电力系统连锁故障研究综述

近年来国内外发生了多次连锁故障导致的大规模停电事故,造成了巨大的经济损失,因此电力系统连锁故障的研究日益受到重视。电力系统连锁故障是由某一个故障引发的一系列故障过程,其后果是造成大规模的停电事故和许多元件的相继开断。对连锁故障的模式搜索法、模型分析法以及风险评估等方面进行了介绍和综述,并从电网脆弱性评估、调整耐受性参数以改善电力系统鲁棒性的方法这两方面指出今后可能的研究方向。     

考虑风电场的电网连锁故障预测与安全防御

伴随着我国新能源发电特别是风力发电的大规模并网,风力发电的随机性、实时性、波动性的特点已经成为了影响电网安全、稳定的一个重要因素,可能诱发电网连锁故障.本文首先通过静态能量函数模型和电气介数,提出了引发电网连锁故障的关键线路辨识指标和计算方法.再次,搭建了含双馈风电场的电网模型,得到随风电场出力变化造成的电网稳定变化曲线,在系统发生初始故障后,通过保护措施使具有较高加权电气介数的支路能够安全运行,提高系统的稳定能力,防御连锁故障发生.验证了该方法的合理性及有效性.     

考虑气象因子条件下的电网连锁故障预测

电网连锁故障已经成为影响电网运行安全的主要因子,气象因子中可能导致元件发生"故障聚集"现象,该现象将明显增加电网发生连锁故障的概率。通过分析气象因子影响下电网连锁故障的产生机理,运用贝叶斯网络模型结合气象因子预测电网的初始故障;建立完整的支路静态能量函数的模型,构建在气象因子影响下映射潮流变化的能量指标和反映电网结构脆弱性的电气介数;考虑电网连锁故障过程中前后故障之间的累积效应,提出反映气象因子影响下电网故障后的状态和结构的综合安全指标并对连锁故障的后续故障进行预测,为甄别复杂天气下电网危险环节提供了重要的依据。对IEEE-57母线系统的实例分析,证明了该方法的合理性、有效性。     

复杂电力网络的连锁故障动态模型与分析

为研究复杂电网连锁故障的传播机理,同时为预防和减小大停电事故发生,在研究了国内外复杂电力系统连锁故障模型的基础上,提出了一个模拟连锁故障过程的动态模型.根据此模型,分别对具有小世界(small-world)、无标度(scale-free)特性的人工复杂电网模型进行了连锁故障仿真,验证了模型关于连锁故障动态演化过程的合理性.进一步比较表明,电网连锁故障在小世界电力网络中造成的功率损失比无标度电力网络大得多,并且连锁故障传播的速度远比无标度电力网络迅速.     

考虑连锁故障的大电网可靠性评估

电力系统可靠性对于电网规划和运行具有十分重要的意义,传统的发输电系统可靠性评估算法从失负荷概率、频率、后果等视角全面反映了电网可靠性水平,但往往侧重考虑元件独立故障模式,没有计入连锁故障或者共模故障,导致了可靠性指标与实际电网运行经验不一致。为了解决这一问题,电力系统连锁故障被学者提出并得到广泛研究,但是将连锁故障模型应用到大电网可靠性评估中的研究较少,从而缺乏考虑连锁故障的电力系统可靠性评估算法。为了解决上述不足,该文基于连锁故障模型和元件故障率建模,提出元件连锁故障模拟算法,并将其应用到电力系统可靠性评估中,提出整体评估流程及指标体系。最后,对IEEE-RTS79系统和广西电网2016年规划方案进行可靠性分析,验证所提方法的有效性。     

复杂电网建设安全风险研究综述

从电网安全事故的复杂性、电力系统连锁故障安全风险分析方法、电网系统大停电事故安全风险预防等方面对复杂电网建设安全风险研究现状进行了分析,并提出了复杂电网系统建设安全风险的基本概念.在电网灾害事故分布规律的基础上,运用复杂性理论探讨了大停电事故的演化规律,并就如何准确认识和防范电网建设安全风险提出了进一步研究的思路和方法.     

