连锁故障引发的电网灾难性事故风险评估

根据结构状态与运行状态耦合关系,建立考虑故障直接风险和潜在风险的综合风险指标,评估电网灾难性事件.从故障传播数学特征出发,比较本层故障综合风险与下一层故障综合风险指标,将故障传播过程分为累积效应阶段和连锁效应阶段,对各阶段的故障事件进行综合风险排序,更好地评估可能发生的灾难性事故风险.对IEEE -9节点系统和某地区电...     

基于综合风险的电网灾难性事件预警评估

电网作为刚性动力学系统,结构复杂性在增强其应对偶发故障鲁棒性的同时也增大了其应对连锁故障的脆弱性。结构决定功能,但两者之间的复杂关联致使故障对电网造成的风险很难完整刻画,从网络拓扑结构入手,进行网络剖分,解耦结构与功能之间的复杂耦合关系,再基于不确定风险分析理论,综合考虑故障显性风险和隐性风险,通过联系数理论建立基于两者的完整风险评估指标,完整地刻画出灾难性事件的系统风险。并建立了基于C#的商业应用评估软件,以此对西部某地区实际电网进行风险评估,结果证明本方法所得结果符合工程实际,所建商业应用平台直观、友好、结果可靠。     

基于事故链及动态故障树的电网连锁故障风险评估模型

在分析现有电网连锁故障事故链模型不足的基础上,提出基于事故链模型与模糊聚类算法预测连锁故障的发展模式,运用动态故障树理论评估支路的重要度。首先,在事故链预测阶段,利用模糊聚类算法对支路进行分类,选取关联性最高的为下级环节,在减少工作量的同时克服现有预测方法的局限性。其次,基于事故链集建立连锁故障的动态故障树模型,利用动态故障树理论计算事故链的概率和风险,完善支路的重要度评估模型。最后以IEEE39节点系统为例进行计算,通过对结果的比较分析,验证所提模型和算法的合理性。     

基于电网剖分与不确定性测度的电网灾难性事件评估

针对电网灾难性事件同时受网络结构、电气运行状态以及两者耦合引起的复杂不确定性因素影响造成的评估困难,提出一种综合考虑网络拓扑剖分和电气关系剖分的评估方法,通过拓扑结构剖分和电气关系剖分分别刻画灾难性事件发生过程中的系统固有属性和电气量的变化,揭示出灾难性事件过程中系统结构及其运行特性的规律。该方法基于不确定性理论,从元件受扰动后,系统结构状态和运行状态的不确定性出发,利用可信性测度刻画存在的不确定性以及两类不确定因素耦合产生的复杂不确定性,并以电网负荷损失期望为指标评估灾难性事件。仿真结果表明,该方法对风险最高和最低的灾难性故障的评估结果与传统方法高度一致,而对风险最高和最低之间的灾难性故障的评估结果更符合工程实际。     

基于电网剖分与不确定性测度的电网灾难性事件评估

针对电网灾难性事件同时受网络结构、电气运行状态以及两者耦合引起的复杂不确定性因素影响造成的评估困难,提出一种综合考虑网络拓扑剖分和电气关系剖分的评估方法,通过拓扑结构剖分和电气关系剖分分别刻画灾难性事件发生过程中的系统固有属性和电气量的变化,揭示出灾难性事件过程中系统结构及其运行特性的规律.该方法基于不确定性理论,从元件受扰动后,系统结构状态和运行状态的不确定性出发,利用可信性测度刻画存在的不确定性以及两类不确定因素耦合产生的复杂不确定性,并以电网负荷损失期望为指标评估灾难性事件.仿真结果表明,该方法对风险最高和最低的灾难性故障的评估结果与传统方法高度一致,而对风险最高和最低之间的灾难性故障的评估结果更符合工程实际.     

电网灾难性事件综合风险熵权评估法

综合风险评估综合度量了事件的可能性和严重性,可用以识别电网灾难性事件序列,但各严重性指标的权系数设置对评估结果有很大影响。为了克服传统综合风险评估中严重性权重设置存在人为主观因素的问题,提出用熵权法客观确定严重性指标权重。以严重性测度矩阵为基础,通过建立模糊隶属函数并结合熵权法确定各项严重性指标的权重系数,提出了基于熵权法的电网灾难性事件评估数学模型与方法。对WSCC-9节点系统进行仿真分析,证明所提方法正确、客观,有一定理论和工程应用价值。     

考虑元件综合重要度的电网安全性风险评估方法

从系统学角度出发,综合考虑系统中元件的结构属性、状态属性及社会属性,提出一种考虑元件综合重要度的电网安全性风险评估方法。综合元件结构重要度因子模型与元件状态灵敏度因子模型构建元件综合重要度模型,该模型克服了传统风险评估方法中对于不同元件的重要度无法表征的不足;综合考虑电网结构与状态,建立表征电网潮流分布均衡性与负荷损失的严重度模型,完善安全性风险评估指标体系。仿真结果表明,相较于传统方法,该方法对电网N-1故障风险排序更为合理,对N-k故障序列分级风险辨识度更高。     

