台风灾害下考虑连锁故障的电力系统弹性评估

随着全球气候变化导致台风灾害频繁发生,亟须进行准确的弹性评估,以掌握电力系统在应对台风灾害方面的能力。针对现有弹性评估方法对连锁故障过程考虑不足的问题,提出了一种充分考虑连锁故障演化过程的电力系统弹性评估方法。首先,通过输电线路故障模型生成初始故障场景;其次,进行连锁故障演化的模拟;然后,建立弹性评估指标;最后,以IEEE 118节点系统为例进行仿真分析,结果表明所提方法能更合理地评估电力系统弹性。     

台风灾害下考虑连锁故障的电力系统弹性评估

全球气候变化导致台风灾害频发,亟需通过准确地弹性评估以感知电力系统应对台风灾害的能力。针对现有弹性评估方法对连锁故障过程考虑不足的问题,提出一种考虑连锁故障演化的电力系统弹性评估方法。首先,通过输电线路故障模型生成初始故障场景;其次,利用基于短、长两时间尺度的连锁故障演化模型分析可能发生的连锁故障情况;然后,结合电力系统恢复模型,采用序贯蒙特卡洛模拟法,根据系统性能情况评估电力系统弹性;最后,以IEEE 39节点系统为例进行仿真分析,结果表明所提方法能够更合理地评估电力系统弹性。     

电力系统连锁故障评估综述

比较全面地对系统连锁故障发生、演化机理以及预防措施进行了综述。首先阐述了连锁故障发生原因和产生机理;其次从系统宏观和微观物理特性的角度将故障模型分为基于复杂网络理论和基于电力系统理论两大类。对连锁故障模型进行详细分析,给出了不同模型的实现方式以及存在的缺陷,并进一步指出了由于电网所具有的存在复杂性和演化复杂性,使得准确对连锁故障的演化机理进行研究存在较大困难。最后提出了预防及缓解大停电事件的有效方法和途径。     

考虑继电保护隐性故障的电力系统连锁故障风险评估

提出了考虑继电保护隐性故障的电力系统连锁故障风险评估方法。采用继电保护隐性故障的概率模型描述保护装置对电力系统风险的影响,通过分析保护系统的机理表明保护装置在连锁故障中的作用,用母线孤立风险、负荷孤立风险、电网解列风险及系统综合风险来评估系统的连锁故障风险,并据此提出了减小系统连锁故障风险的预防措施。应用蒙特卡罗方法产生系统事故、保护装置和隐性故障的随机特性,编写了电力系统连锁故障风险评估与预防软件。IEEE118节点系统的应用结果证明了该方法的可行性及软件的有效性。     

考虑系统运行状况的电网连锁故障风险性评估

在大规模电网中,由简单故障触发的系统连锁跳闸可能会导致大停电事故。建立了一种新的电网连锁故障仿真模型,对故障在电网中的传播方式、故障关键元件的识别、系统发生连锁故障的风险和损失评估进行了研究。考虑了系统负荷状况、天气条件、继电保护隐藏故障等因素,可以得到某种运行状态下的连锁故障风险指标,并识别不同情况下引发连锁故障的关键线路,通过IEEE-RTS系统和IEEE57节点系统的计算结果对本方法进行了验证。     

考虑系统运行状况的电网连锁故障风险性评估

在大规模电网中,由简单故障触发的系统连锁跳闸可能会导致大停电事故.建立了一种新的电网连锁故障仿真模型,对故障在电网中的传播方式、故障关键元件的识别、系统发生连锁故障的风险和损失评估进行了研究.考虑了系统负荷状况、天气条件、继电保护隐藏故障等因素,可以得到某种运行状态下的连锁故障风险指标,并识别不同情况下引发连锁故障的关键线路,通过IEEE-RTS系统和IEEE57节点系统的计算结果对本方法进行了验证.     

考虑级联故障的电力系统脆弱性评估

电力系统的大停电事故,多由级联故障而并非单一故障引起.为此,基于支路故障组合模型,通过对母线电压和支路功率稳定裕度的计算得出相应指标,对当前系统在Ⅳ-1和N-2故障下进行风险评估,以为支路故障状态下的电力系统应对策略的制定提供参考.算例结果验证了所提指标的有效性.     

