考虑天然气网影响的电网脆弱线路辨识

脆弱线路辨识是电力系统运行风险控制的重要环节。在电网—天然气网耦合背景下,天然气网的运行状态对电网运行影响深刻,因此提出一种考虑天然气网影响的电网脆弱线路辨识方法。首先,构建电网—天然气网耦合系统优化模型,求解得到系统初始运行状态。在此基础上,基于熵理论,建立线路耦合脆弱度因子,用于反映天然气网气源故障对电网线路脆弱性造成的影响。然后,基于复杂网络理论,建立线路结构脆弱度因子和运行脆弱度因子,从结构性视角和运行状态2个方面揭示电网固有的脆弱性。综合上述脆弱度因子,得到用于辨识电网脆弱线路的综合脆弱度指标。采用网络效能和系统输电效率2个指标反映线路故障对电网的影响,验证所辨识出的脆弱线路。由IEEE 30节点系统和比利时20节点天然气系统组成的电网—天然气网耦合测试系统算例表明,所提方法能够有效地分析天然气网对电网脆弱线路辨识造成的影响。     

考虑保护故障影响的电网关键线路辨识

电网中某些关键线路对大停电事故的发生有着重要的影响,且保护装置的不正确动作在其中起着推波助澜的作用。为了能够有效预防大停电事故的发生,本文提出一种计及保护装置不正确动作的电网关键线路辨识模型。从网络最大流的角度出发,提出一种节点结构重要度指标,该指标能够全面反映网络连接的结构特征,且克服了复杂网络模型中潮流仅按母线间最短路径流动的缺陷;为了能够有效反映电网实际情形,考虑保护的不正确动作,定义了支路保护脆弱度指标,该指标有效量化了保护故障对关键线路辨识的影响;提出了结合支路结构脆弱度与支路保护脆弱度的综合辨识模型。以IEEE 39节点系统作为测试算例,算例结果验证了本文所提模型的合理性与有效性。     

基于合作博弈的电网支路脆弱性评估方法

电网支路脆弱性评估是连锁故障分析和防治的重要步骤。现有的脆弱性指标存在物理意义不明、未充分考虑多重故障对脆弱性的影响等问题。为此,首先构建电网支路的合作博弈框架,根据博弈结果将故障链的后果合理分配到每个支路,并以此作为电网支路的脆弱性指标。该指标能反映电网支路故障对停电事故导致电网损失的贡献,物理意义明确。为解决多重故障链的损失不满足超可加性的问题,将合作博弈的多目标优化问题转换为集体理性与个体理性2个阶段的优化模型,并分别使用遗传算法、线性规划求解。IEEE 39节点系统的算例分析验证了该指标的合理性。     

考虑电网脆弱性的输电网扩展规划模型

基于电网脆弱性与均匀性理论,提出了电网全局结构与状态脆弱因子模型,用于衡量不同电网模型的脆弱程度。构建了综合考虑电网全局脆弱性、经济性与电网安全约束集的多目标电网规划模型。采用改进混沌交叉变异遗传算法进行优化得到最优规划方案。其中,针对多目标量纲不统一,权重不易定的问题,采用主成分析法对每代种群中个体进行综合评估,使评估结果更加客观可信。通过对Garver-6节点系统和Garver-18节点系统的仿真分析证明了所提模型的可行性和有效性。     

Real-time cyber physical system testbed for power system security and control

The existing electric power grid is upgraded into a smart grid through an intelligent communication infrastructures, layers of information, extensive computing and sensing technologies. These cyber and physical components of grid together constitute a complex cyber-physical system (CPS), and this integration increases the risk from cyber attacks and introduces new vulnerabilities to the power system. Researchers need a power system testbed which can provide a platform for realistic experiments. This paper presents the development of a real-time cyber-physical system testbed for cyber security and stability control. We use SEL 351S protection system with OPAL-RT including control functions and communications to build a cyber-physical environment. In this testbed, we conducted power grid security experiment by knocking down two transmission lines in a row and analyzed the impact of failures. Meanwhile, we provided two mitigation strategies for this failure using optimal power flow. In addition, we conducted load fluctuations for multimachine power system, and provide timely adaptive control strategies.     