电网运营风险预警评估的模糊故障树分析模型

基于模糊故障树分析法提出了一种电网运营风险预警评估指标体系的构建方法,通过将电网运营分为电网结构、电网运行、设备运检和安全管理四个系统,综合考虑各个部分对于电网运营风险方面的影响作用。首先,将各个系统指标出现异常波动作为故障事件,建立与指标评估体系相对应的模糊故障树,利用模糊数学原理确定了各个系统指标相对于电网运营风险的重要度;其次,取代一般的专家经验法获得权重,将重要度作为评价指标的权重引入评估体系中,在此基础上结合评价指标实际测量值对电运营风险水平进行综合评估;最后对综合预警评估结果利用雷达图进行风险扰动源确定,准确定位需要控制的风险指标,为电网运营风险提供一套高效准确的预警评估方法和评估流程。     

基于改进功率介数的电网风险评估

针对国务院599号令《电力安全事故应急处置和调查处理条例》以及《中国南方电网有限责任公司电力事故(事件)调查规程》中强调电网发生事故后对用户侧产生的影响,提出考虑发电机和负荷的社会属性的改进功率介数。利用改进功率介数衡量线路和节点的重要度,并将改进功率介数引入到电网故障后果指标,克服传统风险评估方法对发电机和负荷社会属性及潮流流动影响考虑不足的缺陷。故障后果指标选取了考虑电网一次系统权重和二次系统权重的网络效率、电网的加权潮流熵、电压偏移严重程度以及负荷损失严重程度。针对上述故障后果指标,提出采用直觉模糊层次分析法,同时考虑决策过程中隶属度、非隶属度、犹豫度三方面信息,更为客观地评价电网故障后果的严重度。采用非序贯蒙特卡洛法计算故障概率,最终得到电网故障风险。算例结果表明,所提出的基于改进功率介数的电网风险评估方法可以在强调负荷社会属性的情况下更好评价电网风险。     

基于模糊聚类和模糊推理的电网连锁故障预警方法

在连锁故障研究过程中,对其可能给电网带来的风险进行预警可以引导运行人员实现科学决策,从而避免大面积停电的发生。为实现连锁故障的预警分级,首先应用模糊C均值聚类及其修正方法对连锁故障概率进行分级,然后将失负荷、低电压和过负荷指标作为输入变量,构建反映电网静态安全水平的故障严重度模糊规则和隶属函数集,应用模糊推理方法对综合严重度等级进行划分,最后将概率和严重度综合,根据最大隶属度原则确定连锁故障风险预警的等级。以IEEE-RTS79系统为算例评估了不同的初始扰动下电网发生连锁故障后的风险水平,并分析了电网运行状态的差异对连锁故障预警等级的影响,验证了算法的合理性和有效性。     

基于效益风险函数的电磁环网风险评估与控制

针对电磁环网问题,提出了一种基于效益风险函数的电磁环网风险评估与控制方法。该方法以风险理论与效益函数理论为基础,首先对电磁环网的安全性进行风险评估,通过风险计算获得电磁环网的静态风险、暂态风险以及系统总的风险,考虑了采取安全稳定控制措施前后系统各种风险的变化情况;然后计算了电磁环网以及安全稳定装置产生的经济效益,在获得电磁环网风险值与效益值的基础上计算了效益风险函数值,分析了电磁环网在不同运行状态下系统的收益与风险的取舍问题,为系统运行人员合理决策提供了有力支持。实际大区电网的应用结果表明了该方法的可行性。     

考虑实时和潜在因素的城市配电网风险评估模型和方法

为了对城市配电网的风险水平进行准确评估,建立了配电网风险评估模型,并提出一种风险评估方法。从运行风险和网架风险两个方面建立配电网的风险评估模型,运行风险反映了配电网当前运行状态下的风险,网架风险反映了网架结构方面存在的潜在风险。通过建立相应的配电网风险指标体系,并结合风险量化值的计算及风险等级的划分确定配电网综合风险水平,在计算风险量化值的过程中采用变权重和对数合成相结合的方式。算例表明所提出的城市配电网风险评估模型和评估方法能够有效地评估配电网的风险。目前,该风险评估模型及方法已在某供电局得到了初步应用。     

