复合自然灾害下的电力系统稳定性分析

对自然灾害停电防御的研究至今局限于单种类的自然灾害,而未计及复合灾害之间的推波助澜。自然灾害往往会造成群发性故障,为了防御小概率高风险的复合自然灾害造成大停电,需要在线跟踪外部环境的变化并有效预警。为此提出复合自然灾害造成的群发性故障的风险分析思路和框架,一方面建立电网支路在复合自然灾害下的故障率模型并计算其相关风险,另一方面考虑多种自然灾害的交互影响,在线筛选潜在故障,分析运行的安全稳定性,并提供决策支持。     

考虑高风险连锁故障的PMU配置方法

针对连锁故障会导致广域测量系统(WAMS)丧失对电力系统完全可观测能力的问题,提出了一种考虑高风险连锁故障的最优相量测量单元(PMU)配置方法.首先使用隐性故障模型和风险理论对电力系统的连锁故障进行模拟仿真和统计分析,从而对系统中的高风险连锁故障进行辨识;进而通过最优PMU配置保证在单一高风险连锁故障发生的情况下WAMS能够保持对电网的完全可观测.以IEEE 39节点系统为例进行了PMU配置和分析,实验结果表明该方法在经济性和鲁棒性之间能够取得较好的平衡.     

基于机器学习的继电保护故障诊断和分类研究

为提高电力系统中继电保护装置的故障诊断效率,提出一种基于电力网络多传感器信息有监督数据集的机器学习故障分类方法.通过对集群式电力系统输电线路、电力变压器和母线故障的监测及分析,研究故障传输过程特性,构建基于故障传输特性的数据模型及符合统计特性的大规模数据集.对于故障诊断和分类研究,提出基于Fisher判别式的多类型线性判别分析(LDA)方法.针对继电保护电力系统元件故障网络形成的具有故障特性和诊断结果的数据集,利用有监督机器学习(ML)相关理论,搭建具有分类评价的继电保护故障诊断和分类方法.     

基于网页链接分析的电力系统连锁故障关键环节辨识方法

辨识电力系统关键环节,对于分析连锁故障传播规律、制定预防决策措施和提高电网可靠性具有重要意义.文中将网页链接分析的SALSA算法引入电力系统连锁故障的关键环节分析,定义了传播线路和脆弱线路的概念,并基于大量连锁故障的仿真数据,辨识线路在故障传播中的作用,以及会造成严重大停电后果的高风险故障传播关系.IEEE 39节点系统和某省实际电网的算例验证了所提方法可有效辨识系统关键环节,且针对关键环节的缓解措施能有效降低连锁故障大停电风险.     

基于综合能源系统的固态变压器中开关器件故障特性分析与诊断

综合能源系统是主动配电网实现能量综合管理的重要手段与工具,其可靠性与该系统中大量应用的固态变压器的可靠性直接相关.该文针对配电网固态变压器的输入级、中间级和输出级中开关器件开路故障和短路故障开展研究,并对其故障后电压和电流畸变进行分析.以配电网固态变压器中由级联多电平变换器组成的输入级、中间级和输出级的基本工作原理及运行方式为基础,研究了其开关器件在各个故障下电压和电流的畸变,并总结其故障机理和故障特性,通过建立特定波形畸变和故障点位置与类型之间的关系,辨识开关器件故障的位置与种类.最后通过仿真对故障特性进行了验证,并提出了基于故障机理和故障特性的开关器件故障诊断方法.     

考虑次生故障差异化影响下韧性主动提升的输电系统网架重构策略

近年来,我国能源电力加速转型,极端自然灾害频发,国际形势不稳定,使得常规安全风险与非常规安全风险交织,大停电风险有增加的趋势。稳健可靠的网架重构方案对防止恢复中再次发生系统崩溃具有重要意义,针对当前研究中未有效计及恢复中次生故障的不足,该文提出一种考虑次生故障差异化影响下系统韧性主动提升的网架重构策略。首先,讨论在网架重构恢复方案中考虑次生故障影响的必要性;然后,基于分割多目标风险分析方法提出一种系统韧性指标,旨在差异化处理次生故障并突出高风险故障对恢复过程的影响;进一步建立考虑韧性主动提升的网架重构全局优化模型,以增强系统对高风险故障的抵御能力。为提高模型的求解效率,提出一种基于窗口滚动机制的求解策略,可给出兼顾快速性与稳健性的网架重构方案。最后,采用新英格兰10机39节点系统和IEEE 118节点系统验证所提出方法的有效性。     

