停电防御框架向自然灾害预警的拓展

近年来频发的极端自然灾害充分反映了将停电防御框架向自然灾害预警延伸的必要性。归纳各类自然灾害对电力系统运行可靠性的影响;分析其引发电力系统设备故障的途径;建立各有关环节的数学模型;提炼灾害预警所需要的环境信息。将停电防御系统的信息采集范围拓广到宏观与微观的气象信息与地质信息;根据外部背景信息、实时的运行工况与环境信息,在线估算各类自然灾害对电力设备故障率影响的时空分布;用在线修正的时空概率模型代替离线固定的年均概率模型;在线调整稳定性和充裕性分析中的预想故障表,使风险越大的潜在故障得到越高的关注度;根据灾变演化机理,动态评估电力系统可靠性的风险,实现早期预警;进而使决策支持功能具有对自然灾害的自适应能力。     

山火灾害对电网故障率的时空影响

根据山火造成电力设备故障的途径和机理,建立输电线在山火灾害下的故障率修正模型,提出按电网故障率的时空分布预警防御算法。将山火信息与地理环境及气象信息相结合,预测山火的蔓延行为;动态评估线路闪络概率,预报输电线故障率的时空分布。使风险越大的潜在故障得到越高的关注度,提高电网停电防御系统对山火灾害的预警能力。     

电网雷击故障概率的时空在线预警

分析雷电的实时演化过程对电力设备故障概率的影响途径,理清需要采集的信息,提出电网的雷击故障概率时空变化的预警算法。先根据当前时段的雷电信息,划分雷电分区;再与上一时段的分区相关联,并据此预报未来时段雷电概率在地域上的演变趋势。实现与电力系统安全稳定分析功能的一体化,用时空分布的预报概率代替传统使用的年平均雷击故障率,在线修改安全稳定性分析软件模块中的预想故障表,使概率大的潜在故障得到及时的详细分析。在停电防御系统的实际工程应用中加入了对雷暴灾害的自适应能力,提高了预警水平。     

基于态势感知的电网台风预警防御框架研究综述

鉴于态势感知在电力系统的应用和发展,对基于态势感知技术的电网台风预警防御框架进行研究,以应对近年来频发的台风灾害。基于态势感知的3个阶段对台风预警防御框架的主要研究内容和关键技术进行归纳。在态势要素采集环节对台风预警防御系统需采集的信息进行了拓展和总结。基于所获取的数据,在态势理解环节对电力设备的静态故障率和电网的韧性进行实时评估,以实时感知电网的运行状态。在未来态势预测环节,在预测和修正台风的路径及风速的基础上,对台风灾害下电网的运行风险评估方法进行归纳分析,包括单个故障、群发性故障和连锁故障的风险预测。最后,总结了基于态势感知的电网台风预警防御的整体框架,并对台风预警防御框架的未来发展方向进行展望。     

自适应外部环境的电网安全稳定智能防御系统应用

基于江西自适应外部环境的电网智能防御系统实际运行,结合实际调度运行的案例阐述了智能防御系统的作用。系统实现了电网拓扑关系、地理信息、自然环境信息、电网运行状态信息的多时间尺度多维一体可视化展示。基于灾害机理,系统实现了自然环境引发设备故障的概率量化评估和自适应预想故障集调整。结合雷电、山火实例介绍了考虑自然灾害信息的电网安全预警与辅助决策和相继故障风险评估等功能。最后,介绍了离线研究子系统在编制短、长期调度预案方面的积极作用。     

复合自然灾害下的电力系统稳定性分析

对自然灾害停电防御的研究至今局限于单种类的自然灾害,而未计及复合灾害之间的推波助澜。自然灾害往往会造成群发性故障,为了防御小概率高风险的复合自然灾害造成大停电,需要在线跟踪外部环境的变化并有效预警。为此提出复合自然灾害造成的群发性故障的风险分析思路和框架,一方面建立电网支路在复合自然灾害下的故障率模型并计算其相关风险,另一方面考虑多种自然灾害的交互影响,在线筛选潜在故障,分析运行的安全稳定性,并提供决策支持。     

