考虑线路停运概率的电力系统连锁故障阻断控制

随机故障造成系统潮流转移,并进一步导致线路过载停运是引发连锁故障的一个重要因素,对此,提出一种考虑线路停运概率的连锁故障阻断控制方法。首先,基于输电线路可靠性模型搜索过载主导型连锁故障路径,并根据风险指标筛选高风险路径。在此基础上,针对高风险的连锁故障路径,将阻断控制表述成一个基于风险指标的多阶段最优潮流问题。以调整发电机出力、切负荷为调控手段,将线路运行可靠性模型用Sigmoid函数近似表示并作为约束,建立连锁故障阻断控制模型,然后采用内点法求解该问题。算例分析表明,由该连锁故障阻断控制方法得到的控制方案能够考虑线路故障概率的影响,在阻断连锁故障发展的同时,有效协调安全性和经济性的需求。     

计及传播路径的电力系统连锁故障多阶段阻断控制

开展连锁故障的多阶段阻断控制研究对于电力系统安全稳定运行及电网的升级改造均具有重要的应用价值.简要阐述了过载主导型连锁故障的传播过程,并分析了该类型的连锁故障传播路径与阻断控制策略间的交互影响.在此基础上,针对考虑传播路径的连锁故障开展了多阶段阻断控制研究,提取了故障/非故障路径线路的停运概率约束以及潮流控制力度约束,建立了以期望控制成本和失负荷风险之和最小为目标的考虑传播路径连锁故障多阶段控制模型.算例分析结果表明,基于该连锁故障阻断控制模型求得的控制策略能够在驱动连锁故障仍按预测传播路径发展的同时有效降低故障路径内线路故障概率,为连锁故障的防御决策提供了重要参考.     

考虑安全和经济的电力系统连锁故障协调控制模型

在分析电力系统预防控制和阻断控制互补性的基础上,从降低大停电风险的角度,建立协调安全性和经济性的连锁故障协调控制模型。首先,以系统风险和控制代价为指标,分别评价协调控制模型中系统安全和控制措施代价。其次,采用多目标粒子群算法计算协调控制模型下的Pareto解集,得到协调控制策略集合。最后,利用考虑调度人员偏好的熵权决策理论对Pareto集合进行评估,确定最终的协调控制方案。以IEEE-39系统为例进行仿真研究,结果分析表明,通过合理选择安全偏好和经济偏好,模型可以给出应对不同负载水平和运行方式的协调控制方案,以减少停电损失。     

协调运行经济性与安全性的电力系统连锁故障风险控制方法

连锁故障对电力系统的危害巨大,因此有必要在连锁故障模拟和风险评估的基础上,实现对连锁故障风险的有效控制。本文提出了一种基于连锁故障模拟和风险评估结果的风险控制方法。首先通过对风险展开式进行近似线性化,求得连锁故障风险的梯度;然后利用风险梯度建立了协调控制优化模型,通过求解得到全系统发电出力调整和切负荷策略,在有效降低风险的前提下最小化控制成本,实现运行经济性与安全性的协调。为了克服线性化带来的较大误差,进一步提出了风险协调控制优化多步迭代方法。4节点测试系统和宁夏电网算例结果验证了所提方法的正确性和计算效率。本文所提方法能够用于离线预想故障分析,并具有在线分析和辅助决策的潜力。     

基于预防-紧急协调控制的大电网连锁故障防御策略

电网结构和运行方式的复杂性日益增加,源发故障引发大停电事故的概率随之加大。基于过载主导型连锁故障的传播机理和时间特性分析,兼顾调度人员对连锁故障后果的可承受性,建立了基于预防-紧急协调控制的大电网连锁故障防御模型,引入协调因子将控制压力分解到连锁故障发生前/后,以预防控制优化系统的初始运行状态,在考虑发电机可调度潜力的基础上以紧急控制配合必要的切机/切负荷手段,实现对连锁故障蔓延的抑制。IEEE 39节点系统的算例分析结果表明,所提协调控制模型可以充分发挥预防控制和紧急控制的互补特性,兼顾连锁故障后果可承受度约束和经济性要求,对连锁故障进行全过程防御。     

高比例新能源与多直流场景下连锁故障防控策略研究

高比例新能源与多直流共存环境下系统扰动导致新能源与交直流深度耦合,连锁故障模式及演化过程更加复杂多变,需进一步深入研究其连锁故障风险及防控策略。首先,为充分考虑实际控制保护装置动作与系统电气量的交互影响,采用基于控制保护装置动作评估指标的时域仿真方法搜索高风险事故链。在此基础上,提出基于事故链信息的紧急控制思路,对可演化为连锁事故但自身无紧急措施的单个扰动配置紧急措施,加强和完善现有紧急控制体系对连锁事故链的阻断能力。以系统总风险代价最小为目标对预防控制和紧急控制进行协调优化,给出了协调控制优化模型与实现方案。最后,基于西北电网高比例新能源与多直流送出实际电网数据的仿真结果,验证了所提控制思路与控制方法的有效性。     

