台风对电力系统连锁故障的影响分析

在分析连锁故障现有模型的基础上,在多时间尺度连锁故障预测模型中考虑台风对线路故障概率的动态影响,建立台风变化过程与连锁故障事故链的配合关系。考虑台风影响下的线路故障概率,构造初始故障集;结合天气因素、线路负载率和潮流波动率等因素构造关联性指标,利用聚类方法选取关联性指标高的线路作为下一级故障线路,模拟重载等因素引起的线路随机开断;将基于潮流追踪的切机切负荷与发电机调整相结合,用于线路一般过载的控制,并计算事故链的概率和风险;最后以IEEE 39节点系统为例,说明台风对系统关键线路和事故链的影响、基于潮流追踪的切机切负荷控制的作用和提高线路设计风速的可能性,并验证了所提模型和算法的合理性。     

改善连锁脱网的风电场群电压无功紧急控制策略

针对大规模风电场动态电压问题可能导致的连锁脱网事故,首先分析并仿真验证了风电场连锁脱网的演化机理及时空特性;在对风电场内的无功源及双馈风电机组的调节特性进行分析的基础上,提出了协调静止无功补偿器(SVC)和双馈感应发电机(DFIG)机组的电压无功紧急控制策略,控制的原理是利用DFIG的有功、无功解耦控制,在故障时由SVC和风电机组共同输出容性无功功率,提高故障中的风电机组端电压,同时对DFIG的有功功率进行限幅;故障清除后,风电机组依据电压情况迅速输出一定的感性无功功率,以抵消SVC的滞后效应。仿真结果表明,所提紧急控制策略能够很好地抑制大规模风电场的连锁脱网事故。     

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。     

基于模糊元胞自动机的电网连锁故障控制策略

为了减小电网连锁故障发生的频率及规模,考虑初始故障后元件及电网运行状态的变化和故障传递程度,结合模糊理论和元胞自动机理论构造基于模糊元胞自动机的电网故障模型,并基于潮流传输原理提出连锁故障演化过程中减少停电事故的切负荷控制规则和无功补偿控制规则,进而确定控制策略使用的时间、位置及调整量。基于IEEE 39节点系统进行停电事故仿真,仿真结果显示,采用控制策略后,电网承受100次故障的天数由4300 d增加到7000 d,同时一定次数的电网事故中产生较大损失负荷的故障次数明显减少,提高了电网的稳定性。     

计及线路动态电热特性的交直流混联电网过载控制策略

交直流混联电网中大容量直流闭锁或交流线路因故障切除会引发潮流大幅度转移,增加电网连锁故障风险,需及时采取安全控制措施阻断事故的扩大。为此提出一种交直流混联电网过载控制策略,该策略充分挖掘输电线路耐受过负荷的能力,引入导线动态电热特征量作为线路安全约束,协调健全直流输送功率调节、机组有功调整以及切负荷等多种手段,实现与时间关联的潮流动态优化控制。控制模型以总控制代价最小为目标函数,经过变量的优化筛选在较短时间内得到安全且经济的过载控制方案,可有效地避免混联电网连锁跳闸事故发生。最后,基于改进的IEEE39节点交直流混联系统,与采取不同线路安全约束条件、不同优化变量的控制方法相对比,验证了所提过载控制策略的有效性及优越性。     

基于潮流跟踪算法的线路过负荷紧急控制策略

后备保护动作切除1条过载线路可能引发连锁过载跳闸事故,应闭锁保护并采取措施消除过载.为此,结合叠加定理和比例分配原则提出了潮流跟踪新算法,并将其应用于线路过负荷紧急控制.首先用潮流跟踪算法计算每台发电机、每个负荷对各条线路的占用率,然后按比例切机、切负荷,从而在尽量少切负荷的情况下紧急消除过载,防止连锁过载跳闸事故的发生,并且保证不造成正常线路过载.该算法不需要进行反复迭代求解就能快速给出控制策略,保证了消除过载的快速有效性.算例结果验证了该方法的可行性.     