大容量特高压多端混合直流实际运行关键特性分析

大容量特高压多端混合直流涉及多端、混合、双阀组等多种技术特点,设计难度大,运行特性复杂.结合南方电网系统特性及安稳策略,首先提出了适用于昆柳龙特高压多端直流工程的交直流故障穿越策略,并明确了穿越及恢复特性要求.接着分析了工程实际运行情况,重点对直流线路故障穿越特性、交流故障穿越特性和第三站在线退站特性等关键运行控制性能...     

基于D-S证据理论的小电流单相故障多判据融合选线研究

利用单相接地故障的暂态量和稳态量分别构造幅值、相位故障测度函数,以定量评价疑是故障线路的程度.结合选线问题的特性,设计了以故障测度值为自变量的基本信度分配函数.运用D-S证据理论实现了多判据信息融合,将多判据选线问题转化为证据推理问题,给出了基于信息融合的综合选线策略.大量仿真算例证实了该方法的有效性.     

基于多端行波时差的配电网故障定位方法

针对现有配电网故障定位方法存在实现复杂、可靠性不高的问题,提出一种基于多端行波时差的配电网故障定位方法.首先,分析故障行波传输特性,提出一种配电网故障状态表达式.根据多端行波时差和双端行波原理计算故障距离理论值.将理论值代入故障状态表达式,搭建故障搜索矩阵和辅助矩阵,通过分析矩阵元素变化特征和数值状态定位故障线路.然后...     

抗灾型电网安全风险评估方法研究

我国电网分布范围广,输电线路距离长,常面临各种复杂地理环境和气候环境的影响。为了提高电网抵御自然灾害的能力,亟需开展抗灾型电网规划的研究工作。电网安全评估是对已形成的电网规划方案进行检验的重要环节。常规的安全评估多使用模拟失去单一线路的方法,对灾害的地域性及其引发的大范围连锁故障考虑不足。因此,提出适用于抗灾型电网规划的安全评估方法将具有重要意义。从电网故障行为特征和复杂网络理论的角度分析了自然灾害引发的大规模电网事故的机理,验证了采用复杂网络理论对电网抵御自然灾害的能力进行安全评估的可行性。     

基于设备脆弱性的电网气象灾害故障预测

电网运维数据表明,电网设备故障主要由雷电、雨雪、大风、冰冻等自然气象因素引起,是电网防灾减灾的重点。基于气象与电网故障之间的关联特点,提出一种基于设备脆弱性的电网设备气象灾害故障预测方法。将设备脆弱性指数作为变量改进关联规则算法,实现设备不同历史状态下的归一化处理。算例分析表明,基于设备脆弱性改进的关联方法,能够准确、全面地建立气象信息与电网故障之间的映射关系,预测给定气象条件下的故障概率。     

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。     

极端自然灾害下电力信息物理系统韧性增强策略

电力系统在极端灾害下维持并恢复正常功能的能力取决于其韧性.考虑信息系统与电力系统的相互影响,提出了一种电力信息物理系统应对极端自然灾害的韧性增强策略.首先,建立了电力信息物理系统的极端自然灾害防御框架,展示在信息物理环境下的决策控制技术.在此基础上,提出电网预防分区方法,在预测防护阶段依据故障概率和拓扑连通度进行电网分...     

