基于Apriori算法的连锁故障机理研究

首先,分析了导致连锁故障扩大的主要因素,并根据影响因素定义了连锁故障事故链预测过程中线路的预测指标值;而且,每次预测时,用模糊均值聚类算法对所有线路预测指标值进行分类,选择指标值最大的一类线路为事故链预测时即将开断线路。其次,在得到连锁故障事故链集合的基础上,利用Apriori数据挖掘算法分析事故链集里面线路间的关联性,根据关联性分析的结果研究连锁故障的发生机理。最后,以IEEE14节点系统为例应用所提算法,进行了连锁故障事故链预测、线路关联性分析和连锁故障机理分析。     

基于事故链模型的电网关键线路辨识

确定电力系统中具有关键作用的线路对于避免连锁故障具有重要意义,为此,基于事故链模型提出了一种辨识电网中关键线路的方法。初始故障由系统负荷水平、线路故障率、线路负载率及关联系数等因素确定,使用事故概率重要度和设备在网络中的拓扑重要度作为事故链中间环节的预测,建立了基于事故链的连锁故障仿真模型。在事故链的风险评估基础上,考虑线路在事故链中位置、造成事故的严重程度等因素建立关键线路的重要度指标,通过该指标可以辨识对电力系统连锁故障产生重要影响的关键线路。以IEEE 39节点系统为算例,验证了该方法的有效性。该方法可以提高电网运行的可靠性,减少大停电事故的发生。     

基于线路触树故障时间的连锁故障防治研究

近年来世界范围内发生的大停电事故,揭示出研究连锁故障中线路触树跳闸这一故障规律和隐藏的时间尺度的重要性。分别对线路弧垂动态变化和树木高度进行建模,在综合考虑环境条件和输电走廊树木高度的情况下,计算在上一级故障发生后线路由于潮流增加而发生触树故障的时间,为运行人员提供紧迫性感知,避免由于运行人员的延误而造成大停电事故。分别对WCSS-9节点和IEEE-24节点标准测试系统进行仿真,结果说明本方法能根据系统所处实际环境计算系统因线路触树故障发生连锁故障的崩溃序列及相应时间尺度,有助于连锁故障的预防和控制。     

基于运行可靠性模型的连锁故障模拟及薄弱环节分析

提出一种基于运行可靠性模型的连锁故障模拟及系统薄弱环节分析方法。该方法结合影响连锁故障各个阶段的关键因素不同,将触发事件与后继发展事件独立,建立发现触发事件的初始故障概率模型,并重点分析后继发展事件的传播特性;其中,根据线路运行可靠性模型,考虑在连锁故障快速发展阶段系统潮流变化对线路停运的影响,从而发现后续发展事件以及连锁故障事件间的相关性;结合运行可靠性模型,搜索系统在不同初始故障下的连锁故障事件,并形成连锁故障事件集;基于连锁故障事件集分析系统薄弱环节及事件相关性,发现系统关键元件。结合算例,通过模拟系统在不同初始故障下的连锁故障事件并分析系统薄弱环节,可以提出相应的系统改造方案,预防连锁故障发生,并可以在事件发展过程中发现后继事件,以便阻止连锁事件进一步演化发展。     

基于实时运行条件的电力系统连锁故障风险性评估

电力系统中的连锁故障是一种发生概率低但后果严重的事故,严重的连锁故障可能导致大面积停电甚至整个系统崩溃.基于风险理论提出了一种复杂电力系统连锁故障的风险评估方法,该算法根据线路潮流实时运行条件来确定引发大停电初始故障的概率,然后根据系统运行状况基于层次分析法和灰色关联度的分析方法模拟连锁故障的一般发展过程,将事故发生的...     

