考虑故障不确定性和保护动作性能的电网连锁故障模式搜索

电网连锁故障可能导致大规模停电事故并造成严重后果.由于电网的故障模式较多,故障参数(包括各种连续参数和离散变量)形式各异,且搜索连锁故障需要模拟保护动作性能和紧急控制措施,因此连锁故障模式的搜索和后果分析十分困难.文章综合确定性和概率分析方法的优点,提出了利用混合方法搜索连锁故障模式,由人工指定系统的原发性短路故障,随机抽样确定故障参数和保护动作的特性,考虑多种紧急控制措施和由于故障线路切除后潮流转移造成的过负荷保护动作,交替执行稳定和潮流计算,自动快速筛选出后果严重且较易发生的连锁故障模式.对IEEE-RTS系统的计算结果显示了本文方法具有良好的在线应用前景.     

考虑自动装置控制策略的故障后潮流快速计算方法

大电网交直流故障引发的不平衡功率可能导致局部电网超出稳定极限或中枢母线电压越限,严重情况下会诱发连锁故障或大停电,为了准确模拟故障发生后电网过渡到稳态时的潮流分布情况,确定事故处置策略的有效性,本文提出了一种考虑自动装置控制策略的故障后潮流快速计算方法。根据安控系统、系统保护装置、发电机一次调频、自动发电控制和自动电压控制等自动装置在不同时间尺度上对交直流故障后电网节点有功功率注入量和无功功率注入量的影响,模拟各类自动装置的动作时机和动作策略,形成从故障发生到稳态过程的系统潮流,从而确定过载设备、潮流越限稳定断面和电压越限关键母线,为大电网在线控制决策提供依据。通过对实际电网在线数据的案例分析验证了该方法的有效性和实用性。     

采用图论的电网连锁故障模式搜索方法

针对电网的连锁故障,提出了一种基于图论的模式搜索方法。根据实时的网络拓扑结构和潮流运行方式,建立系统潮流状态图。在供电通道包含的支路中确定初始故障,利用图论方法,搜索下一条可能的开断支路。搜索过程中考虑保护动作不确定性的影响,并交替进行潮流和稳定计算,以保证搜索结果的合理性。该方法实现对电网连锁故障快速全面预测搜索,且对具有相同潮流状态图的潮流运行方式,只需根据通道潮流变化对搜索到的连锁故障模式进行局部的修正就可满足要求,大大降低连锁故障模式对潮流状态的敏感度。对IEEE 10机39节点系统进行分析计算,结果验证了该算法的有效性和实用性。     

考虑源荷不确定性的高风险连锁故障快速筛选

电力系统日益增强的源荷双侧不确定性给动态安全评估带来了更大挑战。基于随机响应面法和深度森林，提出一种考虑源荷不确定性的连锁故障快速筛选方法。首先，提出了结合分布因子的改进随机响应面法(SRSM-DF)，快速计算线路连锁开断过程中的随机潮流。然后，基于深度森林提出了SRSM-DF计算误差快速判断方法，该方法可兼顾随机潮流计算的速度和精度。最后，构建了两阶段高风险连锁故障筛选策略，进一步考虑故障导致的切负荷和直流功率损失，并建立了求取连锁故障后果的线性规划模型，以降低连锁故障筛选的计算复杂度。实际电网仿真结果表明，所提方法能够快速筛选得到不确定条件下的高风险连锁故障。     

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.     

考虑新能源随机波动和T接线的城市电网连锁故障风险评估

新能源的大量接入给城市电网的安全运行和重要用户可靠供电带来很大挑战,其功率的随机波动易引发电网出现连锁故障风险。提出了一种考虑新能源出力随机波动和城市电网110 kV网架T接线开关投切的连锁故障风险评估方法。该方法在连锁故障发生概率和后果严重度的计算中都计及了系统状态的概率分布特性的影响,并采用基于半不变量法的概率潮流计算反映系统状态与新能源功率二者的概率分布特性之间的关系。另外,建立包含110 kV网架T接线开关投切的最小切负荷的混合整数非线性规划模型,并以最小切负荷量来表征系统在连锁故障的严重度。此优化模型通过决策故障下的各组T接线开关的投切状态,减少连锁故障下的切负荷量,进而有效降低连锁故障的风险。同时,通过机会约束描述重要用户负荷节点电压的安全运行范围,以确保重要用户负荷不停电的概率满足给定的置信水平,从而保证重要用户的安全可靠供电。最后,通过某个实际城市片区电网算例验证了所提出的连锁故障风险评估方法的正确有效性。     

