基于连锁过载故障发生机理的关键线路辨识

电网关键线路的辨识,对于预防由单一故障引发的大面积停电事故具有重要意义。本文提出一种基于连锁过载故障发生机理的关键线路辨识方法。根据支路开断引起电力系统潮流转移特性,分析了连锁过载跳闸的发生机理,并推导得到连锁过载保护动作判据。根据该判据,定义功率转移指标和电网潮流熵指标来量化反映支路开断后引起的潮流转移程度和支路负载率分布情况。综合这两项指标对电网关键线路进行辨识,通过两种攻击模式下网络效能的降低来验证所辨识关键线路的合理性。最后以IEEE-39节点系统为例进行仿真计算,验证了所提方法的合理性与有效性。     

基于受冲击与断开后果脆弱度的电网关键线路识别

综合线路断开可能性和断开后果,提出基于受冲击与断开后果脆弱度的电网关键线路识别方法。定义线路受冲击脆弱指标,从其他线路对目标线路造成的潮流冲击影响及目标线路本身的抗冲击韧度两方面评估线路开断概率。同时考虑电网的电气结构和状态转移特性,构建包含电气结构重要度、支路开断脆弱指标、节点电压偏移量的指标集。基于模糊层次分析(FAHP)与改进熵权法建立线路断开后果评估模型。结合线路受冲击脆弱指标与断开后果脆弱指标定义综合脆弱性指标,全面衡量电网线路的脆弱度。IEEE39节点系统仿真结果验证了所提出的识别脆弱线路方法的有效性。     

计及拓扑结构和运行状态的支路重要度评估方法

准确快速地识别出关键支路,对于提高电网运行的稳定性及防止大停电事故的发生具有重要意义。文中将复杂网络理论和熵理论有机结合,从结构和状态两个角度对支路重要性进行综合评估。首先,提出计及传输裕度率的有功输电介数指标,以衡量支路的传输能力及其在电网拓扑结构中的重要度;然后,提出基于改进潮流转移熵的冲击性指标,以量化支路开断对系统造成的潮流冲击;最后,建立了包括有功输电介数和冲击性指标的支路综合重要度评估指标,以充分衡量支路在电网中的重要性。利用IEEE 39节点系统进行仿真,其仿真结果证明了该方法有效且合理。     

基于系统熵变特征分析的电网关键线路辨识方法

针对电力系统线路故障对系统的冲击与系统对故障消纳的耦合动态行为，提出了基于电力系统熵变特征分析的关键线路辩识模型。定义了考虑系统结构与状态变化特征的电力系统熵变及其数学表达，包括基于线路热稳容量裕度变化情况的线路功率裕度熵变（正熵流）和基于系统对故障冲击能量消纳能力的线路潮流冲击熵（负熵流）；建立了基于系统熵变模型的关键线路辨识思路及流程，并给出了基于后评估检验的线路关键性校验指标。最后，通过IEEE-39节点系统和IEEE-118节点系统仿真计算分析，验证了所提思路和模型的合理性和有效性。     

基于潮流增长率泰尔熵的脆弱支路辨识

电力系统脆弱支路辨识,对提高系统安全运行、预防电网灾难性事故发生具有十分重要意义。针对传统电网脆弱性评估模型未能有效考虑系统电压等级的问题,引入泰尔熵指标在计及系统电压等级的基础上,构建了基于支路潮流增长率泰尔熵的电网脆弱支路辨识模型。该模型从支路潮流冲击影响力和系统脆弱度两个方面对电网中的脆弱支路进行综合评估,评估结果更加贴近电网实际运行状态。通过对IEEE 30节点系统和某地区实际系统的仿真,证明了该模型的科学性与实用性。     

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。     

基于加权潮流转移熵的电网脆弱线路辨识

为了辨识电力系统的脆弱线路,本文基于熵理论对现有的潮流转移熵模型做了改进,提出基于加权潮流转移熵的支路脆弱性评估指标,该指标在衡量转移潮流分布的不均衡性时综合考虑线路的负载率,克服了以往模型忽视支路本身属性差异的不足;再结合线路的电气介数,提出一种新的支路综合脆弱性评估模型。该模型从线路之间相互作用的动态过程和电网拓扑结构两个角度综合评估线路的脆弱度。通过对IEEE 39节点系统的仿真分析,可以发现本文提出的方法能够有效克服从单一角度辨识脆弱线路,验证了所提模型的正确性和合理性。     