基于FP-growth算法的大电网关键线路辨识方法

辨识出连锁故障发展过程中的关键线路,对采取有效的连锁故障抑制策略,保障电网安全稳定运行具有重要作用。提出一种基于FP-growth算法的大电网关键线路辨识方法。利用FP-growth算法对基于电网运行可靠性模型进行连锁故障模拟生成的连锁故障事故链集合进行数据挖掘,发掘事故链集隐藏的关联规则,辨识连锁故障发展过程中的关键线路,对关键线路进行风险分析,并分析其对连锁故障的影响。IEEE 118节点系统仿真结果表明,所提方法能够有效辨识出连锁故障发展过程中的危险线路。     

基于连锁故障时空图的电网脆弱线路辨识

构建一种用于描述连锁故障时空传播特性的连锁故障时空图(cascadingfaultspace-timegraph,CFSTG),并基于CFSTG提出一种可以有效度量连锁故障传播深度和广度的电网脆弱线路分类识别方法。首先,基于前k个关联线路的组合开断操作,建立事故链搜索模型,搜索得到电网连锁故障的事故链集合,并根据中间环节预测指标及事故链风险值,将得到的所有事故链合并生成加权的连锁故障网络图。之后,根据电网结构的社团特性,对生成的连锁故障网络图进行空间分区,得到CFSTG。然后,以CFSTG中节点(即脆弱线路)的复杂网络度指标量化4类脆弱度,分类辨识易受区内故障影响的线路、易受区外故障影响的线路、易引发区内故障的线路和易引发区外故障的线路,并根据系统剩余负荷率及提出的连锁故障传播距离指标来量化脆弱线路对连锁故障传播深度和广度的影响。最后,以IEEE 39节点系统和IEEE 118节点系统为算例验证所提方法的有效性。     

大型电网连锁故障分析技术及大停电智能预警系统

连锁故障引发的大停电事故在全球范围内时有发生,对社会和经济造成了巨大损失。为了理解连锁故障的演变特征并进一步构建有效的大停电预防系统,回顾近年来国内外发生的8次大停电事故,研究大停电事故的故障演化过程;对现有连锁故障研究模型和方法进行评述,分析其适用性及模型优缺点;提出基于事件校核和连续时域仿真的连锁故障时序事件搜索方法;最终基于所提连锁故障时序事件搜索方法构建了可用于大停电风险可视化预警的智能预警系统。     

复杂电网连锁故障下的关键线路辨识

电力系统存在的少数关键线路在导致系统大规模连锁故障发生的过程中起关键作用,因此快速识别电力网络中关键的输电线路,特别是连锁故障过程中系统的关键线路,对有效实施过负荷连锁跳闸控制策略,预防电力系统大面积停电有着重要的意义。大停电事故一般伴随着线路有功潮流的大规模转移,针对此特征,提出潮流转移度指标,基于电力系统静态安全域分析的思想建立关键线路评估模型,提出一种电力系统连锁故障过程中关键线路的辨识方法。结合IEEE 30节点标准算例系统,利用OPA大停电模型构造了某次连锁故障过程,仿真验证了所提辨识方法的正确性。     

基于系统与元件动态交互量化分析的电力系统连锁故障事故链识别方法

针对现有的连锁故障事故链搜索方法一般只考虑线路的过负荷保护或确定性模拟保护控制的动作等不足,提出了基于系统与元件动态交互量化分析的电力系统连锁故障事故链识别方法。该方法基于事故链模型,提出关键元件保护控制动作评估指标,用于量化关键元件保护控制的动作情况。进一步根据该指标计算临界情况下关键元件保护控制的动作概率,确定连锁故障事故链的后续事件。最后,基于风险指标筛选高风险连锁故障事故链。对2017夏高峰负荷情况下的某实际电网进行仿真,结果验证了所提方法的可靠性和有效性。     