面向互联电网连锁故障安全防控的关键支路辨识

随着电网互联紧密程度的提高,抵御连锁性故障成为关键问题。在一定场景下,电网关键载流支路故障会引发过载型连锁反应,威胁系统安全运行,对于此类关键线路的筛选和辨识具有重要意义。据此,在考虑无功电压的改进直流潮流模型的基础上,推导和构建了过载型连锁故障动态演化模型。该模型考虑连锁故障过程中系统功率平衡和电压稳定装置的调节作用以及系统的校正控制措施,并较为准确地模拟支路失效后互联系统连锁故障的动态演化过程,进而研判连锁故障对系统功能和结构的影响。在此基础上,提出了电网载流支路的重要度评估指标,通过大规模连锁故障模拟计算,获得各载流支路的重要度指标,最终实现电网关键支路的有效辨识。以IEEE 39节点系统为算例,验证了所提模型和方法的有效性。     

基于改进渗流理论的信息物理融合电力系统连锁故障模型

基于改进渗流理论,提出了考虑物理层电网潮流分析与信息层延时的信息物理融合电力系统连锁故障模型。将连锁故障的动态发展描述为故障在信息层、物理层交替传播扩大的多阶段过程,在分析故障在物理层传播的阶段中考虑物理层电网潮流,在脆弱度指标中综合拓扑完整度、信息层延时增量及物理层实际运行指标。对信息层、物理层不同对应依靠策略及节点攻击策略的连锁故障建模仿真表明拓扑中心度对应依靠策略呈现较低的脆弱度;物理层分区设立分布式控制中心与集中式控制中心的结构相比,能提高连锁故障发展中信息层的运行实时性。同时,节点蓄意攻击相比于随机攻击能造成发展更迅速,影响范围更广的连锁故障。     

基于最优负荷削减的小世界电网连锁故障模拟

现有小世界电网连锁故障模型中,故障严重程度的评价指标不能很好地考虑故障后系统运行情况,且计算方法过于简化,为此,提出以最小失负荷百分比作为连锁故障发生后评价故障严重程度的指标,并运用基于直流潮流的负荷削减最优化模型计算最小失负荷量,从而对基于节点电气介数的连锁故障模型的模拟过程进行改进.系统受到攻击后,该方法通过重新调度系统中的发电功率来消除系统约束违限,在无法避免负荷削减时使负荷削减量最小.算例结果验证了该方法的有效性     

用连锁故障搜索算法判别系统的自组织临界状态

根据复杂系统理论，电力系统在自组织临界状态下发生连锁故障的概率将会大大提高。为了判断某个实际电力系统是否处于自组织临界状态，进而提醒工作人员注意并采取一定措施，该文建立了基于交流潮流、考虑隐藏故障特性的连锁故障搜索算法，并利用该算法对华北电网进行了分析，得出了华北电网处于自组织临界状态的结论。分析了负载情况对系统发生连锁故障概率的影响，发现系统负载较均匀时发生连锁故障的概率将大大降低。     

考虑连锁故障运行风险的机会约束最优潮流模型

在某些运行方式下,蓄意攻击或极端天气引发的电网局部元件故障可能诱发大规模连锁故障,进而导致大停电。合理的预防调度控制能有效提高灾变下电网的鲁棒性,降低连锁故障风险。基于机会约束模型建立了考虑连锁故障运行风险的最优潮流模型,并通过蒙特卡罗模拟和粒子群算法求解,获得满足连锁故障运行风险约束的最优开机方式。利用IEEE 39节点系统进行算例研究,验证了所建模型及解法的正确性。     

