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。     

一种面向风险评估的输电线路故障概率模型

设备停运是电力系统失效的根本原因,建立设备故障概率模型是进行系统风险评估的核心问题。根据输电线路故障产生的内外部机理,提出了面向风险评估且适用于表征输电线路故障概率的Ageing-Load-Health-Weather- PHM (ALHW-PHM)。模型中基准故障概率函数采用老化失效模型,协变量采用负载率相依的实时导体温度及健康状态和天气状况相依的劣化扣分值,并采用极大似然估计进行参数拟合。为了提高参数拟合的效率,设计了一种基于大数据平台的样本数据级并行参数估计架构。算例分析定量展现了各风险因素对故障概率的影响及在系统风险评估中故障概率的应用。该模型能综合响应老化失效、负载率、健康水平和天气状况等风险因素对故障概率的影响,能为电网的风险评估提供理论支持。     

考虑风电不确定性和机组故障停运风险的两阶段鲁棒机组组合

发电机故障停运是电力系统运行中的不确定事件。目前在含风电鲁棒机组组合中考虑机组故障停运的方法,不同程度地忽略了机组故障停运的概率特征,难以较好描述机组故障停运风险。在含风电鲁棒机组组合模型的基础上,引入电量不足期望以量化机组故障停运风险,基于成本收益分析建立了考虑风电不确定性和机组故障停运风险的两阶段鲁棒机组组合模型,并提出计算电量不足期望的简化模型以提升计算效率。基于改进的IEEE-RTS 26机系统验证所提模型和方法,结果表明该方法能较好考虑风电不确定性和机组故障停运风险的影响,该简化模型能显著减小问题求解规模、缩短计算时间。     

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。     

基于连锁故障搜索模型的降低电网发生连锁故障风险的方法

目前由简单扰动引起的电力系统连锁故障是威胁大规模电网安全稳定运行的一个重要因素。为找出降低电网发生连锁故障的风险的有效方法，使用连锁故障搜索模型在IEEE RTS 96系统上分析了关键线路的故障率、隐藏故障概率、关键线路传输功率上限以及采取新的控制措施对连锁故障风险指标的影响，结果表明降低关键线路的故障率、在某些节点间增加1回线路和采取新的控制措施是比较有效的降低连锁故障的风险的方法，而降低隐藏故障发生的概率对系统的风险指标影响不大。     

考虑线路故障概率的小电流系统接地故障选线策略

分析了基于运行经验的几种不同的小电流接地系统接地故障选线策略，采用内地长沙电网和沿海温州电网故障数据计算了不同策略中用以表征线路故障概率的指标与故障概率的相关性，并对不同策略进行了数值仿真。结果表明，以历史故障次数表征线路故障概率并结合线路负荷分析的选线策略是可靠的和可行的，可显著地降低非计划停运次数和电量损失。     

计及老化线路电流承载能力退化特性的电力系统连锁故障分析

长期老化效应导致输电线路的电流承载能力退化以及老化失效风险增大,会使连锁故障风险进一步恶化。研究了输电线路老化对电力系统连锁故障的影响。首先,基于热平衡理论建立了输电线路老化相依的电流承载能力计算模型,阐述了电流承载能力与输电线路运行年龄的数值对应关系。在此基础上,综合考虑实时潮流和输电线路的老化效应,建立了包含实时潮流、运行年限、停运概率的三维映射关系,改良了输电线路动态停运概率模型。然后,通过引入概率阈值参数,建立一种改进的基于停运概率模型的连锁故障路径搜索准则,以连锁故障演化过程中的最大概率耦合事件为导向,在过滤低概率连锁故障路径的同时筛选代表性故障路径。最后,在改进的IEEE 39节点系统上进行了实例研究。算例结果证明,考虑线路老化效应后,由单线路意外事件触发的连锁故障事件增多,概率增大,其对应路径阶数增大,系统连锁故障风险明显升高,表明输电线路老化效应与连锁故障后果之间存在显著相关性。     

