A meteorological information mining-based wind speed model for adequacy assessment of power systems with wind power

Accurate wind speed simulation is an essential prerequisite to analyze the power systems with wind power. A wind speed model considering meteorological conditions and seasonal variations is proposed in this paper. Firstly, using the path analysis method, the influence weights of meteorological factors are calculated. Secondly, the meteorological data are classified into several states using an improved Fuzzy C-means (FCM) algorithm. Then the Markov chain is used to model the chronological characteristics of meteorological states and wind speed. The proposed model was proved to be more accurate in capturing the characteristics of probability distribution, auto-correlation and seasonal variations of wind speed compared with the traditional Markov chain Monte Carlo (MCMC) and autoregressive moving average (ARMA) model. Furthermore, the proposed model was applied to adequacy assessment of generation systems with wind power. The assessment results of the modified IEEE-RTS79 and IEEE-RTS96 demonstrated the effectiveness and accuracy of the proposed model.     

基于分级分类和改进AHP-EW-TOPSIS的电力系统充裕性评估方法

电力系统充裕性评估对电力系统的规划建设具有重要的意义,传统的单概率性指标评估方法已经不能满足随新能源渗透率不断提升、场景复杂化、短缺事件多样化趋势下电力系统充裕性评估的需求。首先,对短缺事件以最大短缺功率等效化处理,基于改进最小二乘法进行充裕性事件分区特征点拟合,构建短缺事件集分级分类的充裕性多指标体系。然后,基于蒙特卡洛法生成多组随机短缺样本数据集,结合改进AHP-EW-TOPSIS法确定各分区指标的全局权重,并得到综合评分降落曲线。最后,根据评分降落曲线构建综合评价结果判据区间。算例以某市实际运行数据为基础进行仿真验证,结果表明,所提方法可结合主观要求和不同尺度充裕性事件的客观特性,得到更加全面、透明的充裕性评估结果。     

Probabilistic reliability indices evaluation of electrical distribution system accounting outage due to overloading and repair time omission

This paper presents a methodology for modifying failure rate and repair time of a distributor segment accounting the outage due to overloading and omission of critical repair time termed as repair tolerance time. Necessary relations have been derived for modifications of failure rate and repair time of a distributor and these modified failure rate/repair time have been used to evaluate average failure rate, average outage duration and average outage duration per year for distribution systems. The methodology has been implemented on a meshed distribution network and results have been compared with those obtained with unmodified failure rates/repair times.     

变速恒频双馈风力发电机辅助系统调频的研究

目前变速恒频双馈风力发电机(DFIG)采用解耦控制策略,DFIG的输出功率不受系统频率影响,对系统没有频率支撑作用.为改善这一问题,在传统的DFIG控制中加入辅助频率控制环节,让DFIG表现出常规发电机组的惯性响应效果.为了防止DFIG因参与频率调节而导致其停转,给系统频率的恢复带来不利影响,提出将DFIG的转子转速引...     

二次系统隐性故障的多指标综合风险评估

针对二次系统隐性故障可能引发的连锁故障,提出了一种多指标综合风险评估方法。采用马尔科夫状态空间转移方法,求解系统处于不同状态的时变概率及平稳概率。将平稳概率与距离保护相结合,构造反映系统隐性故障的模型。从电网容量、电网用户、电网稳定性3个方面建立电源孤立、负荷切除以及电网解列的风险指标,加权得到反映连锁性故障的综合风险指标。建立了基于蒙特卡洛抽样算法的风险评估体系,并通过具体的算例对多指标风险评估的方法应用进行展示。     