基于节点流量重要度的电网关键节点辨识

当电力系统发生大规模连锁故障的时候,电网中的某些关键节点可能会对故障的扩大起着推动的作用。为了提高关键节点辨识的准确性以及更好地预防大规模连锁故障的发生,本文提出了基于节点流量重要度的电网关键节点辨识方法。该方法通过定义节点传输贡献度指标和节点传输效率,然后基于电网节点潮流传输贡献重要度矩阵,计算各节点的节点流量重要度并进行比较。最后,通过对IEEE 39节点系统和南方某区域电网进行仿真,所得仿真结果表明本文所提方法计算的指标可以定量表征某个节点在潮流传输及其在电网拓扑结构中的重要度,可以有效、准确地辨识出电网中的关键节点,判断它们在交直流电网自组织临界演化过程中的作用,对预防系统向连锁故障临界状态演化有着重要的意义。     

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.     

考虑电网运行状态和结构关联的连锁故障序列预测

针对传统连锁故障考虑因素单一的不足,该文提出一种综合考虑电网运行状态和网络结构的连锁故障预测方法。首先,根据系统运行状态,建立潮流相关的线路故障概率模型和基于Markov方法的隐性故障模型;其次,基于复杂网络理论,提出网络电气结构和保护关联区间,建立故障级间的结构关联模型;最后,兼顾故障后系统运行状态和网络结构的变化,提出连锁故障预测方法,从而辨识出最易受初始扰动影响的下级故障及其影响范围,使预测结果更加符合电网实际运行情况。基于IEEE 30节点系统仿真结果验证了该方法的有效性和实用性。     

基于贝叶斯网络的连锁故障概率模型

在分析连锁故障传播机理的基础上,按照连锁故障发生、发展的物理过程,分析系统潮流转移时线路的自临界特性,结合连锁故障发展阶段的概率特点,基于贝叶斯网络方法的连锁故障概率分析,建立了一种电网连锁故障的概率分析模型.通过对连锁故障过程的模拟,用系统负荷损失指标对连锁故障进行风险评估,分析系统的薄弱环节,研究降低连锁故障风险的...     

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。     

计及传播路径的电力系统连锁故障多阶段阻断控制

开展连锁故障的多阶段阻断控制研究对于电力系统安全稳定运行及电网的升级改造均具有重要的应用价值.简要阐述了过载主导型连锁故障的传播过程,并分析了该类型的连锁故障传播路径与阻断控制策略间的交互影响.在此基础上,针对考虑传播路径的连锁故障开展了多阶段阻断控制研究,提取了故障/非故障路径线路的停运概率约束以及潮流控制力度约束,建立了以期望控制成本和失负荷风险之和最小为目标的考虑传播路径连锁故障多阶段控制模型.算例分析结果表明,基于该连锁故障阻断控制模型求得的控制策略能够在驱动连锁故障仍按预测传播路径发展的同时有效降低故障路径内线路故障概率,为连锁故障的防御决策提供了重要参考.     

基于加权潮流熵和耦合支路介数的大停电故障集构建方法研究

随着电网互联程度的加深,电网因连锁故障引发大停电的概率增大,构建连锁故障集是预防大停电的有效措施之一。首先,研究对电网稳定运行影响巨大的故障支路集,定量评估电网运行状态的加权潮流熵计算方法。然后,结合全过程动态仿真软件,提出基于加权潮流熵和耦合支路介数的大停电故障集构建方法。最后,以某地区电网为例验证所提方法的正确性和有效性。该方法既考虑电网结构变化又考虑电网状态变化,能够准确反映电网故障动态过程。     

电网连锁故障筛选及风险分析

在电网运行过程中,若某一区域电网发生重大元件停运故障,可能会以连锁故障的形式影响相邻区域其他电网的正常运行。介绍了连锁故障分析的常用模式,针对由静态潮流过载引起潮流转移的连锁故障,研究其风险分析的基本流程与计算方法,并结合IEEE标准算例阐述了连锁故障风险分析的具体应用。