考虑天然气管网极限风险影响的电–气耦合系统连锁故障模型

随着电网和气网耦合程度的增强,天然气系统气源、管道和压缩机故障风险处在极限区域时对电力系统的影响亟待研究。该文通过Ford-Fulkerson法量化气网故障极限风险,建立考虑天然气管网极限风险影响的电–气耦合系统连锁故障模型。首先,考虑天然气系统的可靠性、经济性和容量约束,引入成本矩阵和容量矩阵建立天然气随机网络模型;其次,通过Floyd算法确定高效率、低成本天然气输气方向的基础上,采用Ford-Fulkerson算法量化天然气随机网络故障后的极限最小风险;然后,利用直流潮流模型和概率模型模拟电力系统连锁故障,并根据拓扑完整性和物理运行特性评估天然气系统主要设备故障风险在极限区域时对电力系统连锁故障的影响。最后,通过IEEE 30节点和比利时20节点组成电–气耦合系统,验证了该模型的正确性和有效性。     

考虑线路停运概率的电力系统连锁故障阻断控制

随机故障造成系统潮流转移,并进一步导致线路过载停运是引发连锁故障的一个重要因素,对此,提出一种考虑线路停运概率的连锁故障阻断控制方法。首先,基于输电线路可靠性模型搜索过载主导型连锁故障路径,并根据风险指标筛选高风险路径。在此基础上,针对高风险的连锁故障路径,将阻断控制表述成一个基于风险指标的多阶段最优潮流问题。以调整发电机出力、切负荷为调控手段,将线路运行可靠性模型用Sigmoid函数近似表示并作为约束,建立连锁故障阻断控制模型,然后采用内点法求解该问题。算例分析表明,由该连锁故障阻断控制方法得到的控制方案能够考虑线路故障概率的影响,在阻断连锁故障发展的同时,有效协调安全性和经济性的需求。     

考虑安全和经济的电力系统连锁故障协调控制模型

在分析电力系统预防控制和阻断控制互补性的基础上,从降低大停电风险的角度,建立协调安全性和经济性的连锁故障协调控制模型。首先,以系统风险和控制代价为指标,分别评价协调控制模型中系统安全和控制措施代价。其次,采用多目标粒子群算法计算协调控制模型下的Pareto解集,得到协调控制策略集合。最后,利用考虑调度人员偏好的熵权决策理论对Pareto集合进行评估,确定最终的协调控制方案。以IEEE-39系统为例进行仿真研究,结果分析表明,通过合理选择安全偏好和经济偏好,模型可以给出应对不同负载水平和运行方式的协调控制方案,以减少停电损失。     

考虑连锁故障的多工况电力系统功角稳定性分析

针对连锁故障引发系统大停电等安全稳定问题,提出一种考虑连锁故障的多工况电力系统功角稳定性分析方法。首先,计及保护/断路器不确定动作、系统硬件失效等随机事件,确定基于潮流转移理论的系统运行工况,并计算各工况间转移概率矩阵。然后,建立了考虑连锁故障的离散Markov多工况电力系统模型,并构造了含有该模型的李雅普诺夫函数。在此基础上,使用迭代法推导了满足干扰衰减度γ的鲁棒随机稳定性判据,并借助线性矩阵不等式(linear matrix inequalities,LMI)中的可行性问题,分析系统稳定性。IEEE16机68节点系统时域仿真结果表明该方法能够有效判别电力系统多工况变化时的功角稳定性,与时域仿真法相比,无需获取系统运行轨迹,且计算量较小,简单易实现。     

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。     

基于实时运行条件的电力系统连锁故障风险性评估

电力系统中的连锁故障是一种发生概率低但后果严重的事故,严重的连锁故障可能导致大面积停电甚至整个系统崩溃.基于风险理论提出了一种复杂电力系统连锁故障的风险评估方法,该算法根据线路潮流实时运行条件来确定引发大停电初始故障的概率,然后根据系统运行状况基于层次分析法和灰色关联度的分析方法模拟连锁故障的一般发展过程,将事故发生的...     