计及保护失效的智能变电站二次系统综合风险评估研究

为了评估智能变电站二次系统的可靠性,针对现有研究未充分考虑保护失效带来的后果的问题,提出了计及保护失效的智能变电站二次系统的综合风险评估方法。首先利用Markov过程,计算各二次设备的稳态概率。按照IEC61850的功能分解,采用可靠性框图法,计算各保护系统的稳态可用度、稳态误动率、稳态拒动率。针对各保护系统的各失效情景,分析各保护失效事件的发生概率、受到影响的一次设备。采用"删去留下"法,获得保护失效情景下主接线的最小路集,获得主接线的可靠性指标。综合考虑保护系统失效带来的主接线可靠性指标变化与失负荷量,采用保护系统失效情景的发生概率、失负荷量、主接线故障频率相对值三个指标,构造保护系统的异常失效风险指标。以异常失效风险、停运失效风险及其在全站综合风险的占比,定量分析某保护系统失效对全站保护系统综合风险的影响程度。典型变电站的多个算例验证了所提方法的有效性。     

基于电网状态评估的风险防范管理体系应用研究

基于对电力设备技术参数、试验数据、负载、环境、外观、故障、缺陷等信息,运用设备、材料老化,其使用寿命随着投运年限的增长而减少的工程学原理,结合设备运行情况,综合分析可能影响设备运行状态的因素,最终得出量化数值(健康指数、使用寿命和故障率)来表征每台设备在当前和未来健康状况的风险防范管理体系。实践表明,电网风险防范管理体系有助于供电企业制订技术改造的优化方案,对各种投资方式下技术改造方案进行风险评价,为企业的正确决策提供有力的依据。     

基于继电保护隐藏故障的系统连锁故障风险评估

针对电力系统隐藏故障造成的保护误动问题,提出基于熵权双基点法的电力系统连锁故障风险评估的新方法,在分析隐藏故障成因的基础上建立线路过负荷保护的隐藏故障模型来描述隐藏故障发生的概率。应用风险理论与效用风险函数对过负荷风险指标、失负荷风险指标、电压失稳风险指标和频率偏移风险指标等4个风险指标进行量化,得到风险指标值。结合熵权双基点法法计算出系统线路的风险贴近度。最后根据风险贴近度的计算结果对线路进行风险排序,找出系统中的脆弱线路,并据此提出了减小隐藏故障发生概率的改进措施。对IEEE 10机39节点系统仿真验证了该方法的可行性与正确性,为电力系统的检修维护和运行管理提供了参考和依据。     

基于输电断面识别的电力系统连锁故障风险评估模型

提出了一种改进的电力系统连锁故障风险评估模型。该模型综合考虑了线路故障概率的泊松分布特性以及实时潮流大小的影响,给出了线路停运概率的直线分段拟合计算方法。通过分析连锁故障对供电方和用电方的双重影响,采用母线低电压、潮流相对转移量、系统相对失负荷量作为连锁故障的后果评估函数。所提算法在连锁故障的某一环节选定后,利用有功增加因子先识别剩余网络中相对于该故障环节的输电断面,再在输电断面所含支路中选择下一故障环节,避免了全网遍历搜索。最后对IEEE 39节点系统进行了仿真分析,证明了该方法的有效性。     

城市电网用户停电损失估算及评价方法研究

合理地估算和评价城市电网中各类用户的停电损失,为电力企业在提高城市电网的可靠性水平及应急电源优化配置的投资和决策方面提供依据。在对受停电影响造成的各类用户的经济损失进行分类调查的基础上,以峰荷时刻的停电损失为基准,建立了表示综合用户停电损失和停电持续时间关系的综合用户停电损失函数,用以估算每类用户的综合停电损失。基本计算过程为,根据各类用户的综合用户停电损失函数和停电次数的统计结果,采用停电损失评价率和每次事故停电损失2个指标来评价每类用户的停电损失。采用青岛地区53个重要用户的数据为实际算例,估算并评价了各类用户的停电损失。所得结果表明,所提出的估算和评价用户停电损失的方法,有助于电力企业确定不同可靠性水平下的应急电源优化配置成本。     

基于WAMS的AGC机组性能在线评估方法研究

提出了一种基于广域测量技术的AGC机组调节性能在线评估方法。首先提出了完整的AGC机组性能评估指标体系,将各类指标有效整合,从时间尺度和状态维度两个方面对AGC性能进行全面的评估。结合WAMS高采样率、高精度的数据特点,将AGC调节过程分成三段:快速控制段、考核控制段和超时控制段。不同的控制段采用不同的处理方法,从而有效减少计算量和存储量,满足在线快速评估的要求。该方法应用于湖南电网AGC在线评估系统,验证了该方法的正确性和有效性。     