电网连锁故障的概率分析模型及风险评估

按照连锁故障发生、发展的物理过程,并结合各个阶段事件的概率特点,建立了一种电网连锁故障的概率分析方法,对连锁故障的各个环节进行了详细的概率描述。通过对连锁故障过程的模拟,用节点电压越限、出现孤立负荷等指标对连锁故障进行风险评估,找到系统的薄弱环节。采用根据以上理论编写的电力系统连锁故障模拟及风险评估软件,对IEEE 39节点系统进行了算例演示,进一步说明了所提概率分析模型和风险评估方法的合理性。     

基于复杂事件处理技术的连锁故障诊断

连锁故障难以预测,如果能在连锁故障过程的初期,诊断或辨识出连锁故障的开始,将有助于阻止或削弱故障的进一步发展.为此,文中将复杂事件处理技术应用于连锁故障的辨识,建立了分层的复杂事件处理和关联分析模型.针对连锁故障典型模式和初始阶段触发保护隐藏故障这2种连锁故障模式,对连锁故障初始阶段的相继故障事件进行了时间、空间以及电气的关联聚合分析,建立了事件之间不同的关联规则.算例分析结果表明该方法实用有效.     

计及老化线路电流承载能力退化特性的电力系统连锁故障分析

长期老化效应导致输电线路的电流承载能力退化以及老化失效风险增大,会使连锁故障风险进一步恶化。研究了输电线路老化对电力系统连锁故障的影响。首先,基于热平衡理论建立了输电线路老化相依的电流承载能力计算模型,阐述了电流承载能力与输电线路运行年龄的数值对应关系。在此基础上,综合考虑实时潮流和输电线路的老化效应,建立了包含实时潮流、运行年限、停运概率的三维映射关系,改良了输电线路动态停运概率模型。然后,通过引入概率阈值参数,建立一种改进的基于停运概率模型的连锁故障路径搜索准则,以连锁故障演化过程中的最大概率耦合事件为导向,在过滤低概率连锁故障路径的同时筛选代表性故障路径。最后,在改进的IEEE 39节点系统上进行了实例研究。算例结果证明,考虑线路老化效应后,由单线路意外事件触发的连锁故障事件增多,概率增大,其对应路径阶数增大,系统连锁故障风险明显升高,表明输电线路老化效应与连锁故障后果之间存在显著相关性。     

考虑多重故障的连锁过载分析

多重故障作为低概率、高风险故障在一定情况下是有必要考虑的,其发生概率及严重程度随设备检修操作而引起的运行方式的改变而变化。文章采用事件树对连锁故障的分析方法,运用小概率事件的概率近似理论对多重故障进行概率阶次划分,可以简化多重故障的筛选过程。将此方法应用于连锁过载分析中,通过算例仿真可以看出,该搜索方法可以很好地反映因运行方式变化而产生的故障概率变化,更好地评估检修操作风险,进一步完善了低概率、高风险的连锁故障路径搜索,对于深入研究连锁故障有一定帮助。     

基于电流安全裕度状态空间截断的可靠性算法

给出了一种快速计算紧急状态下线路电流的方法,引入线路电流安全裕度指标,利用该指标来辨识跳闸线路的关键影响线路和预测系统可能发生的多重故障事件,并在此基础上提出基于线路电流安全裕度的系统状态空间截断可靠性算法。该算法将线路跳闸后安全裕度较小的故障事件筛选出来,能有效截断系统故障状态空间,协调事件可靠性分析在计算速度和精度上的矛盾。应用表明,该方法不但能有效进行事件可靠性的影响与截断分析,还能反映出系统可靠性指标与线路电流安全裕度的变化关系,找出系统发生大规模故障的临界线路电流安全裕度,为防止大停电事故的发生提供决策参考。     