电力系统连锁故障研究综述

大停电事故的发生、发展过程通常表现为连锁故障,如何应对灾难性连锁故障、提高电力系统可靠性是目前电力系统运行与发展的主要任务之一。分析多重故障、相继故障和连锁故障的特点关系,对连锁故障进行定义。分析连锁故障的主导模式及其特点,包括过载主导型、配合主导型和结构主导型,并将大停电事故按照连锁故障机理进行分类。总结归纳连锁故障模型和控制的研究现状,提出电力系统在连锁故障仿真、连锁故障预测和连锁故障控制方面需要进一步突破的关键技术问题。     

电力系统连锁故障预测初探

近年来,连锁故障已成为引发电力系统大范围停电事故的重要诱因,有效预测可能出现的后续故障对于预防大停电事故的发生具有重要的研究价值。文章在深入分析连锁故障初期演变规律的基础上,提出了一种可进行后续故障预测的方法,它可有效计及前后故障之间的相互影响和连锁故障的累积效应,快速预测可能出现的后续故障。文中所作研究是为寻求预防大停电事故的有效方法的有益尝试。     

复杂电力系统连锁故障的风险评估

电力系统中的连锁故障是一种发生概率低但后果严重的事故,严重的连锁故障可能导致大面积停电甚至整个系统崩溃。文章提出了一种复杂电力系统连锁故障的风险评估方法,模拟连锁故障的一般发展过程,将事故发生概率及后果联系起来,提出了量化的风险指标,能发现系统运行中更深层次的问题,暴露安全隐患。以此为基础开发了基于风险理论的电力系统连锁故障风险评估软件,并以美国东北部 NPCC 48机测试系统为例验证了该方法的先进性和有效性。     

保护隐性故障及其对电力系统连锁故障发展影响

继电保护隐性故障是造成电力系统连锁故障的重要因素之一,针对影响保护隐性故障因素,建立了考虑线路故障的保护隐性故障模型。从人为失误、保护装置自身的老化失效、保护所处环境影响来分析保护的故障率,基于Markov状态空间法,针对高压系统两套主保护及远近后备保护,建立详细的线路—保护状态转移模型,计算保护误动概率与拒动概率,并应用到连锁故障仿真算例中。连锁故障仿真考虑不同保护动作特性、控制措施动作以及不同负荷水平的影响,根据仿真结果计算保护拒动与误动风险,分析保护隐性故障对电力系统连锁故障的影响,以及各因素对保护拒动和误动的影响。仿真结果表明,重载时保护不正确动作风险比轻载和正常工作时大。     

电力系统连锁故障的关联模型

分析了目前电力系统连锁故障模型的不足,并根据连锁故障的特征,提出了连锁故障的关联模型。该模型通过定义连锁故障环节和环节之间的关联度函数,来描述连锁故障过程中各故障元件之间的相关性,并通过分析关联度函数的影响因素,确定不同因素组合下,关联度函数的具体形式。电力系统连锁故障关联模型不仅能实时反映连锁故障环节之间的相关性,而且能快速预测连锁故障的发展方向,并提供故障过程中的影响因素分析,为连锁故障的预防和控制决策提供参考依据。最后,以IEEE 39节点系统和实际电网为例,验证了该模型对电力系统连锁故障分析的正确性和有效性。     

基于线路运行可靠性模型的电力系统连锁故障概率评估

线路过载被认为是致使连锁故障进一步发展的主要原因.文中基于输电线路的运行可靠性模型,计算了反映系统运行状态的连锁故障风险指标.采用递归算法生成连锁故障树,记录连锁故障路径经历的每个状态及其相应的连锁故障风险指标.在运行可靠性评估框架的基础上,结合动态潮流计算,对IEEE RTS系统进行了连锁故障运行可靠性评估.分析了不...     

台风天气考虑故障演化的电力系统韧性评估方法

全球气候变化和温室效应加剧造成了极端天气发生的频次增多、强度增大,给电力系统造成的影响愈发严重。电力系统大力发展风/光新能源发电作为缓解温室效应有效手段的同时,也深受极端天气影响。韧性是体现电力系统抵御极端事件、减小故障影响并恢复供电的能力,近年来受到广泛关注。因此,亟需开展新能源电力系统在极端天气下的韧性评估研究。以台风作为极端灾害天气代表,提出了一种台风天气下考虑故障演化的电力系统韧性评估方法。首先,根据台风天气下电力系统故障的发展特征,确定了根据系统性能变化曲线及事故链发生概率综合评估系统韧性的整体框架和流程。具体地,考虑台风天气因素对于风电机组和输电线路的影响,提出了考虑不同时间尺度故障的元件及系统状态转移概率模型;在此基础上,考虑风机故障对风电出力不确定性的影响,建立了计及电网元件故障的系统改进随机潮流模型;然后,根据系统潮流分布和线路过载概率计算连锁故障的发生概率;最后,在改进的IEEE 39节点系统上进行算例分析,结果表明所提方法能够有效评估极端天气下含风电电力系统的韧性,并为极端天气下含风电电力系统的安全运行提供参考。