考虑吸纳风电能力的电网调度模型研究

智能电网的特征之一是充分吸纳可再生能源。风力发电随机性强,给电网带来诸多不确定因素。为了最大程度吸纳风电能量,同时兼顾电网安全性,必须舍弃传统的基于N?0或N?1考量的调度计划制定方法,而应在计及输电元件故障概率的基础上构建含风电的电网调度模型。该模型追求电网静态安全与风电吸纳能力的协同优化。算例以不同风况为背景,计算了小风、中风、大风情形下的风电最大容许上网功率。研究表明,通过科学的调度优化,能够让风电起到对电网的支撑作用,同时避免风电随机性对电网造成的影响。     

基于FP-growth算法的大电网关键线路辨识方法

辨识出连锁故障发展过程中的关键线路,对采取有效的连锁故障抑制策略,保障电网安全稳定运行具有重要作用。提出一种基于FP-growth算法的大电网关键线路辨识方法。利用FP-growth算法对基于电网运行可靠性模型进行连锁故障模拟生成的连锁故障事故链集合进行数据挖掘,发掘事故链集隐藏的关联规则,辨识连锁故障发展过程中的关键线路,对关键线路进行风险分析,并分析其对连锁故障的影响。IEEE 118节点系统仿真结果表明,所提方法能够有效辨识出连锁故障发展过程中的危险线路。     

考虑线路介数和well-being风险贡献度的电网脆弱线路评估

输电线路脆弱性评估是电网脆弱性研究的重要内容,现有评价方法评价角度单一,且无法考虑天气因素的影响,缺乏实用性,为此,提出了一种评估输电线路脆弱性的新方法。基于加权介数模型,计算线路加权介数指标,基于well-being风险追踪模型,计算考虑元件敏感度的well-being风险贡献度指标。同时,结合两状态天气模型,研究了恶劣天气对线路脆弱性的影响。结合线路介数和well-being风险贡献度提出了兼顾系统网络结构和运行状态特性的综合脆弱性指标,并给出了输电线路脆弱性评估方法流程。最后对IEEE-RTS系统进行仿真,结果证明了所提指标和方法的合理性和实用性,该方法可以辨识出处于电网关键输电通道上的脆弱线路,为电网运行维护提供参考。     

考虑安全性和经济性的连锁故障预防控制策略

为阻止源头性故障引发连锁故障的安全问题,文章提出一种考虑安全性和经济性的连锁故障预防控制策略.首先,根据继电保护的动作特性给出一种判别连锁故障的数学形式.其次,以电网安全裕度和发电运行成本分别评价系统的安全性和经济性,以支路脆弱性评估方法选取初始故障,构建了针对不同初始故障作用下的连锁故障预防控制模型.该模型是一种双层...     

基于需求侧管理的城市电网风险评估

高受电比例城市电网中电源严重缺额,电网故障和失负荷风险极高,而用户负荷和系统风险关系密切。需求侧管理(demand side management,DSM)采取分时电价等方式来指引用户调整用电习惯,实现削峰填谷。研究了DSM对城市电网风险的影响,通过能效负荷优化和可中断负荷调度建立了需求侧综合管理模型,在此基础上,建立风险评估模型及指标体系,采用蒙特卡洛法对元件状态抽样,进而计算风险评估指标。结合某典型高受电比例城市电网实际进行风险评估,将考虑DSM风险指标与传统风险指标进行对比,结果表明DSM手段可以有效降低城市电网的失负荷风险,明显提升城市电网运行的安全水平。     

基于复杂网络和暂态能量函数的支路暂态脆弱性评估

电力系统在遭受大扰动后失稳可能造成严重后果,甚至引发灾难性事故。基于结构保持模型的多机电力系统暂态能量函数求解各支路势能。结合复杂网络的有向电气介数,考虑发电机出力变化对支路潮流的影响,计算出支路的状态脆弱性以及支路在系统结构中的重要程度。最后,基于结构和状态两因子构建了综合脆弱度指标,对电力系统支路的暂态脆弱性进行了综合评估。通过对6机系统进行仿真计算,验证了该方法能够有效地判断故障后系统的脆弱支路以及临界机群。     

电网安全评价的指标体系与方法

提出了一套较完整的电网安全评价指标体系,包括电网的安全供电能力、静态电压安全性、拓扑结构脆弱性、暂态安全性、风险指标5大类。该指标体系能够科学、全面地反映电网的安全水平,为电网安全应急技术措施的制定提供量化依据。改进了传统安全评价指标和方法,提出了系统N-K故障后失元件个数、最大供电区域指标、基于效用理论的过负荷、低电压、电压崩溃、功角失稳风险指标。该指标系统能够方便地对电网安全进行计算和分析,为电网的规划改造和安全生产运行提供了实用的辅助工具。最后以某电网为例,说明了所提指标体系的合理性和软件的实用性。     

电网脆弱性分析的一种新方法

基于图论无尺度图的分析方法,提出了一种电网脆弱性分析的新方法,对复杂网络的脆弱性进行评估。构建了无尺度图的解析模型,把系统的所有状态变量处理成有向图中的节点,并给出了相关参数的定义及计算方法,弥补了电网脆弱性分析只考虑网络结构,没有结合状态参数的不足,因此能更好地揭示电网的脆弱环节。通过对IEEE57节点系统计算分析,验证了该方法的合理性与有效性,为电力系统的规划设计及安全运行维护提供保证。     

