停电防御框架向自然灾害预警的拓展

近年来频发的极端自然灾害充分反映了将停电防御框架向自然灾害预警延伸的必要性。归纳各类自然灾害对电力系统运行可靠性的影响;分析其引发电力系统设备故障的途径;建立各有关环节的数学模型;提炼灾害预警所需要的环境信息。将停电防御系统的信息采集范围拓广到宏观与微观的气象信息与地质信息;根据外部背景信息、实时的运行工况与环境信息,在线估算各类自然灾害对电力设备故障率影响的时空分布;用在线修正的时空概率模型代替离线固定的年均概率模型;在线调整稳定性和充裕性分析中的预想故障表,使风险越大的潜在故障得到越高的关注度;根据灾变演化机理,动态评估电力系统可靠性的风险,实现早期预警;进而使决策支持功能具有对自然灾害的自适应能力。     

极端外部灾害中的停电防御系统构思(二)任务与展望

2008年的罕见冰灾暴露了电力系统规划方面的缺陷,也透视了目前停电防御系统在广域信息、仿真分析、决策支持这3个核心功能上的不足。为了有效应对极端外部环境引发的巨型停电灾难,提出停电防御系统至少应增加的功能,包括:将气象和地质等非电气信息引入防御系统,分析相应的风险并及时预警;将在线预评估功能从针对固定的故障集,提升到跟踪外部环境,动态识别高风险的潜在相继故障,进行风险评估及风险管理;支持恢复控制的自适应优化决策,代替离线制定的少量预案。从而使预防控制、紧急控制、校正控制和恢复控制能更有效地协调处置极端外部灾害引发的复杂故障场景和停电模式。     

时空协调的大停电防御框架(一)从孤立防线到综合防御

由3篇论文组成的系列文章为现代电力系统设计了自适应时空优化的停电防御框架.论证了防御由相继事件演化为大停电灾难而应该具备的核心功能,包括广域测量与数据挖掘、在线稳定量化分析和控制、多道防线的优化和协调.作为第1篇,剖析了大停电的演化规律,探讨现代互联电网稳定性的特点及面临的挑战;评述了稳定分析、三道防线及恢复控制技术的现状和发展方向;提出将监控和数据采集(SCADA)系统扩展为动态SCADA(DSCADA)系统,将能量管理系统(EMS)扩展为动态EMS(DEMS).     

时空协调的大停电防御框架(三)各道防线内部的优化和不同防线之间的协调

讨论规划建设、预防控制、继电保护、紧急控制、校正控制和恢复控制等各道防线内部的优化,以及不同防线之间在物理约束空间、控制对象空间、控制实施时间上的协调。建立一体化的非线性时变混合规划模型,即在满足各种安全稳定约束下的最小风险问题。由于同一个控制措施可能对不同的失稳模式产生相反的效果,前向摆动与反向摆动对稳定控制也有冲突的要求,不同的扰动对预防控制可能有冲突的要求,因而需要各道防线之间的协调来解决稳定控制的可行性问题。又由于不同控制防线的经济特性不同,它们之间的协调对于稳定控制的经济性也非常重要。有关的理论及工程应用研究是电力系统分析和控制领域中永恒的课题。     

大电网安全稳定综合协调防御的工程应用

构建安全稳定综合协调防御系统是提高大电网安全稳定运行水平的重要技术措施。分析了实现大电网安全稳定综合协调防御系统工程应用的关键技术,介绍了在电网安全稳定时空协调的防御框架内研究开发的大电网安全稳定综合协调防御系统的工程实施与应用情况,包括技术特点和主要应用功能,阐述了其对大电网安全稳定运行与控制能力的提升作用。     

基于态势感知的电网台风预警防御框架研究综述

鉴于态势感知在电力系统的应用和发展,对基于态势感知技术的电网台风预警防御框架进行研究,以应对近年来频发的台风灾害。基于态势感知的3个阶段对台风预警防御框架的主要研究内容和关键技术进行归纳。在态势要素采集环节对台风预警防御系统需采集的信息进行了拓展和总结。基于所获取的数据,在态势理解环节对电力设备的静态故障率和电网的韧性进行实时评估,以实时感知电网的运行状态。在未来态势预测环节,在预测和修正台风的路径及风速的基础上,对台风灾害下电网的运行风险评估方法进行归纳分析,包括单个故障、群发性故障和连锁故障的风险预测。最后,总结了基于态势感知的电网台风预警防御的整体框架,并对台风预警防御框架的未来发展方向进行展望。     

综合防御高风险的小概率事件对日本相继天灾引发大停电及核泄漏事件的思考

针对2011年东日本地震、海啸相继天灾引发大停电,进而核泄漏的严重事件,从风险观点反思了对高风险小概率事件认知的不足,并提出应对这类事件的原则.探讨综合防御系统的建设、运行与管理,剖析当前灾害防御体系亟需提升之处,指出坚强智能电网在能源安全与生态安全中的作用.     

