及东北、华中和西北区域电网停电事故的标度-频度模型。通过研究如何用沙堆模型来描述电力系统的自组织临界性,提出了先建立各网省局等规模稍小电网的实时动态沙堆模型从而形成一个沙堆群的模型来模拟整个全国电网的设想。     

从美国大停电分析市场下电力系统安全稳定问题

首先分析了电力市场下电力系统运行的安全稳定风险;其次从美国历次大停电事故出发,分析了美国电力市场化改革对电力系统安全稳定性造成的影响;最后将电力市场环境下涉及到处理电力系统安全问题的方法归为安全稳定控制、阻塞管理、可用输电能力、安全定价等四个方面,提出了一种市场下处理电力系统安全稳定问题的方法。     

电力信息物理融合系统环境中的网络攻击研究综述

电力信息物理融合系统(CPS)借助大量传感设备与复杂通信网络使现代电力系统形成一个实时感知、动态控制与信息服务的多维异构复杂系统。信息流交互使得电网面临更多潜在威胁。近年来频发的网络攻击影响电网稳定运行事件敲响了电力系统安全的警钟。目前,国内对电力CPS网络攻击方面的研究尚处于起步阶段。文中首先提出了电力CPS领域中网络攻击的定义,从通信网络覆盖范围和网络攻击目的对攻击行为进行分类;其次,从发、输、配、用电侧4个环节归纳和分析了电力CPS网络攻击典型场景;最后,对国内电力CPS网络攻击研究现状进行了总结与展望。