灾害天气下计及一二次设备耦合故障的电网短时风险评估

灾害天气下电网发生短时多重故障有可能超出保护系统预设的反应能力,一二次设备耦合影响将助推多重故障风险发展和蔓延。为此,提出了计及一二次设备耦合故障的短时风险评估方法。首先,分析了一次设备与二次设备之间的交互作用及其对电网短时运行风险的影响。其次,构建了一次设备和二次设备的故障概率模型,重点分析了一二次设备耦合故障引发保护拒动的概率。然后,结合保护系统对超预期故障的反应能力,提出了灾害天气下电网短时多重故障风险评估方法。最后,采用改造的IEEE39节点系统对所提方法进行测试。算例结果表明：受外界气象环境影响,保护系统缺陷暴露导致非期望动作使得电网多重故障风险更为严重;综合考虑灾害天气对一二次设备影响下的短时运行风险,对于发现和消除保护系统薄弱环节及制定电网降风险运行策略具有一定参考价值。     

多自然灾害下的架空输电线路运行风险评估

为了对多种自然灾害共同作用下的架空输电线路运行风险进行评估,基于现代安全风险量化理论,充分考虑各类自然灾害风险的发生可能性、对架空输电线路的影响程度以及危害的严重程度,采用风险概率、线路故障输送能力损失值、风险社会影响系数三者综合量化架空线路灾害运行风险。基于此建立了多种自然灾害下架空输电线路运行风险评估体系,并采用改进层次分析法计算不同自然灾害的风险权重,保证评估结果的合理性。利用该方法完成了一例地区电网架空输电线路在多种自然灾害共同作用下的运行风险评估,验证了方法的可行性。该评估方法通用性更强,评估结果可为采取针对性灾害抵御措施、提高线路风险防范能力提供依据。     

基于改进深度降噪自编码网络的电网气象防灾方法

电网运维数据表明电网故障的主要原因已由电气设备制造工艺水平、现场运维水平等因素转向雷电、山火、大风、冰灾等自然气象因素,电网防灾减灾也应重点关注气象致灾。针对气象与电网故障之间的关联特点和规律,提出了一种基于改进深度降噪自编码(SDAE)网络的电网气象防灾方法。以气象历史数据和电网运维检修数据为基础,利用合成少数类样本过采样技术(SMOTE)降低原始数据集的不平衡度,自编码网络通过非监督自学习和有监督微调完成气象信息特征的提取和气象信息与电网故障映射关系的建立,并通过融入稀疏项限制和加噪编码来改善网络的鲁棒性。算例分析表明,所提出的基于SMOTE和SDAE的网络电网气象防灾方法,能够准确、全面地建立气象信息与电网故障之间的关联映射关系,能够对给定的气象条件是否会导致发生电网灾害事故进行准确的预判。     

一种计及微地形修正的输电线台风风险预警方法

台风过境时,较大的风力往往会引发风偏放电、断线、倒塔等事故,是对沿海地区电网安全可靠运行威胁最大的自然灾害之一。由于台风灾害的高风险性,建立台风预警体系能更经济有效的提升电网抵御台风灾害的能力。现有的电网台风风险预警方法直接使用气象局提供的区域性预测风速,并未考虑具体线路所处的微地形环境对风速的影响,易出现漏警以及虚警。因此,提出一种计及微地形影响的输电线台风风险预警方法。该方法把预警区域按经纬度划分为0.01°×0.01°的网格,将网格内的输电设备与网格微气象、微地形信息关联,建立了输电线微地形条件下的风速修正系数计算方法,可更准确地辨识遭受台风灾害影响的线路集并按风险等级进行预警。实例验证了方法的可行性和有效性。     

城市电网规划自然灾害风险评价研究

近年来,自然灾害给电网带来了巨大的损失。如何科学评价自然灾害对电网及其带来的社会经济影响是城市电网规划风险评价中急需研究的课题。本文总结分析了我国自然灾害对电网造成的破坏及影响,并基于风险评价理论和信息扩散理论,建立了自然灾害发生的概率及对电网影响的风险评价模型。算例表明,该方法具有可行性,能为考虑自然灾害风险的电网规划提供决策依据。     

计及关键场景的超大规模电网暂态安全风险评估方法

为解决超大规模规划电网暂态安全风险评估时考虑的场景和多重故障不全面的问题，提出一种多重暂态安全预想故障筛选方法，并开发能应用于实际电网的软件。首先，文章建立基于改进K-means聚类的关键场景生成指标和算法；其次，从系统降维的角度提出多重故障筛选思路，建立考虑功角稳定破坏风险、电压稳定破坏风险的多重故障筛选指标和算法；最后，基于PSD-BPA潮流程序，开发超大规模电力系统故障集合平台。以实际规划电网为例验证所提方法的有效性。