基于属性综合评价方法的电网脆弱性分析

在属性综合评价方法的基础上,结合故障概率、失负荷率、危险程度、恢复时间四个指标,建立电网脆弱性综合评估模型。该方法在考虑电网抗干扰能力和受影响程度的同时,兼顾了故障发生概率和电网处理故障的能力。对电网及其线路脆弱性评估结果从定性和定量两个角度进行分析,其中定性表示电网线路的脆弱性严重等级,定量表示电网线路相同脆弱性等级之间的细微差值,对电网脆弱性评估有更好的辨识能力和更高的辨识精度。通过对IEEE14节点系统的仿真,运行结果验证了该方法的合理性与有效性,可为制定与落实保证电网安全运行和降低电网脆弱性的措施提供更准确的依据。     

基于深度学习直流闭锁判断的高风险连锁故障快速搜索

大容量直流输电系统的快速发展及多馈入直流系统的出现,增加了系统发生连锁故障的风险。建立了基于深度学习的直流闭锁快速判断模型,提出一种高风险连锁故障快速搜索方法。直流闭锁快速判断模型以网络结构和故障位置相关的稳态特征量作为输入,利用堆叠降噪自动编码器(SDAE)提取输入的高阶特征,可以快速判断交流故障是否导致直流闭锁。根据交流故障后正常线路的负载率情况衡量该故障的影响程度,进而得到线路停运风险;搜索过程中采用深度优先策略,以高停运风险为搜索方向,优先获取故障概率较高的交直流连锁故障。实际电网仿真结果表明,所提方法能够快速给出高风险交直流连锁故障的传播路径和故障概率,可用于在线安全预警和防控决策。     

考虑线路停运率的电网连锁故障风险评估

风险指标能够综合事故的可能性和严重性,可用来预测电网的连锁故障序列。传统风险评估中的可能性指标仅考虑了线路故障率,而线路过载停运是导致电网连锁故障的重要原因之一。为考虑电网中的复杂不确定性,根据线路故障、线路不正常工作时引起保护动作、环境因素和人为误操作3个方面来确定每条线路的综合停运率。以线路综合停运率作为连锁故障的可能性指标,结合严重性指标进一步建立了考虑线路停运率的电网连锁故障风险评估模型。对WSCC-9节点系统和某地方电网采用该方法进行仿真,结果证明该方法正确、客观,具有一定的工程应用价值。     

输电线路大风停运概率计算方法

如何进行大风故障预警及停运概率的准确计算,对于提高电力系统预防风偏闪络和断线停运的能力具有积极意义。基于绝缘子风偏计算模型和极端风速的g-h分布模型,提出了电网大风停运概率计算的新方法。该方法首先通过绝缘子风偏模型计算风偏角和最小空气间隙,并建立了小空气间隙和风偏故障概率的线性函数关系;进而提出基于g-h分布的大风灾害下电力线路的断线概率计算方法。安徽电网的实际数据的计算结果证明了方法的有效性。因此建立有效的风偏计算模型和大风分布模型对预防大风停运具有重要作用。     

基于线路有功潮流使用度和可靠性贡献的输电固定成本分配方法

计算输电线路固定成本时将其分成容量使用固定成本和可靠性固定成本2部分,容量使用固定成本根据交易对线路有功潮流的使用度来分配;可靠性固定成本根据线路的可靠性贡献来分配,并计及了线路潮流变化、停运概率和停运时间的影响。该方法适用于联营和双边交易共存的电力市场,既满足电路定律,又给出了良好的经济信号。仿真算例验证了方法的有效性。     

