考虑保护隐藏故障的系统N-k故障分析

存在隐藏故障的继电保护会在系统发生N-1故障时,导致保护误动,对连锁故障扩大起着推波助澜的作用。从保护隐藏故障的动作机制出发,计及不同原理的保护装置和线路故障位置,对保护的隐藏故障模式进行分析,确定保护的风险区段,提出一种基于保护隐藏故障模式分析的N-k故障分析方法,将保护的隐藏故障反映到预想事故的选择和故障组合上。算例表明,采用该方法可定量评估电网中继电保护隐藏故障对系统可靠性的影响,发现系统的薄弱环节。     

Optimal locations for protection system enhancement: a simulationof cascading outages

Recent studies have shown that hidden failures in the protective devices have a great impact on the power system reliability. In this paper, the authors provide definitions of vulnerability and reliability of protection systems to numerically characterize this impact. A random search algorithm based on power system heuristics is given for fast rare-event simulation of consecutive relaying malfunctions in bulk power systems. They also propose an economical system upgrading strategy that can best enhance the protection system reliability under limited budget. Finally, they present the result of a case study on New York Power Pool (NYPP) 3000-bus system     

基于隐性故障模型和风险理论的关键线路辨识

在大规模电网中,由简单故障触发的电力系统连锁故障常常会引起大停电的灾难性后果。为了研究复杂电网连锁故障的传播机理,同时找出对连锁故障产生重要影响的关键线路,文中基于模拟连锁故障的隐性故障模型和风险理论,提出了复杂电力系统的线路故障风险评估方法,并辨识出了对系统大停电产生重要影响的一系列关键线路。模型考虑了线路过负荷保护、隐性故障、控制策略及系统运行等参数,对IEEE118节点系统仿真结果表明,在重负荷状态运行下只对辨识出的少量关键线路加以改善,就可以使系统停电概率大幅减小,特别是大停电概率;在临界状态运行下改善少量关键线路,则可以使系统脱离临界状态,避免大停电发生。     

基于继电保护信息管理系统的隐藏故障分析

继电保护系统的隐藏故障对电网的运行威胁很大,而隐藏故障的诊断十分困难。论文对继电保护信息管理系统的结构及功能进行了说明,提出利用继电保护信息管理系统对继电保护装置进行监测从而发现其隐藏故障的新方法。对继电保护的动作特性进行了划分,建立了保护装置测量回路存在隐藏故障的判据,对利用故障录波信息进行动态特性检测进行了探讨。     

继电保护隐藏故障造成输电线路连锁跳闸的概率模型

继电保护隐藏故障是造成输电线路连锁跳闸的主要原因。通过分析继电保护装置隐藏故障的动作机理,定义了隐藏故障的风险区域,并利用保护装置隐藏故障概率和风险区域故障概率的计算,建立了输电线路连锁跳闸的概率模型。该模型计入了多条输电线路具有不同故障概率对触发继电保护装置隐藏故障的影响,可以评估继电保护系统因隐藏故障造成连锁误切线路的概率。最后,利用实际数据进行的算例分析验证了模型的合理性,计算结果对电力系统可靠性分析及连锁故障风险评估具有参考价值。     

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。     

一种基于线路相关集的大电网继电保护隐藏故障算法

世界各国频繁发生的大停电事故表明,当某条线路因故需要退出运行时,后备保护中的隐藏故障造成保护发生不必要的动作是造成大停电事故发生的重要因素。提出了线路相关集的概念,详细介绍了基于最短路径算法的线路相关集求解过程,推导了多条支路同时开断时线路相关集及相关因子的求解方法。在此基础上对假想事故后的潮流转移进行快速计算,准确地判断出后备保护的隐藏故障并快速进行消除,有效防止连锁跳闸事故的发生。用CEPRI36节点系统进行了仿真验证,证明了所提方法的正确性和有效性。     

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。     

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。     

南方电网连锁故障风险分析及防御措施研究

大停电事故多是由连锁故障引起,而极端天气所致的多重故障、继电保护隐式故障和电网拓扑结构薄弱环节则是诱发电网连锁故障的主要原因。基于对南方电网历史事故的分析和总结,从多角度研究了南方电网中存在的连锁故障风险。通过完善防御连锁故障的预防性控制措施、提高复杂事故下的故障分析能力、制定防御连锁故障的紧急控制措施和建设实用化的事故处理技术支持手段,南方电网成功地处理了多次复杂事故,有效地控制了连锁故障对电网安全带来的威胁。     

