计及保护故障因素的电网脆弱性评估模型

电网中存在的某些脆弱环节对电力系统大规模停电和连锁故障的发生有着重要的影响。在已有脆弱性研究的基础上,给出了考虑保护故障因素的电网脆弱性评估模型。基于风险理论和保护事故链模型提出了保护风险重要度的概念,并以此定义了单元保护脆弱度,该指标量化了保护不正确动作对电网中单元脆弱性的影响程度;由此,提出了结合电气介数与单元保护脆弱度的电网脆弱性评估模型。算例结果表明所提模型有效地计及保护故障因素对电网单元脆弱性的影响,克服了考察角度单一的弊端,更加全面地评估了电网的脆弱环节,验证了模型的合理性和有效性。     

基于复杂网络理论与风险理论的地区电网脆弱性评估

电网脆弱性不仅与电网的网络结构及其电气参数有关,还与电网的实时运行状况及约束条件有关。基于复杂网络理论与风险理论,提出了一种新的电网脆弱性评估方法。首先以节点重要度指标和线路改进介数指标对电网中的脆弱源进行识别;再利用设备状态检修数据建立起脆弱源元件的故障模型,依据设备的健康指数推算出设备的故障可能性,并引入效用理论来评估故障严重度,得到相应的综合静态风险指标;最后基于网络结构特性指标和综合静态风险指标定义了节点脆弱度和线路脆弱度指标,并以某一地区电网为例进行分析,结果表明,文中定义的脆弱度指标能有效地克服以往从单一角度去评估电网脆弱性的弊端,提高了辨识精度与辨识效果,验证了该脆弱性评估方法的合理性及有效性。     

考虑薄弱成因的电网脆弱线路分类与类别辨识

针对不同运行状态下系统对脆弱性评估侧重点的差异性,提出了一种考虑薄弱成因的电网脆弱线路类别辨识方法。将脆弱线路分类为易故障线路和易受影响线路,用于辨识连锁故障的源头和传播环节,以便运行人员对脆弱线路进行更全面精确的监控。类别辨识方法基于复杂网络理论和泰尔指数实现。引入线路攻击难度和攻击成效对边韧性度进行改进,进而提出结构相对脆弱度指标。基于泰尔指数定义冲击泰尔熵和抗冲击泰尔熵,结合剩余消纳能力提出状态评估指标。建立考虑结构相对脆弱度和状态评估指标的脆弱线路综合评估模型,从电网拓扑结构和运行状态两个角度实现对脆弱线路的类别辨识。以IEEE 39节点系统和IEEE 118节点系统为算例进行测试,结果验证了所提方法的有效性。     

输电系统N-k故障运行风险分析

随着电网的发展与扩大,N-k故障日益成为造成大规模停电事故的主要原因之一。为研究电网中N-k故障的风险,首先建立考虑多种因素的输电线路可靠性模型和考虑隐性故障的保护系统运行可靠性模型;然后针对传统的系统可靠性评估方法的不足,提出了考虑N-k故障的输电系统风险评估方法,实现系统实时运行情况有效地计算出N-k故障的路径;基于保护元件的隐性故障分析,结合风险理论,建立符合市场要求下的输电系统N-k故障运行风险模型,该模型能有效地结合电网的运行安全性和经济性。最后基于IEEE-RTS79可靠性测试系统进行算例仿真,结果表明,保护配置的方案、输电线率所处运行环境和线路容量都会对N-k故障风险产生相应的影响,基于可靠性理论可以很好地评估输电系统N-k故障运行风险。     

考虑元件综合重要度的电网安全性风险评估方法

从系统学角度出发,综合考虑系统中元件的结构属性、状态属性及社会属性,提出一种考虑元件综合重要度的电网安全性风险评估方法。综合元件结构重要度因子模型与元件状态灵敏度因子模型构建元件综合重要度模型,该模型克服了传统风险评估方法中对于不同元件的重要度无法表征的不足;综合考虑电网结构与状态,建立表征电网潮流分布均衡性与负荷损失的严重度模型,完善安全性风险评估指标体系。仿真结果表明,相较于传统方法,该方法对电网N-1故障风险排序更为合理,对N-k故障序列分级风险辨识度更高。     

基于效用风险熵的复杂电网连锁故障脆弱性辨识

研究了基于效用风险熵理论的复杂电网连锁故障脆弱性评估模型和算法实现问题。首先,结合支路断开后的潮流转移特性和潮流分布特性建立支路脆弱度评估模型,计及支路退出运行给系统带来的影响;其次,建立节点脆弱度传递模型,克服目前社会网络类指标和系统科学类指标存在的不足;最后,以元件脆弱性评估结果为基础,辨识电网组织结构面临的风险不确定性。通过IEEE 39节点系统仿真验证了所述方法的合理性和有效性。     

基于潮流冲击熵的加权拓扑模型在电网脆弱性辨识中的应用

电网脆弱性不仅与电网的拓扑结构有关,还与电网的电气特征紧密相连。为了辨识出电网的脆弱环节,基于支路开断的潮流冲击熵,提出了一种电网脆弱性辨识的新方法。定义了支路和节点脆弱强度指标,建立了基于潮流冲击熵的加权拓扑模型,由此得出了线路和节点的加权介数指标,结合脆弱强度和介数指标,提出了综合脆弱度指标,该指标综合考虑了电网拓扑结构与电气特征的影响,且加权介数的引入能够对电网脆弱性进行辨识起到放大的作用。由算例结果可以发现,文中定义的综合脆弱度指标能够有效克服从单一角度对电网进行脆弱度评估,提高了辨识的准确度与精度,说明了该脆弱性辨识方法的有效性与合理性。     

