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.     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

热带气旋引发电网群发性故障的动态事故集生成方法

针对近年来热带气旋灾害屡次造成我国沿海电网电力设备损坏甚至局部地区停电的现状,提出了一种由热带气旋引发电网群发性故障的动态事故集生成方法。通过对线路历史故障率统计数据的折算,建立单位档距线路故障率随其所受风压的变化曲线,根据单位档距线路的实时风压信息计算出单位档距线路的故障率及其在所选取时窗内发生故障的概率;将整回线路视作由若干档距串联而成的可靠性系统,由可靠性公式计算出线路发生故障的概率。进一步地,通过设定允许进入故障集的概率门槛或故障截止重数以选择故障组合状态,对满足条件的故障状态进行排序,形成群发性动态故障集。通过测试电网受高强度热带气旋影响的算例,采用设定概率门槛的方法选取故障组合状态并排序生成动态故障集,从而验证了方法的实用性。     

极端外部灾害中的停电防御系统构思（二）任务与展望

2008年的罕见冰灾暴露了电力系统规划方面的缺陷,也透视了目前停电防御系统在广域信息、仿真分析、决策支持这3个核心功能上的不足。为了有效应对极端外部环境引发的巨型停电灾难,提出停电防御系统至少应增加的功能,包括:将气象和地质等非电气信息引入防御系统,分析相应的风险并及时预警;将在线预评估功能从针对固定的故障集,提升到跟踪外部环境,动态识别高风险的潜在相继故障,进行风险评估及风险管理;支持恢复控制的自适应优化决策,代替离线制定的少量预案。从而使预防控制、紧急控制、校正控制和恢复控制能更有效地协调处置极端外部灾害引发的复杂故障场景和停电模式。     

基于用户停电损失评估的有源配电网灾后供电恢复模型

当自然灾害等极端事件发生时,配电网可能受到严重破坏,引起大停电事故并造成重大经济损失。为了有效地减少由极端事件引发停电造成的经济损失,文中提出了基于用户停电损失评估的有源配电网灾后供电恢复模型,利用多种分布式电源和储能系统快速恢复重要负荷,提升配电网韧性。基于不同类别电力用户停电损失的间接评估方法,建立了最小化用户停电损失的目标函数,并针对孤岛融合提出了改进辐射状拓扑约束,实现孤岛数目的在线优化。结合多种配电网供电恢复约束,将包含不同类型分布式电源和储能系统的配电网多时间段故障恢复问题建模,并线性化为混合整数线性规划模型。最后,通过改进的IEEE 33节点配电系统算例和仿真验证了所提模型的有效性。     

电力系统N-K故障的风险评估方法

历次大停电事故表明,由简单故障触发的连锁故障会对电力系统造成灾难性的后果。识别和分析可能对电力系统造成大面积停电的严重N-K故障是进行电网安全评价和制定防御措施的必要步骤。文中在分析大停电演变过程的基础上,提出了一种电力系统N-K故障的风险评价方法：考虑故障间的相互影响和继电保护的隐藏故障,计及元件运行状态变化对其故障概率的影响,基于贝叶斯网络给出了N-K故障的概率计算模型;详细模拟了实际电力系统连锁故障过程中的控制措施,建立了计及电压稳定约束的最优控制模型,提出了N-K故障严重程度的确定方法;最后提出了N-K故障风险指标的计算方法。利用Python语言对PSS/E进行了二次开发,实现了所提方法,并以IEEE 30节点测试系统为例,识别出该系统中的严重N-K故障,验证了方法的正确性。     