电力系统惯量安全机组组合优化决策研究

针对“双碳”目标下新能源大量并网,电力系统同步惯量逐步下降,连锁故障风险愈发上升的问题。综合考虑由新能源发电占比增加带来的电力系统惯量下降以及电力系统连锁故障预防,添加了系统运行约束中的受系统惯量影响的频率安全约束,并引入了运行目标中反映连锁故障风险的潮流熵,最终形成面向连锁故障预防的电力系统惯量安全运行决策模型与求解方法。对IEEE-30系统系统仿真结果表明,潮流熵和惯量安全约束的引入可以实现在牺牲一部分经济运行的基础上显著改善系统潮流分布,降低连锁故障风险,保障系统事故后的电网频率安全和负荷需求。     

电力系统连锁故障评估综述

本文比较全面的对系统连锁故障发生、演化机理以及预防措施进行了综述.首先阐述了连锁故障发生原因和产生机理;其次从系统宏观和微观物理特性的角度将故障模型分为基于复杂网络理论和基于电力系统理论两大类.对连锁故障模型进行详细分析,给出了不同模型的实现方式以及存在的缺陷,并进一步指出了由于电网所具有的存在复杂性和演化复杂性,使得准确对连锁故障的演化机理进行研究存在较大困难.最后提出了预防及缓解大停电事件的有效方法和途径.     

基于模糊神经网络的电力系统连锁故障风险评估

为了减少大规模停电事故，通过分析由保护装置隐性故障造成的电力系统连锁故障的基本过程和基本原理，建立了风险模型，并提出了应用模糊神经网络进行电力系统连锁故障风险评估的指标和方法.利用训练后的模糊神经网络，实现了通过升级保护装置性能来降低电力系统连锁故障风险的预防策略.针对电力系统连锁故障的随机性和严重性的特点，该方法较好地描述了电力系统的安全状态，对系统风险的分类效果好，评估速度快，具有较好的实用性.IEEE 118 bus系统的应用结果表明了该方法的可行性.     

考虑连锁故障影响的检修优化

互联电网在紧急运行状态下可能出现多处过负荷或电压越限,此时若发生隐性故障,可能导致继电保护系统误动、拒动、误整定及断路器拒分等现象,引起连锁故障.通过加强保护系统的检修、断路器的巡视及安装在线状态监测系统,能有效减少保护及断路器不正确动作的概率,减小停电面积.提出一个简单的连锁故障传递模型,利用蒙特卡罗方法对华中电网进行连锁故障传播的仿真分析。仿真结果表明：在故障易发位置和相应母线所包含的保护和断路器上追加投放检修资源,与平均投放检修资源相比,能提高检修资源的利用效能,并能有效地限制连锁故障范围,提高电网安全可靠性.     

电力系统灾难性事故的统一不确定性评估方法

为准确刻画电力系统灾难性事故的潜在风险,从灾难性事故的固有物理属性出发,基于不确定性理论提出了电力系统灾难性事故的统一不确定性评估新方法。将灾难性事故看作不确定事件,分别用可信性测度和全局模糊安全指标描述事故发生的可能性和严重性。以N-1事故作为初始事故,通过对每层N-k事故风险指标排序,识别出系统中最可能发生的灾难性事故序列。对WSCC 9节点系统和某地区实际系统进行仿真分析,与传统方法进行了比较,结果证明本文方法更符合系统实际运行情况,具有准确、有效的特点。     