台风对电力系统连锁故障的影响分析

在分析连锁故障现有模型的基础上,在多时间尺度连锁故障预测模型中考虑台风对线路故障概率的动态影响,建立台风变化过程与连锁故障事故链的配合关系。考虑台风影响下的线路故障概率,构造初始故障集;结合天气因素、线路负载率和潮流波动率等因素构造关联性指标,利用聚类方法选取关联性指标高的线路作为下一级故障线路,模拟重载等因素引起的线路随机开断;将基于潮流追踪的切机切负荷与发电机调整相结合,用于线路一般过载的控制,并计算事故链的概率和风险;最后以IEEE 39节点系统为例,说明台风对系统关键线路和事故链的影响、基于潮流追踪的切机切负荷控制的作用和提高线路设计风速的可能性,并验证了所提模型和算法的合理性。     

基于历史故障记录数据的电网连锁故障规模概率分布研究

连锁故障规模的概率分布描述了电网连锁故障的传播特点,是衡量电网发生大规模停电故障概率的有效方法之一。针对历史故障统计数据进行计算,是传统电力系统可靠性评估方法之一。将其与分支过程模型结合,用于区域电网的连锁故障分析。采用某区域电网14年历史故障数据为样本数据,针对多种概率模型进行比较分析,提出采用波雷-坦尔分支过程模型计算该区域电网连锁故障规模的概率分布,并采用误差分析研究了波雷-坦尔模型应用于实际电网风险管理的有效性和可能性。结果表明,波雷-坦尔模型能够很好地估计线路故障规模的概率分布。在相同置信度要求下,基于波雷-坦尔模型估计故障概率分布所需样本数据比直接根据实际故障数据计算所得概率分布所需样本数据降低一个数量级。     

Maintaining Process Continuity During Voltage Dips

The probability of maintaining process continuity during voltage dips can be greatly enhanced by arranging the motor control circuits so that the essential motors remain connected to the line during a voltage dip. It is equally important to remove the non-essential load from the line to minimize the system disturbance while re-accelerating the process. However keeping the motor connected to the line during a voltage outage and subsequent reclosure can result in motor damage. Therefore, where reclosing can occur, it is necessary to consider the preventive measures to minimize the probability of motor damage while maintaining maximum reliability of service.     

考虑负荷重分配攻击的电力系统运行可靠性评估

负荷重分配(load redistribution, LR)攻击对线路的实时停运模型和最优负荷削减模型均会产生影响。现有研究忽略LR攻击对线路实时停运模型的影响,因此无法准确反映LR攻击下的电力系统运行风险。为此,分析了LR攻击原理,建立了考虑LR攻击对线路实时停运和系统最优负荷削减双重影响的运行可靠性模型。并提出了考虑LR攻击双重影响的电力系统运行可靠性评估方法。以IEEE14节点修改系统为例进行算例分析。算例结果表明：LR攻击对系统运行人员的调度行为会产生较大影响,LR攻击下运行人员非最优调度引起的负荷削减量与攻击资源数目有关;LR攻击可能导致部分线路的实时停运概率增加,从而使得系统实时运行可靠性降低。该研究能为信息物理融合电力系统的规划设计和调度运行提供参考。     

双向中继系统的中断概率分析

分析、比较两时隙无线双向中继系统采用中继放大转发和解码转发的中断概率性能。首先推导得出中继放大转发中断概率的一个下界,且仿真结果证明该下界是紧致的。然后,计算出中继解码转发中断概率的闭合表达式,得到当信噪比和复用增益足够小时,解码转发优于放大转发,反之,放大转发中断性能更优的结论。最后,通过仿真考查了中继节点的位置、时隙分配和速率分配对中断性能的影响。     

强台风环境下配电线路故障概率评估方法

针对强台风环境下配电线路故障问题,提出了一种台风到来前配电线路故障概率评估方法。首先,根据历史灾害损失数据拟合强台风环境下的杆塔故障概率曲线;其次,利用流体力学软件对配电网所在区域进行风荷载仿真计算;最后,在真实台风环境下根据台风实时气象信息计算配电网所在区域的风荷载,并计算配电线路整体故障概率。算例验证了强台风环境下该方法对配电网线路故障概率评估的合理性和实用性,该方法可为中国东南沿海配电网台风期间应急预警及防灾减灾工作提供借鉴参考。