面向台风气象的电网运行风险态势感知方法

台风灾害的频发导致电网大规模停电事故,给国民经济带来巨大损失,为评估电网应对台风天气的能力以及辨识电网在极端气象下的风险态势,基于态势感知技术,提出面向台风气象的电网运行风险态势感知方法,建立了台风下电网实时运行风险指标体系。首先,态势觉察阶段以台风气象数据、电网结构参数、地理数据构建风场模型;其次,在态势理解阶段提出基于时变风速的贝叶斯网络,建立考虑风速和断线故障导致潮流转移的电网时变风险传播模型,并采用拉丁超立方抽样的蒙特卡洛模拟法,通过最优直流潮流进行态势理解,然后提出态势呈现指标体系,以实现线路风险态势、负荷水平态势、电网韧性态势的呈现和预测。采用IEEE-RTS 79标准节点算例进行仿真,结果表明面向台风气象的电网运行风险态势感知方法及指标能够有效评估电网运行风险态势。     

基于信息融合的电网运行风险态势感知技术应用研究

电网的安全运行对经济社会的发展稳定至关重要,为了提高电网运行的风险管控力度、提升故障预判水平、解决电网运行中存在的关联故障感知不足、降低电网数据在传输过程中存在延时等问题,切实保障电网的稳定安全运行,提出基于信息融合的电网运行风险态势感知技术。通过电网故障态势感知平台的故障感知预测、故障检索、故障处理及故障点排查等功能,基于电网运行安全态势的评估指标,分别引入专家系统、神经网络和模糊理论对电网运行风险态势进行预测和信息整合,实现了对电网运行中故障的预判及故障点的准确排查,消除了运行过程中的故障排查薄弱环节和潜在风险,切实提升了电网运行的稳定性。     

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。     

基于态势感知的智能配电网运行状态评估

围绕智能配电网的态势感知关键技术,综合考虑安全性、供电可靠性和经济性,提出了基于态势感知的智能配电网运行状态综合评估方法。研究基于量测系统的态势要素采集方案,对配电网运行状态进行实时评估和态势理解,进而基于负荷的超短期预测进行态势预测,并建立了配电网运行状态评估指标体系,从不同层次、不同角度反映系统当前与未来时刻的运行状态以及故障发生后系统所面临的风险,并通过IEEE 33节点配电系统对所提出的方法进行验证。结果表明,该方法可准确反映配网的运行状态,判断系统态势发展的趋势,为配电网安全运行提供一定参考。     

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。     

基于分布式光纤的电网台风灾害预警方法研究

台风引发输电线路不同程度的运行故障,其根本原因在于风荷载的影响。因此为了保证电网的安全稳定运行,文中介绍了一种基于分布式光纤测风技术,提出了一种电网台风灾害实时预警方法。通过分布式监测设备得到的风速计算出实时风荷载,综合考虑线路在大风持续下带来的损耗不一、自身运行状态、运维遗留问题等三方面因素,动态修正设计风荷载,并与实时风荷载建立相应判据,发布对应的预警信息以及损耗排序,指导电网人员首选大风险或潜在风险档距进行巡检,避免盲目的同时大大减少工作量,将台风灾害损失降到最低。     

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。     

台风及暴雨对电网故障率的时空影响

分析了台风及暴雨影响电力设备故障率的途径;指出停电防御系统为此应拓展采集的数据,包括宏观的天气预报信息及就地的气象数据;提出上述自然灾害中的电网故障率时空预警框架。根据气象信息,结合环境信息及地形地貌信息,预测台风及暴雨的时空演变趋势,并按地理特征修正,在线预报恶劣气象直接或通过山洪、滑坡和泥石流等次生灾害造成输电线断线、倒塔、闪络等故障率的改变。通过自然灾害与电力系统稳定分析模块的接口,将在线安全分析由针对不变的预想故障集改进为跟踪灾害动态修正的预想故障集,使停电防御系统对台风及暴雨灾害具备一定的预警及决策支持能力。     

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。     

基于有效决策界的电网台风灾害预警方法

台风灾害是引发电网事故的最为严重的自然因素之一。为了提升电网抵御台风的能力,提出一种电网台风灾害实时预警方法,可实现对电网台风灾害的定量化短时临近预警。首先将预警区域按经纬度划分为0.01°×0.01°的网格并整理内含线路的网格集合ω。然后根据气象局提供的台风相关信息,通过比较ω内网格中心点到台风中心的距离与台风十级风圈大小得到有效决策界。进而确定风险线路集并计算风险线路的停运概率,据此判断台风灾害预警等级。同时发布相应的预警信息,为电网运行人员制定有针对性的稳控预案和防风灾调度策略提供依据和参考。     

基于区块链技术的电网灾害预警决策系统

为了进行电网自然灾害风险预警,减少自然灾害对电网的影响,研究了基于区块链(block chain,BC)技术的电网灾害预警决策系统。首先,根据电网与自然灾害之间的耦合作用关系,挖掘电网智能设备采集数据及自然气象等信息资源,搭建了区块链支持的电网灾害预警决策系统的总体架构。然后,以电网冰灾为例,根据气象预报和微地形等信息,利用模型预测控制(model prediction control,MPC)算法修正了电网输电线路覆冰模型,建立了由线路覆冰过重、舞动以及绝缘子闪络引发的线路故障概率模型。最后,通过MPC算法求解输电线路覆冰预警模型,实现了线路故障预警。以某市西北部和中部几条220kV线路为例进行覆冰预测分析,验证了提出的基于区块链的电网灾害预警决策系统对覆冰厚度进行预测的可行性和有效性。     