域间路由系统相继故障问题分析

分析域问路由系统产生相继故障的原因,并基于负载重分配的择优连接特性,提出一种域问路由系统相继故障模型。将节点的初始负载、额定负载定义为节点度的关联函数,基于BGP节点的择优特性分析节点故障后的负载重分配对相邻节点的影响,通过判断初始负载、重分配负载和额定负载的关系来描述节点故障在系统内部的传播过程,并对不同策略所引发的相继故障的规模进行量化评估。实验结果表明,该模型反映的域间路由系统相继故障的产生机理及特点与真实环境相一致,从而为域问路由系统相继故障的预防与控制提供理论依据。     

一种关键线路和重要保护辨识的新方法

提出了一种基于连锁故障模型和风险理论对系统中关键线路和重要保护的辨识方法。该方法首先利用Markov状态空间理论建立了计及继电保护装置动作逻辑的初始状态概率模型,从而得到连锁故障初始阶段的系统状态。然后,建立了基于实时运行条件下的线路、发电机和负荷的可靠性模型来模拟后继故障。最后,利用风险理论对线路和线路保护进行风险辨识。算例仿真结果验证了算法的正确性和可行性。     

考虑社群结构的复杂网络的级联故障抵制模型

研究复杂网络的级联故障对评估网络系统的稳定性具有重大意义.在经典的线性负载容量模型基础上,通过探测网络的社群结构,有选择地对社群边界节点的容量附加二次容忍值,建立级联故障抵制模型.在级联故障仿真中,采用不同干扰策略对IEEE118标准电网、国内现实电网等模拟故障过程.仿真结果表明,所建抵制模型通过对社群边界节点的容量进行二次扩容,能以较小的成本提高网络的稳定性,同时发现社群边界节点具备“防火墙”和“引爆点”的双重功能.通过将单一网络推广到两层耦合网络,发现在成本可控下新模型对相依网络的级联故障依然具备较好的抵制能力,说明本文所提模型具备一定的适应性.     

电力系统脆弱性评估方法研究综述

电力系统脆弱性是目前智能电网的研究热点之一,如何准确评估电网的脆弱性及潜在的危险、预防连锁故障的发生,是电力运行人员所面临的挑战.从状态脆弱性和结构脆弱性2个方面综述国内外对于脆弱性评估的研究现状,并指出电力系统脆弱性评估的研究趋势.     

基于最大连通子图相对效能的相依网络鲁棒性分析

目前鲁棒性指标的研究主要针对单一网络,而对相依网络的探究较少.为此,该文对鲁棒性研究中几个常用的鲁棒性指标进行探究,针对相依网络级联失效过程,提出了基于最大连通子图相对效能的鲁棒性度量指标,并通过仿真实验验证其合理性.结果表明,相比现有常用指标,该指标能更准确地衡量相依网络在级联失效过程中的鲁棒性变化,可适用于大规模相...     

配电系统与通信相关的风险评估

为了研究通信故障对配电系统安全可靠供电的影响,分析配电系统中通信故障对供电的影响,提出适用于评估通信故障影响的若干风险指标.根据通信故障模式的不同,提出电力通信设备三状态风险模型.考虑到配电系统中通信设备和配变电设备功能上的依赖性和相互关系,提出采用关联矩阵描述设备之间的关联联系,将该模型应用到基于序贯Monte Carlo模拟法的配电系统风险评估算法中.采用IEEE RBTS Bus 2算例对所提指标、模型和算法进行分析验证.结果表明,考虑通信设备故障后配电系统的风险状况更严峻;通信设施故障不一定导致电网发生停电,但是能够影响到电力设施的正常运行.通信故障是电网风险评估需要考虑的重要因素之一.     

相互依存网络鲁棒性研究综述

对相互依存网络的研究现状进行综述. 介绍了相互依存网络的概念和模型, 并简单描述了相互依存网络上的级联失效过程. 根据网络的拓扑结构, 分别从一对一连接关系的相互依存网, 多对多连接关系的相互依存网, 多层网络系统以及无标度网络构成的相互依存网络四个部分介绍相互依存网的鲁棒性研究, 及其鲁棒性的提升方法. 最后对相互依存网络的研究现状进行小结并对未来发展做出展望.