计及通信信息安全预警与决策支持的停电防御系统

随着以特高压互联为骨干网的坚强智能电网的发展,以及能源互联网的兴起,传统的电力系统和通信信息系统融合已成为一种必然。通信信息系统的异常(包括自然故障和恶意攻击)给电网安全稳定运行带来的影响也已显现,而且会越来越大。因而在进行电网的停电防御时,必须计及通信信息安全的影响。文中提出了通信信息三道防线的概念,并实现了能对通信信息风险进行预警、对通信信息故障进行决策支持的通信信息安全防御系统;提出了电力和通信信息融合的电力系统停电防御架构,以及计及通信信息安全预警与决策支持的停电防御系统的实现方法。算例表明,计及通信信息及其风险后,将会提高电网停电防御系统的控制措施的有效性、可靠性及经济性。     

时空协调的大停电防御框架(二)广域信息、在线量化分析和自适应优化控制

在静态和动态信息的集成平台上,将安全分析功能从静态提升为动态,实现时空协调防御框架。为此,讨论信息的可靠性和动态数据采集点的优化布置;将实时信息和数值仿真结合,实现动态数据的深层挖掘。其核心功能是动态安全的定量评估技术,包括电流、功角、电压、频率的稳定裕度和低频振荡阻尼的评估,以及相应的灵敏度分析和稳定域估计。在此基础上,就可以按风险的概念实现在线预警、自适应优化的预防控制、继电保护、紧急控制、校正控制和恢复控制等各道防线的决策。     

基于风险综合评判的设备状态检修决策优化

针对目前在设备状态检修决策中尚未将设备状况与电网运行情况综合考虑的问题,提出一种计及设备故障风险及电网运行风险的输变电设备状态检修决策优化模型,以"综合风险费用最小"为优化目标,以同时检修、互斥检修、检修资源、电网安全等限制条件为约束。在充分考虑设备状态检修前后故障概率变化情况的基础上,采用禁忌搜索算法求解所建立的优化模型,通过风险经济性量化实现设备与电网运行风险的综合评判,得到技术经济综合最优的状态检修决策方案。对华东某地区电网的算例分析表明了所提出的优化模型及算法的有效性。     

南方电网交直流混合系统线损的实用计算方法

降低线损是提高电网运行经济性的重要措施。以南方电网西电东送系统为研究背景,根据IEC 61803标准,并结合实际工作经验,对西电东送交直流混合系统的线损计算进行研究,剖析了送电量、电网结构、送电构成以及设备维护水平等几大影响西电东送系统线损的关键性因素,对提高我国西电东送系统的运行经济性具有较好启发作用。     

中国南方电网在线分布式建模系统研究与设计

为了满足中国南方电网全局协调控制和在线安全稳定分析的需要,基于IEC 61970标准,提出了南方电网在线分布式建模系统的设计方案。各省调能量管理系统（EMS）通过调度数据网自动向总调EMS远程在线传输各自的电网模型和图形,在总调侧完成模型和图形的自动拼接,在线自动生成包括南方电网500 kV/220 kV交流系统和高压直流输电系统的全局模型和图形。给出了总体方案,详细设计了总调侧和省调侧的软件体系结构。介绍了关键技术,包括:模型边界的确定和维护、设备命名规范和处理技术、公共信息模型（CIM）扩展、CIM拼接、可缩放矢量图形（SVG）拼接和组织、交直流混合全模型在线高级应用、校验和运行维护机制等,设计了主要性能指标。该系统的实施将为建设中的南方电网新EMS、网省协调自动电压控制（AVC）、在线安全预警和预决策系统提供完整的在线模型。     

南方电网沿海地区输电线路设计风速分析

由于早期和近期的线路设计所依据的规程不同,设计经验和线路运行经验不同,需要对不同风速的时距、高度和重现期进行合理的修正。为全面了解南方电网沿海地区输电线路的设计风速,以输送容量大且维护相对困难的500 kV和220 kV交流输电线路为主要对象,对设计风速及其地域分布特点进行了计算分析。结果表明：广东、广西沿海线路离海岸距离与设计风速成反比关系,海南省为抵御强台风,其输电线路均采用较高的设计风速。