一种电力系统连锁故障的概率风险评估方法

讨论了连锁故障风险评估的框架结构,即确定元件停运模型、选择初始系统状态、相继故障过程分析和风险计算。该文在分析中考虑了保护误动、断路器拒动、元件组停运、电站相关停运、共因停运等相关停运模型,利用功能组分解技术和事件树分析法,选择连锁故障的初始系统状态,提出简化相继故障过程分析的依据和处理方法,进而提出一种新的连锁故障概率风险评价方法。通过算例,给出不同停运模式的风险指标以及系统元件的风险排序。仿真结果显示,系统发生连锁故障的总风险值随负荷率的增长而增长。当负荷率小于1时,连锁故障总风险主要由保护误动模式承担;当负荷率达到1和1.26两个临界点时,总风险发生两次突变。其中,第1个临界点受共因停运模式的影响,第2个临界点受单元件强迫停运模式的影响。     

电力系统连锁故障分析理论与应用（二）——关键特征与研究启示

研究大停电中连锁故障的关键演变特征有利于辅助理解电力系统故障级联传播现象,总结实际系统行为特点。在前文相关理论方法与应用评述基础上,选取近年来国内外影响较大的8次大停电实例,对其关键特征进行了细致剖析,详细分析并阐述了大停电前期连锁故障的演变过程、临界事件、主导模式与基本共性,对照连锁故障实际过程进一步说明了现有理论实用性不佳、对所涉因素及系统行为考虑过于简化等弱点。此外,针对新的WAMS、灾害监测等信息化系统发展,从电网脆弱性深度分析、故障在线诊断与智能告警、设备状态监测与建模等角度提出研究展望,讨论了未来一段时期内电力系统连锁故障分析技术的发展方向。     

基于连锁故障序列分析的电网脆弱性评估

电力系统的脆弱环节与连锁故障有着密切的联系,同时也是动态监测和控制的重要依据。为了有效地辨识出系统的脆弱环节,提出了基于不确定多属性决策理论的连锁故障搜索及电网脆弱性评估的新方法。首先,根据支路与支路保护之间的故障关系,建立了初始故障事件集,并计及各种引发连锁故障的因素形成实时条件下的决策矩阵,运用基于信息熵的多属性决策方法对初始故障事件进行排序,通过与设定的门槛值进行比较筛选出合适的初始故障事件;其次,基于改进的支路运行可靠性模型对后续故障进行搜索;最后,利用脆弱度函数对故障序列、节点及整个系统进行脆弱性评估。算例结果分析表明该方法具有良好的应用前景。     

基于故障树和模糊推理的电网连锁故障分析方法

提出了基于模糊推理和故障树理论的电力系统连锁故障分析方法。以故障树的图形化方式描述电力系统连锁故障发展的逻辑结构,可直观、清晰地考察连锁故障发展的逻辑并可方便地运用故障树分析法求取导致连锁故障的最小割集和连锁故障的发生概率。在根据预想故障进行电网连锁故障搜索时,采用模糊推理的方法判别在初始故障阶段及初始故障切除后系统潮流转移阶段继电保护装置的动作行为及连锁故障事件的发展模式。算例结果表明,该方法在连锁故障的逻辑结构表述及连锁故障发展模式的判别方面具有良好的应用前景。     

计及大规模风电并网的交直流电网连锁故障熵特征研究

随着风电并网容量的不断提升和网内直流输电工程的日益增多,大量的电力电子化设备接入使得系统发生连锁故障模式以及演化过程出现了一些新的特征.从影响因素和发展过程等方面对比分析了电网传统连锁故障相继开断过程和计及大规模风电并网后的连锁故障过程的差异.在传统连锁故障潮流熵分析方法的基础上,引入了在相继开断中可能导致风机故障脱网的电压熵和频率熵,构建了其计算公式,并提出了评估连锁故障发展影响因素的综合熵向量,给出了连锁故障影响因素的判别方法与相应的流程,为对大规模风电并网后连锁故障的影响因素定量分析和评估提供了技术手段.通过对就地消纳型和外送型两种典型系统进行仿真,结果表明,所提的方法能够有效地反映电网发生连锁故障的原因以及发展过程.提出了相应的连锁故障防控措施.