考虑一二次耦合多重故障的电力系统风险评估

为了综合评估恶劣天气下输电线路故障与二次系统隐性故障导致的多重故障风险,提出了考虑一二次耦合多重故障的电力系统风险评估方法。首先,分析了气象灾害导致输电线路故障的特点,总结了一二次设备耦合多重故障的特点。其次,综合考虑输电线路及保护装置的失效概率,建立了一二次耦合多重故障模型。然后,应用拉丁超立方抽样实现初始故障集的快速生成,进而评估系统失负荷、节点电压越限、支路潮流越限等风险指标。最后,采用IEEE39节点系统对所提方法进行测试。研究结果表明：考虑一二次耦合的多重故障,系统面临的风险更为严重;使用拉丁超立方抽样,可兼顾不同气象分区内线路故障概率分布差异,提高计算效率;通过多维度风险指标排序,能够有效筛选灾害天气落区内影响电网风险的关键线路和母线,为电网风险防控和薄弱环节治理提供决策依据。     

电网故障对发电机组的影响及发电机组侧应对措施

当电网发生故障时,发电厂机组应能自动、迅速地按调度指令进行处理,以减少电网压力,避免电网故障的扩大,造成不必要的切机.通过实例分析电网频率变化异常、输电线路故障、电网一般性扰动等常见的电网故障或者运行方式异常对发电机组所产生的影响,并且提出具体应对措施.     

多自然灾害下的架空输电线路运行风险评估

为了对多种自然灾害共同作用下的架空输电线路运行风险进行评估,基于现代安全风险量化理论,充分考虑各类自然灾害风险的发生可能性、对架空输电线路的影响程度以及危害的严重程度,采用风险概率、线路故障输送能力损失值、风险社会影响系数三者综合量化架空线路灾害运行风险。基于此建立了多种自然灾害下架空输电线路运行风险评估体系,并采用改进层次分析法计算不同自然灾害的风险权重,保证评估结果的合理性。利用该方法完成了一例地区电网架空输电线路在多种自然灾害共同作用下的运行风险评估,验证了方法的可行性。该评估方法通用性更强,评估结果可为采取针对性灾害抵御措施、提高线路风险防范能力提供依据。     

湖南电网山火告警风险及故障时间间隔分布规律

输电线路故障规律的研究对电网的运行维护具有重要的实际意义。首先,利用湖南电网输电线路山火广域监测数据和输电线路故障数据,对输电线路山火告警风险和输电线路故障的时间丛集性特征开展了研究,发现了输电线路山火告警风险的"日告警数—频率"满足幂律关系,验证了包含所有触发因素的输电线路故障"时间间隔—频率"累积概率分布满足指数关系。然后,基于Fano因子和Allan因子发现了输电线路故障时间序列具有自相似性,分析并获得了山火、雷击、冰灾等不同故障原因的输电线路故障"时间间隔—频率"累积概率分布满足分段幂律关系,确定了输电线路故障存在两个时间尺度的动力学过程。最后,得到的研究成果可为输电线路山火告警风险和输电线路故障的预测预报提供理论依据。     

宁波电网预防自然灾害的对策探讨

结合宁波地区主要自然灾害的气象情况和电网受灾案例,重点介绍了热带气旋、雷暴和冰雪灾害对宁波电网的影响,分析了电网受灾的技术原因,提出了应对策略。认为防御自然灾害应实行差异化设计;采用最新科技成果装备电网;针对极端自然灾害,构建基本生命线系统的供电保障体系;进一步完善电网应急管理机制,建立电网应急管理信息平台。     

城市电网规划自然灾害风险评价研究

近年来,自然灾害给电网带来了巨大的损失。如何科学评价自然灾害对电网及其带来的社会经济影响是城市电网规划风险评价中急需研究的课题。本文总结分析了我国自然灾害对电网造成的破坏及影响,并基于风险评价理论和信息扩散理论,建立了自然灾害发生的概率及对电网影响的风险评价模型。算例表明,该方法具有可行性,能为考虑自然灾害风险的电网规划提供决策依据。     

基于BP神经网络的电网安全性预警系统研发

对紧急情况下的电力系统做到快速预警且提供相应的应急预案,是一个急需解决的重要课题。从电力系统防灾容灾预警机制出发,针对电网故障的时空分布特性,采用BP神经网络对其安全隐患进行识别,构建了基于季节气候、地形地貌及自然灾害等影响电力系统安全状态的预警系统,并通过吉林电网常见故障对该系统的实用性进行了有效验证。