基于元胞自动机的电网隐性故障传播模型关键线路识别方法

有效辨识电网中关键线路对优化电网结构、减少电网连锁故障具有重大意义。为此,考虑电网线路隐性故障,建立了基于元胞自动机理论的电网隐性故障模型,并在此基础上提出了一种综合考虑线路两端负荷量、线路故障频率和线路邻居数量的电网关键线路辨识方法。以IEEE39节点系统为算例,识别了该节点系统的关键线路,并通过与别的方法对比验证了该模型的合理性及其电网关键线路辨识方法的有效性。该模型和方法能为电网连锁故障模型和脆弱性评估提供新的参考。     

海上油田群电力系统节点脆弱性评估

针对以往对海上油田电力系统的可靠性研究只考虑N–1故障,未能深入探究多重故障对系统可靠性影响的问题,考虑海上油田电网特点,提出节点脆弱性的评估方法.首先,基于油田电网历史故障数据建立连锁故障典型事故链,挖掘导致连锁故障问题的主导因素.然后,基于历史故障分析结果,建立了油田电力系统节点脆弱评估模型.该模型根据无功–电压灵...     

信息网受损对电网过载主导型连锁故障的影响

信息网是实现信息系统功能的基础,信息网不同程度受损导致信息系统功能呈现多态性,影响电力系统的灾变应急能力。研究信息网受损对电网连锁故障的影响,是保证现代电网安全运行的重要课题。以信息系统的监视和控制功能为切入点,建立考虑信息网受损影响的电网连锁故障模型;结合信息网结构和信息系统功能受损程度量化指标,分析不同信息网受损程度对电网连锁故障的影响;从失效边群体区域分布和个体重要性角度,对比研究了几种信息边失效方式下,信息网受损对电网连锁故障的影响。对IEEE 30节点系统的仿真表明,信息网受损削弱了系统抑制电网连锁故障传播的能力,导致连锁故障蔓延;当电网处于重负载水平时,信息网受损对电网连锁故障的影响更为显著;不同信息边失效方式下电网连锁故障规模差异明显,信息网结构脆弱性是影响电网连锁故障传播的重要因素。     

基于保护实时故障模型的电网脆弱环节在线辨识

电网脆弱环节的及时有效辨识对预防系统大停电事故的发生具有重要意义。为了实现这一过程,提出了基于保护实时故障模型的脆弱环节在线辨识方法。根据保护设备历史统计信息与时间连续状态离散的Markov过程建立保护时变故障概率模型,在此基础上计及电网实时运行条件,合理量化了保护误动概率与拒动概率变化情况。根据故障传播特性模拟线路故障发生时的保护故障与动作方式,建立保护故障事件集,并应用风险理论结合保护故障概率与故障后果定义了保护故障脆弱度,衡量了保护故障对电网脆弱性的影响,以此辨识系统脆弱环节。算例结果验证了该方法的有效性与合理性。     

基于脆弱支路筛选的电网连锁故障多目标预防策略

针对电力系统中由线路故障引发的连锁故障现象,文中提出了一种基于脆弱支路筛选的电网连锁故障多目标预防策略。首先,提出一种改进的支路安全指标和系统安全指标,并引入泰尔熵指数对电力系统中各支路进行脆弱性评估,以此量化某支路故障退出运行后对电网运行安全性的影响;然后,根据支路脆弱性排序筛选出发生初始故障退出运行后对电网运行安全性影响较严重的几条支路,建立预想事故集;最后,建立兼顾系统安全指标和电网电压稳定,且能应对多种初始故障场景的电力系统连锁故障预防控制模型,并使用非支配排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm-Ⅱ,NSGA-Ⅱ)求解该模型。基于IEEE 39节点系统进行仿真分析,结果表明所提预防策略能获得更安全合理的发电机组出力方案,且证明了支路负载率差异对脆弱支路辨识的重要性。     

特高压换流站系统的地震易损性分析

特高压换流站是特高压直流输电系统中的重要节点.为分析特高压换流站系统整体的地震易损性,根据换流站中各设备布置位置和功能实现逻辑关系,对换流站进行了关键回路及设备的划分并建立了整个换流站的系统功能逻辑模型,以震后能够正常输出的电量作为系统的性能评价指标将其功能状态分为5类,基于划分子系统的地震失效概率模型,利用失效模式与...     

基于二维平面拟合的电网脆弱性分析

电网的脆弱性分析对于指导事故防控和确保系统安全稳定运行具有重要意义.文中同时考虑影响电网脆弱性的运行状态和拓扑参量因素,在一定的电网运行条件下,结合加权改进的小世界模型,提出了基于二维平面拟合的电网脆弱性分析方法.主要研究扰动后潮流转移过程中电网结构改变与运行状态变化之间的相互关系,分析具有不同输送潮流和不同结构特征的线路故障导致的转运潮流改变和电网拓扑变化对于系统脆弱性的影响,并从中找出电网的脆弱线路,这对于指导电网中相关重要元件的监控、维护工作提供了可供参考的依据.算例结果表明所述方法合理、有效,具有在线应用的前景.