冰灾对输电线故障率影响的时空评估

将冰灾造成停电灾难的问题解耦为:从冰雪到冻雨,从冻雨到覆冰,从覆冰到电网故障,从相继故障到大停电的过程。冻雨影响输电线故障率的途径涉及冻雨形成的气象规律;线路覆冰的热学规律;断线倒塔的力学规律。归纳在线评估冻雨风险所需信息,根据气象预报信息和微地形信息计算输电线覆冰厚度,根据线路实测信息在线评估输电线故障率的变化,修改安全分析软件所依据的预想事故集。根据潮流转移的电气规律及系统崩溃的动力学规律,建立冰灾停电风险的早期预警模型。     

计及台风的含高渗透率风电大电网多时间尺度防御调度策略

为解决我国沿海地区大规模风电接入电网场景下对台风灾害鲁棒性不足的问题，提出一种计及台风的含高渗透率风电大电网多时间尺度防御调度策略。首先，根据台风气象数据建立台风灾害下可调度风电资源评估模型及典型电网元件故障率模型，生成台风灾害下电网故障场景；其次，考虑台风场景下风电出力及故障情景，提出电网失负荷和电网风险指标量化的电网故障损失及概率，分析电网的风险成本；进一步，根据响应速度及能量时移特性对电网的多源调度资源进行分类，以电网风险成本及运行成本之和最低为目标函数构建多源电网多时间尺度防御调度模型，并应用改进海鸥算法对模型进行求解。最后，通过IEEE-39节点算例结果表明，所提出的防御调度策略能协调源-荷的灵活资源，提高电网面对台风灾害的鲁棒性。     

暴雨影响电网安全的机理及其在线防御技术

近年来,暴雨灾害频频引起停电事故,迫切需要研究暴雨影响电网安全的机理及其防御技术。首先,结合典型灾害案例,从雨闪、内涝、次生地质灾害3方面归纳了暴雨灾害影响电网安全的机理、途径及特点;然后,构建了暴雨引发电网故障的风险评估框架,提出了降雨强度、降雨量、有效降雨量3个关键指标,并设计了分别实施暴雨预测、信息融合、关键指标计算、风险评估的基本流程;最后,提出了一种群发性故障集的筛选方法,以及暴雨灾害在线预警及在线防御的实施方案,指出应统筹协调包括预防控制、紧急控制在内的各种防御措施,建立多时空尺度的综合防线。     

自然灾害下高风险多重故障集快速生成方法

随着电力系统稳定特性日趋复杂、极端自然灾害频发以及社会对电能依赖程度的增长,迫切需要将停电防御框架向自然灾害预警拓展.提出一种自然灾害下高风险多重故障集快速生成方法,将高风险预想故障纳入在线安全分析.在兼顾多类型自然灾害和多地点电气设备空间-电气耦合特性的基础上计算群发故障和相继故障的组合概率,从网架结构脆弱性、电网状态脆弱性和电网事故风险3个维度进行故障后果评价,采用回溯算法实现自然灾害下高风险预想集快速筛选和生成.实际电网的案例分析验证了所提方法的有效性和实用性.     

关于自然灾害下电力系统安全稳定防御方法的评述

输电线路的远距离送电使其频繁受到自然灾害的影响,极端自然灾害会造成电力系统大面积群发故障,严重影响电力系统的安全稳定运行,需要对自然灾害的防御方法进行研究。自然灾害的防御主要有提高一次系统设计标准以避免故障和通过安全稳定控制措施以减小停电损失两种方式。提高设计系统的标准需要较大的经济代价,且无法完全避免大面积输电线路故障。现有研究主要针对自然灾害的安全稳定控制方法进行研究,包括自然灾害防御所需的信息采集、自然灾害下电力系统风险评估以及应对自然灾害的电力系统安全稳定控制方法。为此,对现有自然灾害的安全稳定防御方法进行综述,并指出进一步研究方向,为后续的自然灾害的安全稳定防御方法研究提供参考。     