基于事故链的电力系统连锁故障风险模糊综合评估方法

分析目前电力系统连锁故障方法研究的不足,从预防大停电事故的角度,提出基于事故链的电力系统连锁故障风险模糊综合评估方法。该方法根据安全科学中"事故链"的概念,建立连锁故障的事故链模型,根据事故链影响因素的量化评估值计算发生概率,并采用严重度指标从系统暂态安全的角度评估事故链的后果。应用模糊综合评估方法对事故链的风险进行评估和等级划分,并给出风险等级的释义和相应的预防控制指导方案。最后,以IEEE 39节点系统和某地区实际电网为例,从定量反映系统风险水平和为大停电事故的预防和控制提供决策依据方面,验证了该方法的有效性和实用性。     

计及系统连锁故障风险的电网预防控制

电网连锁故障控制策略一般根据选定的运行条件和故障状态,采用确定性的安全校验方法进行预防控制,忽略了系统中存在的不确定因素,并且人为选定的故障方式难以完全反映系统动态特性。考虑初始故障、继电保护动作等不确定因素的影响,计及故障后元件运行状态变化对后续故障的影响,进行连锁故障的预防控制。建立了基于贝叶斯网络的连锁反应故障概率分析模型,对故障进行筛选和识别。根据系统故障发展过程中连锁故障搜索和分析情况,提出以连锁故障风险最小为目标的预防控制方法。针对IEEE30节点系统的故障演化路径求取预防控制措施,仿真结果表明控制策略能有效降低系统发生连锁反应故障的风险,预防连锁故障的发生。     

考虑连锁故障运行风险的机会约束最优潮流模型

在某些运行方式下,蓄意攻击或极端天气引发的电网局部元件故障可能诱发大规模连锁故障,进而导致大停电。合理的预防调度控制能有效提高灾变下电网的鲁棒性,降低连锁故障风险。基于机会约束模型建立了考虑连锁故障运行风险的最优潮流模型,并通过蒙特卡罗模拟和粒子群算法求解,获得满足连锁故障运行风险约束的最优开机方式。利用IEEE 39节点系统进行算例研究,验证了所建模型及解法的正确性。     

计及系统连锁故障风险的电网预防控制

电网连锁故障控制策略一般根据选定的运行条件和故障状态,采用确定性的安全校验方法进行预防控制,忽略了系统中存在的不确定因素,并且人为选定的故障方式难以完全反映系统动态特性.考虑初始故障、继电保护动作等不确定因素的影响,计及故障后元件运行状态变化对后续故障的影响,进行连锁故障的预防控制.建立了基于贝叶斯网络的连锁反应故障概率分析模型,对故障进行筛选和识别.根据系统故障发展过程中连锁故障搜索和分析情况,提出以连锁故障风险最小为目标的预防控制方法.针对IEEE30节点系统的故障演化路径求取预防控制措施,仿真结果表明控制策略能有效降低系统发生连锁反应故障的风险,预防连锁故障的发生.     

基于深度学习直流闭锁判断的高风险连锁故障快速搜索

大容量直流输电系统的快速发展及多馈入直流系统的出现,增加了系统发生连锁故障的风险。建立了基于深度学习的直流闭锁快速判断模型,提出一种高风险连锁故障快速搜索方法。直流闭锁快速判断模型以网络结构和故障位置相关的稳态特征量作为输入,利用堆叠降噪自动编码器(SDAE)提取输入的高阶特征,可以快速判断交流故障是否导致直流闭锁。根据交流故障后正常线路的负载率情况衡量该故障的影响程度,进而得到线路停运风险;搜索过程中采用深度优先策略,以高停运风险为搜索方向,优先获取故障概率较高的交直流连锁故障。实际电网仿真结果表明,所提方法能够快速给出高风险交直流连锁故障的传播路径和故障概率,可用于在线安全预警和防控决策。     

考虑继电保护隐性故障的电力系统连锁故障风险评估

提出了考虑继电保护隐性故障的电力系统连锁故障风险评估方法。采用继电保护隐性故障的概率模型描述保护装置对电力系统风险的影响,通过分析保护系统的机理表明保护装置在连锁故障中的作用,用母线孤立风险、负荷孤立风险、电网解列风险及系统综合风险来评估系统的连锁故障风险,并据此提出了减小系统连锁故障风险的预防措施。应用蒙特卡罗方法产生系统事故、保护装置和隐性故障的随机特性,编写了电力系统连锁故障风险评估与预防软件。IEEE118节点系统的应用结果证明了该方法的可行性及软件的有效性。     

通信光缆故障对电力网连锁故障的影响

连锁故障研究在应对突发的大面积停电方面具有重要意义,而传统连锁故障研究很少考虑信息网通信光缆对电力网连锁故障的影响。从信息网边的角度出发,在直流潮流模型下,通过建立信息网对电力网连锁故障影响模型,并以IEEE 30节点系统为例,研究了通信光缆遭受随机故障和不同信息网拓扑结构对电力网连锁故障的影响。仿真结果表明,由于信息网的引入,电力系统脆弱点增多,导致大停电的风险增加,随着信息网中通信光缆故障规模的增大,信息网对电力网连锁故障的影响强度由强变弱,直至稳定。同时,信息网网络拓扑结构对电力网连锁故障影响显著,信息网更宽的度分布增加了电力网的脆弱性,在规则网络中,信息节点的度越大,通信光缆故障对电力网连锁故障的影响越小。     