基于潮流熵的输电线路差异化防雷改造顺序研究

为了提高输电线路差异化防雷改造工作的效率,有效降低雷击故障对电网可靠性的负面影响,提出依据输电线路的重要度对其进行有序差异化防雷改造。针对雷电故障导致输电线路跳闸退出运行后线路潮流熵的变化特点,结合熵理论及其在电力系统中的应用,定义潮流转移熵,建立基于潮流转移熵的输电线路重要度评估模型。为加快计算速度,采用直流潮流转移分布因子法计算输电线路上的潮流变化。最后,通过对IEEE 3机9节点系统的算例测试,验证了所提方法的可靠性和正确性。     

计及电压等级的电网关键节点识别

从泰尔熵标准基本原理出发,在计及系统电压等级的基础上,综合考虑节点静态电压稳定性和支路转移潮流分布均衡性,提出一种电网关键节点辨识方法。从节点负荷变化对系统电压幅值增长和支路传输潮流变化的影响机理出发,建立电压增长率泰尔熵模型和加权潮流冲击率泰尔熵模型,描述系统电压增长和支路潮流变化的均衡性;采用二元分析法与熵权法相结合的权重分析法对指标进行综合,得到既结合主观偏好又考虑客观数据的关键节点综合评估指标,从而准确辨识出系统关键节点。IEEE 30节点系统及西南某地区实际系统的仿真结果验证了所提模型的有效性。     

基于加权潮流熵的电网故障传播脆弱线路识别

为提高电力系统运行安全水平,提出一种基于加权潮流熵的电网故障传播脆弱线路识别方法。通过直流潮流法快速估算线路断开时系统其他线路的潮流增量及负载率,采用加权潮流冲击熵反映目标线路受其他线路断开的转移潮流的影响,利用加权潮流分布熵反映目标线路断开对系统线路负载率分布的影响。结合加权潮流冲击熵与加权潮流分布熵定义线路综合脆弱指标,识别电网故障传播中的脆弱线路。直流潮流法可通过简单的数学运算准确估算系统断线故障时各线路的潮流情况,计算量少,适用性好。该方法综合考虑线路的受冲击脆弱度和断开后果脆弱度反映线路在电网故障传播中的脆弱性,同时,加权潮流熵有效反映了线路负载率较高甚至过载时的危险性。在IEEE39节点系统中对该方法进行了验证。     

基于最优潮流并计及静态电压稳定性约束的区域间可用输电能力计算

可用输电能力(ATC)是衡量电力系统在安全稳定运行的前提下区域间功率交换能力的指标。文中基于最优潮流(OPF)方法，建立起符合电力市场交易机制的ATC计算模型，其中考虑到输电线路故障对系统静态电压稳定性的影响，加入线路N-1故障时广义参数化形式的潮流方程及相应的不等式约束条件，使系统在故障时仍有负荷裕度，以保持电压稳定；以支路功率和系统负荷裕度之间的灵敏度指标进行预想故障选择，并用原对偶内点法计算得到输电线路N-1安全约束下的区域间可用输电能力。IEEE30和IEEE118节点系统算例表明该模型和算法的正确性与有效性。     

基于潮流转移分布熵和负荷冲击灵敏度熵的电力系统关键线路识别

从直流潮流入手,结合矩阵理论,提出一种基于网络拓扑结构确定潮流转移区域及计算潮流转移量的方法,基于此定义潮流转移分布熵和负荷冲击灵敏度熵,提出关键线路综合评价指标。该指标既能衡量线路断开后系统内潮流转移按照线路容量裕度分布的均衡程度,又能衡量线路对各负荷节点负荷变化的灵敏程度。通过对所识别的IEEE 39节点系统的关键线路进行静态攻击,证明了所提方法的有效性和可行性。     