信息失效威胁下的电力信息物理系统安全评估与防御研究综述

电力CPS中信息失效可能导致严重物理后果,必须准确评估信息失效威胁下的电力CPS安全性,实现电力CPS安全防御.首先阐述电力CPS建模与信息物理交互机理研究思路.之后通过信息失效来源分析、失效跨空间传递过程分析、安全评估指标计算三个环节建立电力CPS安全评估研究框架.最后从信息网结构优化、路由优化、网络安全防御三方面分...     

配电网用户侧异构电力物联设备网络风险量化评估

随着配电网用户侧异构电力物联设备(以下简称“配电网用户侧物联设备”)接入电力系统的规模逐步扩大,针对它的网络攻击将会对电力系统安全造成严重的破坏,配电网用户侧物联设备的网络风险评估由此成为了目前电力系统亟需解决的关键问题。首先,计及设备终端、移动应用、云端等各组件网络安全防护和终端运行特性,识别配电网用户侧物联设备网络风险评估指标,并结合改进的层次分析法和变异系数法对评估指标进行组合赋权。进而,依据设备网络风险概率以及设备被恶意攻击后对电力系统造成的物理后果,提出一种信息物理融合的配电网用户侧物联设备网络风险评估模型。最后,针对高风险的配电网用户侧物联设备,通过指标对标分析目前终端、移动应用、云端等各组件网络安全防护的薄弱环节,指明设备各组件网络安全防护亟待改进的方向。研究成果以期对用户侧电力物联网的建设以及安全防护提供一种有效的科学判据,从而降低用户侧电力物联网网络风险,确保电力系统运行安全。     

基于BP神经网络的小样本失效数据下继电保护可靠性评估

失效数据样本过少会影响对高可靠性继电保护系统的可靠性评估,因此提出一种基于BP神经网络的继电保护系统可靠性评估方法。分析了可用于继电保护装置可靠性评估的分布模型及其特点;利用原始小样本失效数据训练BP神经网络,得到与原始数据样本规律相近的扩充数据样本;利用最小二乘法对扩充数据样本的分布模型进行参数估计。算例分析表明:利用扩充数据样本进行可靠性评估效果更好,在对继电保护装置进行可靠性评估时应根据选择的分布模型选择合适的经验公式。     

考虑一二次耦合多重故障的电力系统风险评估

为了综合评估恶劣天气下输电线路故障与二次系统隐性故障导致的多重故障风险,提出了考虑一二次耦合多重故障的电力系统风险评估方法。首先,分析了气象灾害导致输电线路故障的特点,总结了一二次设备耦合多重故障的特点。其次,综合考虑输电线路及保护装置的失效概率,建立了一二次耦合多重故障模型。然后,应用拉丁超立方抽样实现初始故障集的快速生成,进而评估系统失负荷、节点电压越限、支路潮流越限等风险指标。最后,采用IEEE39节点系统对所提方法进行测试。研究结果表明：考虑一二次耦合的多重故障,系统面临的风险更为严重;使用拉丁超立方抽样,可兼顾不同气象分区内线路故障概率分布差异,提高计算效率;通过多维度风险指标排序,能够有效筛选灾害天气落区内影响电网风险的关键线路和母线,为电网风险防控和薄弱环节治理提供决策依据。     

电压暂降系统指标的监测节点数量选择与评估方法

准确评估电压暂降水平是理解与改善电压暂降问题的前提。虽然IEEE Std 1564 — 2014标准已为电压暂降系统指标的计算提供了建议,但考虑实际电网无法在所有节点均安装监测装置,如何确定其数量并提出适用于不均匀数据的评估方法是尚未解决的难题。为此,针对监测节点数量与抽样方法的确定展开研究。考虑实际电网监测数据存在分布不均匀的问题,提出一种改进的密度偏差抽样方法。基于误差幅度指标,建立满足不同给定误差要求下的监测节点数量解析式。基于监测节点样本数据,采用均值方法计算得到系统指标的估计值。IEEE 118节点系统的仿真结果表明,所提方法既能够在抽样过程中保留原始监测数据的电压暂降信息,又能基于给定误差得到评估所需监测节点数量的估算值;相比于现有系统指标评估方法,所提评估方法具有更小的估计误差。     