基于潮流追踪和功率灵敏度的线路过载紧急控制策略

为快速消除线路过载避免发生连锁故障,提出一种基于潮流追踪和功率灵敏度的线路过载紧急控制策略。首先用潮流追踪法确定控制节点组,并结合发电机的调节速率计算出控制节点组的调整量。然后用功率灵敏度法判断控制节点组的功率调整方向。最后采用反向等量调整法对控制节点组进行相应的控制,通过IEEE39、IEEE118节点系统验证了潮流追踪和功率灵敏度组合方法的优越性和有效性。     

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。     

考虑燃煤机组健康度与负荷转移的连锁故障供防控策略

随着能源互联网的发展,大规模间歇性新能源并网为电网运行带来挑战,增加了火电的调峰压力,对燃煤机组运行要求也越来越高。设计了对燃煤机组运行状态进行衡量的机组健康度指标,并在此基础上提出了基于发电机侧的结合预防和阻断的连锁故障防控策略。首先,提出用于评估燃煤机组运行状态的机组健康度指标。基于该指标构建协调系统风险和调度成本的多目标规划模型,采用NSGA-Ⅱ算法计算多目标模型下机组健康度阈值的Pareto前沿,再通过熵权决策法对解集进行评估确定最优阈值。其次,通过比较机组健康度与最优健康度阈值,判断预防阶段或阻断阶段的燃煤机组是否符合负荷转移条件。最后,提出基于燃煤机组健康度的预防控制和阻断控制两种控制策略下的机组负荷调整方案,并以IEEE39系统作为算例进行仿真验证。结果表明,该控制策略能有效地实现电网安全可靠地调度,规避连锁故障的发生。     

一种基于WAMS的低压切负荷控制策略

发电机过励磁限制器的作用可能导致电力系统电压中长期失稳,而低压切负荷控制是一种防止电压失稳的有效方法。以分布式闭环低压切负荷控制为基础,增加了用于应对严重故障的备用切负荷控制,从而形成了基于WAMS的低压切负荷控制策略。该策略以发电机过励磁限制器是否启动作为电压失稳的预测判据,并在电压下降的过程中通过多轮次闭环切负荷控制防止系统电压崩溃。该策略的控制方式能够基于系统动态变化过程进行实时调整,能够应对严重故障下由过励磁限制器作用引起的中长期电压失稳。仿真分析在改进的IEEE 39节点系统中展开,结果表明了该策略的有效性。     

输电断面的有功安全预防-校正负荷调整算法

当输电断面支路出现重载时,应启动预防控制措施,避免线路过载;当切除过载线路可能引发输电断面连锁跳闸时,应启动过载校正措施,消除支路过负荷;必须切负荷时,应尽量减少切负荷量。采用原-对偶内点法求解非线性规划模型,获得消除支路过负荷的控制方案。为了将有功校正算法应用于机组调整能力有限的地区电网,将有功校正的主要调整对象扩展到负荷节点。依据负荷节点对降低越限支路和重载支路潮流的综合作用提出综合灵敏度概念,并根据该概念确定加减负荷节点。利用反向配对技术,模拟负荷在送电端或受电端内的相邻节点间转移,达到消除支路过负荷的目的。针对某地区电网进行仿真计算,表明所提出控制算法的有效性。     

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.     

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。     

考虑节点负荷波动的静态电压稳定预防控制方法

介绍了考虑节点负荷波动的节点静态电压失稳概率指标,提出了一种降低节点静态电压失稳概率指标的预防控制方法。该方法以薄弱节点的电压幅值最小为目标函数,通过调整发电机出力和切负荷降低节点静态电压的失稳概率指标。某682节点系统的仿真计算结果表明,该方法考虑了负荷功率因数的变化和负荷波动,具有计算量小、计算速度快、程序设计简单等优点。     

用于预防控制的电力系统连锁故障事故链在线生成方法

为了预防大停电事故的发生,必须在事故前建立可用于大停电预防控制的连锁故障分析模型。因此基于安全科学的事故链分析模型,提出基于网络潮流的事故链中间环节预测指标,用以在线构建电力系统事故链,从而形成网络事故链表,在此基础上可以定量分析电网连锁故障。该事故链生成方法以系统失稳为目标,指标的计算简单方便,可用于连锁故障的在线分析,可以为电网连锁故障的风险评估和预防控制提供有力支持,IEEE39节点系统的仿真验证了该指标的有效性。     