基于复杂网络与风险的电网综合脆弱性评估

电力系统中的元件是否有脆弱,不仅在于它在电网结构中的地位,也与它的运行状态有关。本文应用复杂网络理论将支路与节点定义为脆弱源,应用改进的电气介数来评价电网结构脆弱性;然后考虑脆弱源自身故障对电网造成的影响以及对其他脆弱源故障的敏感程度,用风险指标表征运行状态脆弱性。针对以往只考虑系统最大运行方式的不足,提出多负荷水平模型来计及不同负荷状态下脆弱性可能存在的差异,最后得到元件综合脆弱性指标。该方法能够弥补单一分析结构或运行状态的不足,有效辨识出系统可能引发大停电事故的薄弱环节。算例分析表明本文采用的方法对电网的脆弱环节辨识能力较强,辨识精度较高,能够为电网的运行维护与规划提供有力的参考。     

风险理论思想下的输电线路脆弱性综合分析

运用风险理论的思想从全局和局部、结构和状态两个方面对电力系统输电线路故障后所造成的影响进行衡量。引入经济因子加权介数对网络加权冗余度进行修正,从全局角度衡量电网本身所固有的结构脆弱性;综合考虑线路故障后电网各节点电压和各支路传输功率的裕度,从局部角度对输电网线路状态脆弱性进行评估;最后综合输电线路故障后的结构脆弱性指标、状态脆弱性指标以及故障发生概率指标得到综合脆弱性指标。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。     

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。     

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。     

基于状态检修的N-k故障在线辨识及路径搜索

将状态检修与大面积停电问题结合起来,提出一种基于状态检修(condition based maintenance,CBM)的N-k故障在线辨识方法:根据状态检修实时数据建立设备的故障可能性模型,应用功能组(functional group,FG)理论及相关改进后的搜索方法实现N-k故障路径的在线搜索及筛选,并根据电网实际运行方式以及状态检修的监测情况,建立了N-k故障的概率模型。最后,利用C++语言实现了所提方法,并以安阳电网的3个变电站为例验证了方法的正确性。     

一种新的故障筛选和排序的方法

为了避免在故障筛选与排序中忽略严重故障而导致大停电的发生,提出了一种比较精确的新的故障筛选和排序方法。以动态安全域的求解为基础,在故障筛选时运用解析法求动态安全域,进而求解失稳度。以故障的失稳度作为故障筛选的指标,快速选出严重的故障,形成故障筛选集。在故障排序时对于筛选集中的故障线路运用BP神经网络求解动态安全域,从而求解概率不安全指标,以故障的概率不安全指标作为故障排序的指标,得到精确的故障排序。通过IEEE10机39节点系统算例验证了该方法能够快速、全面、准确地实现故障的筛选与排序,同时通过IEEE4机11节点系统验证了BP神经网络求解动态安全域的可行性,误差为0.0608,满足要求。     

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。     

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。     

综合考虑电压等级和运行状态的电网脆弱线路辨识

为了对电网脆弱性进行一个合理的评估,在考虑电网实时运行状态情况下,引入衡量潮流分布不均衡程度的潮流熵的概念,提出将线路潮流熵变化作为脆弱线路辨识的一个指标。基于复杂网络理论,考虑电网拓扑结构特点,建立节点重要度指标,并结合线路所在电压等级和地理位置,提出脆弱度修正因子。通过综合潮流熵变化、节点电压偏移、节点重要度和修正因子提出城市电网脆弱线路辨识的方法。以某城市电网2011年夏大运行方式为例进行线路脆弱性分析,并进行了时域仿真验证,仿真结果表明该方法能够较好地辨识城市电网中的脆弱线路,与电网实际运行情况相符,特别是能够辨识出承担功率不多但重要的联络线路。通过对 IEEE-39节点系统脆弱线路的辨识也说明了所提方法的合理性和通用性。     

通信系统中断对电网广域保护控制系统的影响

电网广域保护控制系统能有效地利用广域信息以应对由自然灾害等原因引发的电网设备故障造成的威胁,但其对通信系统的依赖较强。文中以电网广域监测分析保护控制(WARMAP)系统为例,提出了研究通信系统中断故障对电网广域保护控制系统影响的方法。根据电网广域保护控制系统的结构,定性分析通信中断对其的影响;基于风险量化指标提出辨识电网广域保护控制系统关键链路的方法,并进一步提出广域保护控制系统的电力—通信组合预想故障的生成方法。最后以某省级电网的广域安全稳定实时预警及协调防御系统为例,验证了上述方法的有效性,并就电力通信系统如何配置提出了若干建议。     

双重故障模式下基于证据理论和功能组分解的N-k事故辨识方法

根据连锁故障不同阶段的特点,连锁故障可以分解为源发性故障阶段和相继故障阶段。文章分析了不同类型的保护装置隐性故障在源发性故障阶段的故障后果,指出保护拒动、断路器失灵等隐性故障在连锁故障研究中的重要性。特别针对断路器失灵故障,提出一种由源发性故障和断路器失灵故障组成的双重故障模式。并基于证据理论和功能组分解思想,给出了该故障模式下的N-k事故辨识方法。算例分析表明,双重故障模式下的N-k事故辨识与源发性故障、故障断路器以及相关母线的接线方式有关,而变电站发电厂主接线对N-1事故扩大为N-k事故有直接的影响。     

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。