基于模糊综合评判理论的电力信息系统安全风险评估模型及应用

提出一种基于模糊综合评判理论的信息系统安全风险综合评估模型与方法,实现量化信息系统安全风险的目标。通过确定信息系统的安全风险因素集、指标集以及因素的权重系数集,建立安全风险模糊综合评估矩阵,并应用于电力信息系统Web组件的安全风险评估。电力信息系统受到来自系统本身、外部环境以及人为和自然界的安全威胁, 应用建立的信息系统安全风险评估模型定量计算电力信息系统Web组件的安全风险值,为系统管理与使用部门采取相应的防护技术和管理措施提供理论依据。     

Diagnosis performance assessment of the secondary protection for a 68-bus power system

This article concerns the assessment of diagnosis performance of a recently developed secondary protection (SP) applied to the IEEE 16-machine 68-bus test system subject to primary protection (PP) misoperations on transmission short circuit faults. A PP may fail to trip or falsely trip a line. Such PP misoperations have been known to be a main culprit of modern day blackouts. The function of the SP is to take a timely corrective action before a misoperation causes instability through on-line diagnosis and stability assessment. Its feasibility hinges on the effective utilization of networked advanced digital relays. We have recently built a full set of diagnosis filters with sensor-localized dynamic transmission circuit models representative of all anticipated line contingencies in the 68-bus system and computed the postfault stability regions for the contingencies. The sensor-localized circuit partition drastically reduces the processing and communication complexity of diagnosis. This work evaluates the diagnosis performance of the SP's multiple-model filters (MMF) using hybrid simulations driven by both randomly generated discrete events of PP misoperations and the governing dynamics of rotor angles of the 16 interconnected synchronous generators. Of the 1000 independent replications of simulation conditioned on each type of randomly generated misoperations, a 98% correct diagnosis rate is achieved. Each diagnosis conclusion is reached by the SP's MMF scheme within a few tens of a millisecond from the onset of a PP misoperation following a random transmission short circuit fault. This suggests that the SP can circumvent a large percentage of potential blackouts cost-effectively.     

大电网在线动态安全评估系统电网模型特性分析

总结了目前大电网在线动态安全评估数据中电网模型的两个特点,即负荷挂在220 kV母线及将主变高压侧为110 kV的发电机（简称110 kV发电机）等值成恒阻抗负荷。论证了这种特征对几种分析计算的影响：大扰动动态稳定性分析结果的变化随故障位置、电网状况不同改变;消除了小扰动稳定分析中与110 kV发电机相关的振荡模式;基于方案方式的短路电流计算值偏小;负荷等值使基于潮流的短路电流计算值偏大,发电机等值使基于潮流的短路电流计算值偏小。结论的有效性用电力系统分析综合程序（PSASP）在华中电网数据上进行了验证。     

逆变型分布式电源接入对小电阻接地系统馈线零序电流保护的影响

逆变型分布式电源(IIDG)的接入改变了小电阻接地系统的接地故障特性,不仅使传统零序电流的计算方法不再适用,而且对馈线零序电流保护造成了不利的影响。通过分析IIDG的故障电流特性,建立了具有低电压穿越能力的PQ控制型IIDG故障等值模型;在含IIDG小电阻接地系统接地故障分析建模的基础上,提出了零序电流迭代求解算法,并利用MATLAB编写相应的求解程序,将计算结果与电力系统实时仿真系统(RTDS)的仿真结果进行比较,验证了所提算法的有效性和准确性;基于所建立的故障分析模型,揭示了IIDG的接入对小电阻接地系统馈线零序电流保护的影响机理,利用所提零序电流迭代求解算法求解不同故障情况下的馈线零序电流值,验证了理论分析的正确性。