计及静态安全分析熵特性的电力系统自组织临界过程仿真

自组织临界理论和熵概念在电力系统连锁性故障及复杂性分析方面已取得重要应用。结合相关研究成果,提出了基于N-1安全校核的支路开断风险熵指标,并将其应用于基于PSASP/UPI程序的多运行状态断面混合仿真平台,实现了对电力系统的静态安全风险评估及慢动态演化趋势研究。7机10节点系统的算例仿真结果表明,与传统的潮流熵指标相比,文中提出的指标在反映各支路静态安全宏观风险大小和微观异构性方面更具优势,有助于定量评估电网安全风险点和薄弱环节。     

基于支路视在功率灵敏度的故障后电压计算

提出了基于支路视在功率灵敏度的N-1网络电压快速计算方法。支路故障采用故障开断参数来模拟,首先通过牛顿潮流计算出故障前网络节点电压,然后利用已收敛潮流修正方程式对支路开断参数求导,从而计算出电压对相应支路开断参数的导数,进一步得到节点电压对故障支路故障前视在功率的导数,最后根据视在功率灵敏度修正故障前网络电压,得到故障后网络电压。方法特点是在计算不同支路故障的导数时共用潮流计算收敛时的雅可比矩阵,不用重新进行因子表分解。由于节点电压与支路功率之间的良好线性关系,所提方法计算精度较高。IEEE14节点、IEEE30节点、IEEE118节点网络和湖南实际系统的测试结果证明了该方法的正确性和实用价值。     

考虑线路多种停运模式的静态电压稳定风险评估

鉴于双回平行输电线路共同模式停运和相关停运对系统电压稳定性影响较大,本文重点建立了双回线多种停运模式重叠的支路等效停运模型,进而计算输电系统状态概率。在输电系统状态概率模型的基础上,提出输电系统静态电压稳定风险评估指标体系及各项指标计算方法,其中通过基于连续潮流的电压稳定性判据及最优切负荷模型,对输电系统电压失稳进行判定及校正控制。最后以华东某地区电网为例进行静态电压稳定风险评估,说明本文所提方法的有效性。     

A novel collapse prediction index for voltage stability analysis and contingency ranking in power systems

Voltage instability is a serious phenomenon that can occur in a power system because of critical or stressed conditions. To prevent voltage collapse caused by such instability, accurate voltage collapse prediction is necessary for power system planning and operation. This paper proposes a novel collapse prediction index (NCPI) to assess the voltage stability conditions of the power system and the critical conditions of lines. The effectiveness and applicability of the proposed index are investigated on the IEEE 30-bus and IEEE 118-bus systems and compared with the well-known existing indices (Lmn, FVSI, LQP, NLSI, and VSLI) under several power system operations to validate its practicability and versatility. The study also presents the sensitivity assumptions of existing indices and analyzes their impact on voltage collapse prediction. The application results under intensive case studies prove that the proposed index NCPI adapts to several operating power conditions. The results show the superiority of the proposed index in accurately estimating the maximum load-ability and predicting the critical lines, weak buses, and weak areas in medium and large networks during various power load operations and contingencies. A line interruption or generation unit outage in a power system can also lead to voltage collapse, and this is a contingency in the power system. Line and generation unit outage contingencies are examined to identify the lines and generators that significantly impact system stability in the event of an outage. The contingencies are also ranked to identify the most severe outages that significantly cause voltage collapse because of the outage of line or generator.     

基于割点和路径搜索的输电断面快速识别方法

提出了一种基于割点和路径搜索的输电断面快速识别方法。该方法依据过载支路切除后的潮流转移特征定义了输电断面,并借助图论中的割点和块以及最短路径等概念,深入分析了输电断面的拓扑特征;通过一系列的矩阵运算,在以断开支路为中心的块中搜索出断开支路两端点间的前k条最短路径,并最终识别出受支路断开影响最严重的输电断面。文中在电网模型降维、k值的优化选取和路径搜索方面均做出了重要改进,给出了k的取值原则和利用邻近节点信息确定最短路径的方法,有效避免了关键支路漏选且可大大减少分析计算量,实现了输电断面的快速识别,为预防电网连锁故障引发的级联跳闸奠定了基础。在新英格兰39节点和IEEE 118节点系统上进行了仿真分析,结果验证了该方法的正确性和有效性。