计及能源转换负荷影响的气电耦合系统连锁故障评估

气电耦合系统中电转气负荷与气转电负荷为故障在电网与气网间的传播提供了通道,将电转气负荷与气转电负荷统称为能源转换负荷,其在电、气负荷中的占比与在阻断控制过程中的切除优先度可能对耦合系统连锁故障的传播特性带来无法忽视的影响。为此,提出了一种计及能源转换负荷影响的气电耦合系统连锁故障评估方法。首先,提出能源转换负荷占比与切除优先度模型,分析不同占比与切除优先度下故障在电、气网间连锁传播的机理与特性。然后,分别建立基于能源转换负荷占比与切除优先度的电力系统优化调度模型与天然气系统优化调度模型,两者交替迭代模拟连锁故障演化过程。基于此,提出表征拓扑完整性与物理运行特性的指标以定量评估连锁故障风险,从而构建气电耦合系统连锁故障评估模型。最后,利用IEEE RTS 24节点系统与29节点天然气系统构造气电耦合测试系统,通过对比不同场景,验证了所提方法可有效揭示能源转换负荷对连锁故障的影响。     

基于改进渗流理论的信息物理融合电力系统连锁故障模型

基于改进渗流理论,提出了考虑物理层电网潮流分析与信息层延时的信息物理融合电力系统连锁故障模型。将连锁故障的动态发展描述为故障在信息层、物理层交替传播扩大的多阶段过程,在分析故障在物理层传播的阶段中考虑物理层电网潮流,在脆弱度指标中综合拓扑完整度、信息层延时增量及物理层实际运行指标。对信息层、物理层不同对应依靠策略及节点攻击策略的连锁故障建模仿真表明拓扑中心度对应依靠策略呈现较低的脆弱度;物理层分区设立分布式控制中心与集中式控制中心的结构相比,能提高连锁故障发展中信息层的运行实时性。同时,节点蓄意攻击相比于随机攻击能造成发展更迅速,影响范围更广的连锁故障。     

基于异质元胞自动机的互联电网连锁故障控制措施

为减少互联电网停电事故的规模及频率,提出了一种基于异质元胞自动机的互联电网连锁故障控制措施。首先,依据互联电网由多个不同特性的区域电网构成这一实际,并考虑区域电网间相互影响,建立了异质元胞自动机的互联电网连锁故障模型。其次,考虑各区域电网特性和不同故障阶段区域间的协调关系,提出了一种多区域多阶段线路潮流控制措施。最后,以IEEE118节点系统作为仿真案例,采用异质元胞自动机模型进行停电事故仿真,分别从幂律分布和故障时间序列两个方面验证了控制措施的有效性。并通过与其他控制措施比较,展示了其所具有的优越性。仿真结果表明:调度人员根据各区域电网运行情况,合理选择区域间的支援系数,可有效降低各区域电网大停电风险。     

基于协同学思想的电网连锁反应故障预防模型

给出了电力系统连锁反应事故预防的协同学思想,建立了连锁反应的故障预防模型。该模型引入了反映系统运行点距离自组织临界状态远近程度的系统连锁反应风险系数和表征系统支路之间关联程度的支路连锁反应风险系数。比较了连锁反应故障模式搜索过程和手机汉字输入法的设计思路,提出了基于混合法的连锁反应故障模式搜索方法。搜索结果表明,采用上述模型可比较不同运行方式下系统连锁反应故障的威胁程度,且模型的求解过程可作为预防单一连锁故障模式的依据,验证了该模型在防止电力系统大停电方面的有效性和可行性。     

南方电网连锁故障大扰动及应对措施

南方电网大容量、远距离、交直流并联送电,结构性稳定问题十分突出。基于南方电网的特点和运行经验,分析了南方电网目前主要面临的4类连锁故障风险:特高压、高压直流双极闭锁扰动引发的连锁故障风险,极端天气导致的多重线路故障风险,主设备故障叠加继电保护隐性障碍引发的多元件跳闸风险和低频振荡引发的连锁故障风险;提出了三道防线协同配合防御策略,以及在线安全稳定控制技术、基于WAMS的稳定控制技术、RTDS大规模电网仿真技术和直流孤岛运行技术等新技术研发方向。     

南方电网连锁故障风险分析及防御措施研究

大停电事故多是由连锁故障引起,而极端天气所致的多重故障、继电保护隐式故障和电网拓扑结构薄弱环节则是诱发电网连锁故障的主要原因。基于对南方电网历史事故的分析和总结,从多角度研究了南方电网中存在的连锁故障风险。通过完善防御连锁故障的预防性控制措施、提高复杂事故下的故障分析能力、制定防御连锁故障的紧急控制措施和建设实用化的事故处理技术支持手段,南方电网成功地处理了多次复杂事故,有效地控制了连锁故障对电网安全带来的威胁。