应对极端灾害的韧性配电网自动开关优化配置

以台风灾害为例研究了考虑配电网抗灾韧性的自动开关优化配置模型。首先考虑台风风场、配电系统故障状态、系统负荷的不确定性,生成随机场景。其次分析台风灾害期间的配电网故障处理及供电恢复过程中的负荷区域供电状态,将自动开关优化配置问题进行建模,转换为两阶段的混合整数线性规划框架,第一阶段获取以投资运维费用和韧性成本的总费用最小为目标的自动开关配置方案,第二阶段求解以台风期间系统韧性指标最小为目标的负荷区域供电状态。最后,以IEEE 33节点系统为算例进行仿真分析,仿真结果表明所提出的模型应用自动开关配置方案后,具有较好的经济效益和韧性提升效率。     

基于气象信息的电网风险预警系统应用

研究基于气象信息的电网风险预警系统为电网运营商提供科学的电网运行决策参考.气象信息的可靠性、安全性与电网的安全运营及电力设备的安全运行密切相关,利用风险管理理论,综合考虑输电线路所处的气象环境因素及历史故障信息,研究并建立相应的预警系统.在深圳电网建立的电网气象风险预警系统（Grid Meteorological Risk Warning System,GMRWS）,初步实现了雷电分布、输电线路跳闸预警等功能,建立了气象信息与电网故障预警之间的关联性.随着基于气象信息的电网风险预警系统研究的不断深入,仅依靠经验估计极端天气条件下电网及设备运行风险程度的被动局面将被改变,为电网运营商在提供优质可靠电能的前提下,综合防灾、减灾方面也有了更先进的技术保障.     

一种计及微地形修正的输电线台风风险预警方法

台风过境时,较大的风力往往会引发风偏放电、断线、倒塔等事故,是对沿海地区电网安全可靠运行威胁最大的自然灾害之一。由于台风灾害的高风险性,建立台风预警体系能更经济有效的提升电网抵御台风灾害的能力。现有的电网台风风险预警方法直接使用气象局提供的区域性预测风速,并未考虑具体线路所处的微地形环境对风速的影响,易出现漏警以及虚警。因此,提出一种计及微地形影响的输电线台风风险预警方法。该方法把预警区域按经纬度划分为0.01°×0.01°的网格,将网格内的输电设备与网格微气象、微地形信息关联,建立了输电线微地形条件下的风速修正系数计算方法,可更准确地辨识遭受台风灾害影响的线路集并按风险等级进行预警。实例验证了方法的可行性和有效性。     

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。     

电网信息物理系统态势感知:现状与研究构想

电网信息物理系统(GCPS)态势感知是电力一次系统安全稳定运行控制和信息系统主动安全防御的决策基础。单个系统的态势感知因没有考虑信息空间影响及交互影响,不能表征信息物理系统的整体态势,而目前将GCPS中信息系统和物理系统融合的协同态势感知研究成果较少。为此,对电网和信息网络2个领域的态势感知研究进行了综述,讨论了GCPS态势感知的必要性,定义了GCPS态势感知的概念,构建了GCPS态势感知的研究框架,阐述了GCPS态势感知的关键问题和关键技术,给出了可能的应用场景。最后,针对具体案例,给出了GCPS电网侧和信息侧协同的态势感知和防御思路。     

基于一体化智能辅助支持的输电线路灾害预测预警系统研究与实现

山西输电网多位于采空区、重污秽区、覆冰区、特殊气象区、易风偏区等特殊区域,运行环境差,电网灾害发生频繁。从输电线路灾害的全面预警和多数据分析方面提出了基于一体化智能辅助支持的输电线路灾害预测预警系统,解决的关键问题包含：（1）利用电网灾害分析模型,构建专家知识库;（2）面向应用主题的数据挖掘分析技术。利用该系统可以解决山西输电线路安全运行预测预警分析与展示问题。     

基于传感器网络的配电网保护通信技术

配电网设备复杂多样,容易受到自然界的各种干扰,国内配电网的智能化建设刚刚起步,配电网的灾害监控、运行管理、故障诊断存在不足。研究了基于传感器网络的配电网保护通信技术,以实现电网灾害的在线监测与预警。通过支撑多任务的传感器节点阵列布置、网络体系的架构分级,采用图形化、可视化手段,对配电网进行全方位的监测。建立了可视化电网监测数据管理系统,能够针对数据进行检索、统计、计算处理,生成各类二次数据,便于有关人员对电网运行状态和趋势进行分析和决策。     

基于仿真大数据的电网智能型超前安全预警技术

电网安全预警是保证电网安全稳定运行的重要手段。首先介绍了"分析型"电网安全预警技术的现状,并简要分析了目前遇到的问题。接着提出了基于仿真大数据的"智能型"电网超前安全预警技术,分析了将纯"模型驱动"模式变革为"模型-数据混合驱动"模式的可行性与优越性。该技术在广东电网的初步应用效果良好。