极端灾害下的电力系统预防-紧急协调调度

针对极端灾害提出了考虑线路故障概率的电力系统预防-紧急协调调度方法。以预防阶段和紧急阶段综合失负荷成本最小化为目标,建立考虑线路故障率的电力系统防御-攻击-防御3层优化调度模型。其中,预防阶段的发电机出力调整、网络拓扑切换和负荷减载以及紧急阶段的发电机再调度、紧急负荷切除被建立为防御资源,线路故障率被纳入攻击资源的建模中。采用列与约束生成算法对该模型进行求解,将3层模型转化为双层混合整数线性规划问题,通过IEEE-RTS-24节点系统进行算例仿真验证了所提方法的有效性,结果表明：在预防阶段采取调度措施作为主要防御手段能够有效降低负荷损失;在预防-紧急协调决策优化过程中考虑线路故障率能够有效降低预防成本,提升预防效果。     

大电网防连锁过载跳闸控制策略研究

提出了1种基于直流潮流灵敏度的大电网防连锁过载跳闸控制策略,给出了潮流转移识别判据、切机或切负荷控制点的选取原则、相应控制量的计算方法及消除过载的紧急控制措施;结合广域测量信息和先进电力通信技术,讨论了该控制策略在大电网防连锁过载跳闸保护体系中的应用。通过对多条220 kV和500 kV线路开断故障情形进行仿真,结果表明该策略能有效消除电网中因潮流转移引起的支路过载现象,避免发生连锁过载跳闸事故,有利于大电网安全稳定运行。     

考虑自动装置控制策略的故障后潮流快速计算方法

大电网交直流故障引发的不平衡功率可能导致局部电网超出稳定极限或中枢母线电压越限,严重情况下会诱发连锁故障或大停电,为了准确模拟故障发生后电网过渡到稳态时的潮流分布情况,确定事故处置策略的有效性,本文提出了一种考虑自动装置控制策略的故障后潮流快速计算方法。根据安控系统、系统保护装置、发电机一次调频、自动发电控制和自动电压控制等自动装置在不同时间尺度上对交直流故障后电网节点有功功率注入量和无功功率注入量的影响,模拟各类自动装置的动作时机和动作策略,形成从故障发生到稳态过程的系统潮流,从而确定过载设备、潮流越限稳定断面和电压越限关键母线,为大电网在线控制决策提供依据。通过对实际电网在线数据的案例分析验证了该方法的有效性和实用性。     

基于正负综合灵敏度的输电断面双层优化潮流控制策略

过载线路故障跳闸会使潮流转移到关联输电断面内其他线路上,造成连锁跳闸事故。快速制定合理有效的潮流控制策略,消除线路过载,是防止发生连锁跳闸事故的关键。针对灵敏度分析方法精度不高和直接优化类方法计算量过大等缺陷,文中提出基于正负综合灵敏度的输电断面双层优化潮流控制策略。考虑节点对过载和重载线路潮流的整体调节作用,提出正负综合灵敏度指标,然后通过双层优化方法快速制定潮流控制策略。为防止搜索空间过大导致计算量激增,建立第一层调度节点多目标筛选优化模型,优选参与调整的调度节点。在此基础上构建第二层潮流调控优化模型,得到调度节点的精确出力调整量,从而实现对输电断面潮流越限的精准调度。利用IEEE 39节点系统和某省级电网的仿真分析验证了所提方法的快速性和准确性。     

基于双层优化规划的线路过载控制策略

对于随机故障切除后潮流转移造成的过载线路,其后备保护动作可能引发连锁故障,造成大停电事故,必须闭锁后备保护并通过线路过载控制消除过载.为减少控制策略中产生的发电机组远距离功率调节的情况,提出一种基于双层优化规划的线路过载控制策略.首先,基于支路对节点电流灵敏度矩阵构建电气距离矩阵,采用层次聚类算法进行电网分区,体现不同电气距离的发电机组对过载线路功率调节效果的差异.其次,构建双层优化规划模型,上层优化目标考虑系统功率总调节量,下层优化目标考虑各相邻区域内发电机组对过载线路区域的功率减量差值.再次,根据上层目标方程求解系统功率总调节量最小的目标值,然后通过非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对下层优化模型进行求解,获取一组Pareto最优解集,通过满意度指标选择最优的源-荷功率调节控制方案,并实施控制方案消除线路过载.最后,基于IEEE 39标准节点系统验证所提控制策略的有效性和合理性.