配电网韧性及其相关研究进展

极端自然灾害的日益频繁发生和由此造成的大规模停电经济损失,使配电网的灾害应对能力得到了广泛关注。为了评估配电网应对极端自然灾害的能力,配电网引入了韧性的概念。在综述配电网与相关工程领域韧性研究文献的基础上,介绍了配电网韧性的概念和内涵,通过与可靠性的对比和与输电网连锁故障的类比,阐述了韧性对配电网的意义。随后,介绍了配电网韧性的评估矩阵,给出了用于规划和调度的韧性定量指标,并提出了提升配电网韧性的规划和调度措施。最后,针对现有研究的不足,指出了当前配电网韧性的关键问题和可能的研究方向。     

电网运行风险评估与定级体系的构建及应用

为解决风险指标体系在工程应用中存在的评估细节反映不足和风险信息不够充分的缺陷,文中提出了一种电网运行风险评估与定级体系。首先,在结构上将风险重新定义为等级、类别、概率、严重程度、原因集和后果集的集合,在类别上将风险分为减供负荷、重载或过载、电压偏移、电网解列、厂站全停和重要用户全停。其次,设计了各类风险发生概率等级、严重程度等级及风险综合等级的定级方法。最后,从信息采集、风险辨识、风险评估、风险定级和风险预警五个环节设计了体系流程,并对该体系的应用效果作了说明。     

基于能量函数的暂态稳定概率分析方法

考虑到系统故障类型，故障位置，故障切除时间以及系统负荷水平的随机特性，传统的确定型稳定分析方法不足以反映系统的这些概率特性，因此概率稳定分析是对传统确定型稳定性分析方法的一种重要补充，文中提出一种基于能量函数的暂态稳定概率评估方法，分析了能量裕度与故障切除时间之间的变化规律，并用一待定系数的函数关系式，通过少数的系统采样来确定其函数关系。同时考虑断路器动作时间的不确定性因素，提出了一种计算故障后系统稳定概率的方法。与传统的蒙特卡罗概率分析方法相比，该方法不需要大量的仿真计算，大大减少了稳定分析的计算量。     

极端灾害下考虑应急转供的配网停电过程仿真方法

提出了新的灾害下配电网故障模拟方法,其中综合考虑了台风灾害对设备运行可靠性影响以及关键负荷最优应急转供策略执行效果。首先,对极端灾害进行时空建模,评估受灾配电网元件和关联馈线停运概率;其次,分析关键负荷复电最优转供路径,形成应急供电拓扑;进一步,设计时序蒙特卡洛仿真流程,模拟气象条件、设备停运和应急转供等不确定因素影响下配电网停电随机动态过程。最后,采用IEEE算例构建灾害场景,证明了所提仿真方法的有效性和实用性。     

极端自然灾害下电力信息物理系统韧性增强策略

电力系统在极端灾害下维持并恢复正常功能的能力取决于其韧性。考虑信息系统与电力系统的相互影响,提出了一种电力信息物理系统应对极端自然灾害的韧性增强策略。首先,建立了电力信息物理系统的极端自然灾害防御框架,展示在信息物理环境下的决策控制技术。在此基础上,提出电网预防分区方法,在预测防护阶段依据故障概率和拓扑连通度进行电网分区。然后,提出支路有功调整方法,用于降低灾害抵御阶段线路开断导致的支路功率越限和系统失稳的风险。针对灾后恢复,提出信息系统和电力系统协同恢复方法,以恢复停电负荷和故障线路。修改的新英格兰测试系统仿真结果表明,所提策略能够有效降低灾害风险,加快信息物理系统的恢复进度。     

极化电流行波方向继电器

电容式电压互感器不能有效传变宽频带的电压故障行波信号,使得传统利用电压故障行波构成行波方向继电器的保护算法不能应用于实际电力系统保护中,为此提出了一种极化电流行波方向继电器。该方向继电器以电压故障行波中工频分量初始极性与电流故障初始行波的波头极性相比较判定故障方向,解决了传统行波方向继电器因不能有效获取宽频带电压故障行...