基于复杂网络理论的电力系统脆弱性分析

针对大区域电网发展及其安全稳定问题,基于复杂网络理论研究了电力系统大面积停电事故与电网连锁故障的内在机理。从电网拓扑模型和脆弱性评估指标的角度出发,分析、类比了各评估方法,指出当前应用复杂网络理论研究电力系统脆弱性方法尚存不足,电网与其他复杂网络的本质区别是研究的瓶颈问题。通过改进评估模型反映电网本质特性及其运行状态,指出了提高评估精度是下一步研究的重点。     

A new approach for mitigating blackout risk by blocking minimum critical distance relays

Electric power systems are complex and commonly run near their operational limits. Power systems are basically designed based on the (N − 1) criterion. In these systems, total or partial blackouts are unavoidable. Cascading failures following an initial event is recognized as the main mechanism for power system blackouts. Undesirable activation of zone 3 of distance relays due to their local function has been identified as one of the major causes for propagation of cascading failures. In this paper, in order to mitigate the risk of power system blackouts, a novel approach is proposed for recognizing the critical line outages with the highest contribution in cascading failure and preventing their undesirable outage by blocking zone 3 of their distance relay. In this paper, based on the statistical activation of distance relays, a deterministic–probabilistic approach is developed for identifying the critical lines with the highest contribution in blackouts due to activation of zone 3 of their distance relays. In order to avoid interference of relay blocking with the main protection duty of distance relays, the proposed approach recognizes the minimum critical lines with the highest contribution in cascading failure for blocking zone 3 of their distance relays. The proposed approach is demonstrated on the New England 39-bus system and detailed simulation studies carried out to examine the validity and effectiveness of the proposed approach.     

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...     

考虑系统频率特性以及保护隐藏故障的电网连锁故障模型

在大规模电网中,由简单故障触发的电力系统连锁故障经常导致大面积停电的灾难性后果.为了研究故障在电网中的传播情况,同时估计发生连锁故障的风险和损失,找到关键线路,文中从电力系统分析的角度建立了电网连锁故障模型.模型考虑了保护隐藏故障、计及了系统频率特性,可以帮助系统规划、设计和运行人员找到系统发生连锁故障的临界负载率、关键线路,并得到某种运行状态下的连锁故障风险指标.在IEEE RTS96系统上对此模型进行了验证,得到的结果与用PSASP分析的结果及前人的结论一致.     

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。     

电网事故的回顾与分析及对电网调度管理的建议

回顾了我国各个时期电网的发展情况,通过分析北美、西欧和我国典型的电网事故,总结了大电网建设与发展时期电网事故的特点,指出大区联网不宜形成交流大环,无功功率需实现分网分区平衡,电网调度管理需与电网安全运行要求相适应,电网安全措施需与电网发展相适应,并建议开发电网自动安全系统,以减轻大电网大面积停电事故造成的危害。     

关于继电保护系统中隐形故障的探讨

介绍了电力系统继电保护中存在的隐形故障问题。通过介绍隐形故障的概念和特点,说明了隐形故障的危害性,在此基础上介绍了评价隐形故障危害性的方法,通过采取对隐形故障进行监测和控制的方法来减少隐形故障的发生,从而也就降低了系统发生大面积故障的可能性。最后还介绍了目前电力系统中对于隐形故障分析的应用情况。     

大电网继电自动装置的隐藏故障、脆弱性和适应性问题

市场环境多变和不确定因素增加,特别是几次大停电以及信息技术进步的影响,对继电自动装置提出了一些新的要求。介绍了当前自动化信息化主要的研发热点：开发快速同步监控装置、加强动态安全评估的预防性控制、某些变电站间隔级单元信息纳入EMS管理。为解决涉及继电自动装置的隐藏故障监视、电力系统脆弱性分析和适应性控制等问题．以及当前出现的新型系统监视保护和动态分析预测进行了分析和讨论。     

复杂系统理论在电力系统中的应用研究展望

国内外电网在过去十多年来曾发生多次由连锁故障导致的大停电事故,引起人们对电网安全的高度重视,促使人们深入研究连锁故障传播机理。近年来,关于复杂系统理论,特别是复杂网络理论的研究取得了重要进展。应用复杂系统理论为分析和研究大停电和连锁故障传播机理提供了一种新的视角,有助于从整体上掌握电力网络的复杂性,并讨论相应的动力学特性。主要从复杂网络、自组织临界性以及电网与通信网络的耦合关系这3个方面对近年来电力系统连锁故障建模以及电网脆弱性分析方面的研究进行综述,并展望相关重要研究课题与方向。