电网灾难性事故不确定性评价测度体系与模型

现有灾难性事故风险评估方法对数学建模的依据研究较少,所用模型能否真实反映灾难性事故的实际物理演化过程,缺乏理论支撑。引入"测度"概念,定量刻画灾难性事故的不确定性,以"测度"概念需满足的公理化条件为数学建模依据,基于不确定性理论建立包含可信性测度、全局模糊安全测度和风险测度的公理化风险评价测度体系。以N-1事故为初始事故,对N-k事故风险测度进行排序,识别出最可能的灾难性事故序列,建立电网灾难性事故不确定性风险评估新模型。对WSCC 9和IEEE 24节点测试系统进行仿真,结果证明,该方法符合电网实际,具有准确、有效和适用的特点。     

电网安全风险管理研究与实践

提出基于层次分析法和构造-插值方法的电网潜在安全风险危害后果量化方法,以及基于条件概率的危害可能性量化评估方法,实现了对电网安全风险及其不确定性的量化评估。基于评估结果,对风险进行逐个要素的针对性预控,将电网运行安全管理工作的核心从事故后电网恢复转变为事故前安全风险预控,提高了电网应对各种内外部威胁的能力。在南方电网应用该方法建立了以风险防控为核心的运行机制,取得了良好的实际效果,在电网运行的安全性与经济性之间得到较好的平衡。     

输电系统连锁故障风险评估指标及计算方法

电力系统连锁故障是一种发生概率低但后果极为严重的事故,可能导致大面积停电甚至整个系统崩溃。为了防止连锁故障事故的发生,尽量降低其危害,本文对评估输电系统连锁故障的风险指标进行研究,以保障电网的安全运行。文章首先根据复杂网络理论和风险评估理论,提出输电系统连锁故障风险评估指标体系,然后建立一种基于最优潮流的连锁故障仿真模型,在此基础上计算各类评估指标。最后,通过对IEEE118节点测试系统进行连锁故障风险分析,以说明研究工作的有效性。     

多证据融合下电力信息物理系统风险评估研究

电力与信息的深度融合是能源互联网的发展趋势,一旦电力网或信息网发生风险与故障,电网运行的稳定性将受到极大影响。针对电力信息物理融合系统风险等级评估准确性较低的问题,提出了基于证据理论的风险评估方法。首先,通过识别电力信息物理融合系统的关键风险因素,从电力空间、信息空间和网架结构3个方面构建了电力信息物理融合系统风险指标体系。其次,借助证据融合理论实现了电力信息物理融合系统风险等级计算模型,并利用该模型评估分析了5个不同的电力信息物理融合系统,得出了各个电力信息物理融合系统不同的风险等级,验证了所提模型对评估电力信息物理融合系统风险等级的适用性。     

考虑保护失效和电网动态平衡特性的连锁故障风险评估

保护失效特性严重威胁了电网安全。同时,现代电网受扰动后可调整线路参数,以减缓故障蔓延,具有典型的动态平衡特性。基于复杂网络理论提出了考虑保护失效特性和动态平衡特性的连锁故障风险评估方法。首先,基于隐性故障,定义了保护失效严重度概念,可度量保护对电网安全的影响程度。其次,结合保护失效严重度,建立了变权重模型,以表征电网故障后动态平衡特性。然后,引入风险理论,从复杂网络理论角度评估电网安全风险,以为实际运行提供指导意义。最后,新英格兰39节点算例系统验证了所提方法的有效性和合理性。     

基于停电风险评估的城市配电网应急预警方法

应急预警是城市配电网应急管理所必备的重要基本功能,其核心工作是评估各种突发事件对电网的威胁程度,进而评定相关预警级别并发布预警信息。文中研究并提出了一种城市配电网应急预警方法,通过分析各类突发事件引发的设备停运概率,计算出突发事件下配电网停电风险,并以此为判据确定突发事件预警级别。该方法考虑了应急调度措施的作用,所构建的停电风险指标具有明确清晰的物理意义,可用于优化设计应急预防和处置方案。以IEEE标准系统为算例说明了所提出的方法的工作流程和实用性。     

基于网络依存关系的CPPS连锁故障分析及风险评估

信息系统的融合给电网安全运行带来了新的风险，因此有必要研究电力信息物理系统(cyber-physical power system, CPPS)连锁故障的产生及传播机理。首先建立CPPS部分相互依存模型，采用老化因素、潮流、隐性故障、偶然因素构建电网风险元，采用信息占用率、拓扑结构、网络攻击、节点负荷以及依存关系构建信息网风险元，从而将风险元理论应用于CPPS连锁故障预测过程。其次提出一种同时考虑两网失负荷率的风险计算方法，可以识别骨干层与接入层的关键节点。最后分析信息节点自身故障和网络攻击引起的信息节点失效对连锁故障的不同影响。算例分析表明：依存关系会促进故障在两网传播，增大系统的风险；对CPPS进行整体分析能较全面地评估连锁故障风险，识别关键信息节点；同时遭受网络攻击与信息节点自身故障的CPPS的平均风险最高，需采取措施提高其可靠性。