基于潮流冲击熵的加权拓扑模型在电网脆弱性辨识中的应用

电网脆弱性不仅与电网的拓扑结构有关,还与电网的电气特征紧密相连。为了辨识出电网的脆弱环节,基于支路开断的潮流冲击熵,提出了一种电网脆弱性辨识的新方法。定义了支路和节点脆弱强度指标,建立了基于潮流冲击熵的加权拓扑模型,由此得出了线路和节点的加权介数指标,结合脆弱强度和介数指标,提出了综合脆弱度指标,该指标综合考虑了电网拓扑结构与电气特征的影响,且加权介数的引入能够对电网脆弱性进行辨识起到放大的作用。由算例结果可以发现,文中定义的综合脆弱度指标能够有效克服从单一角度对电网进行脆弱度评估,提高了辨识的准确度与精度,说明了该脆弱性辨识方法的有效性与合理性。     

计及保护故障因素的电网脆弱性评估模型

电网中存在的某些脆弱环节对电力系统大规模停电和连锁故障的发生有着重要的影响。在已有脆弱性研究的基础上,给出了考虑保护故障因素的电网脆弱性评估模型。基于风险理论和保护事故链模型提出了保护风险重要度的概念,并以此定义了单元保护脆弱度,该指标量化了保护不正确动作对电网中单元脆弱性的影响程度;由此,提出了结合电气介数与单元保护脆弱度的电网脆弱性评估模型。算例结果表明所提模型有效地计及保护故障因素对电网单元脆弱性的影响,克服了考察角度单一的弊端,更加全面地评估了电网的脆弱环节,验证了模型的合理性和有效性。     

基于可靠性加权拓扑模型下的电网脆弱性评估模型

在考虑元件可靠性参数的同时,结合复杂网络理论的结构分析,对电网的脆弱强度进行评估。提出了基于元件可靠性参数的加权电网拓扑模型;给出了加权后相应复杂网络参数的定义与计算方法及考虑经济性的结构脆弱后评估新指标;由此,提出了结合参数脆弱性与结构脆弱性的电网脆弱性评估模型。算例结果表明所提模型有效克服了考察角度单一的弊端,在保持了复杂网络理论对结构脆弱性有较好辨识能力的基础上,对电网薄弱环节进行准确定位,提高了脆弱辨识精度,可为电网安全运行维护及改造提供参考,验证了模型的合理性及有效性。     

基于保护实时故障模型的电网脆弱环节在线辨识

电网脆弱环节的及时有效辨识对预防系统大停电事故的发生具有重要意义。为了实现这一过程,提出了基于保护实时故障模型的脆弱环节在线辨识方法。根据保护设备历史统计信息与时间连续状态离散的Markov过程建立保护时变故障概率模型,在此基础上计及电网实时运行条件,合理量化了保护误动概率与拒动概率变化情况。根据故障传播特性模拟线路故障发生时的保护故障与动作方式,建立保护故障事件集,并应用风险理论结合保护故障概率与故障后果定义了保护故障脆弱度,衡量了保护故障对电网脆弱性的影响,以此辨识系统脆弱环节。算例结果验证了该方法的有效性与合理性。     

基于多任务异步处理的电网脆弱线路在线辨识

提出一种利用多任务异步处理模式进行电网脆弱线路快速辨识的方法。综合考虑线路保护配合关联度和综合后果严重度,定义了保护脆弱度;综合考虑电网的拓扑结构和系统运行方式,利用潮流介数对线路结构脆弱性进行评估;由此给出了结合线路保护脆弱度与潮流介数的线路脆弱度指标,并采用多任务异步处理模式将指标计算工作分为多个任务模块并发处理。算例结果表明:所提方法对电网中的脆弱线路有较好的辨识能力及较高的辨识精度,能够有效缩短辨识所需的时间,适合在线应用。     

基于P、Q网分解的有向加权拓扑模型下的电网脆弱性分析

针对拓扑模型下的电网脆弱性分析问题,提出了基于P、Q网分解的电网有向加权拓扑模型。在分析电网物理与运行特性的基础上,对有功网络和无功网络进行分解建模,给出两种网络拓扑模型下线路方向选取与线路权重大小的计算方法,由此应用复杂网络理论对电网脆弱性进行分析。IEEE-14节点系统算例结果表明：在不同网络拓扑模型下,单元脆弱强度存在显著差异,有功与无功网分解建模更符合电网拓扑模型特征;与其他电网脆弱分析结果相比,有向加权拓扑模型对电网脆弱环节有较高辨识精度,验证了模型的有效性。     

基于P、Q网分解的有向加权拓扑模型下的电网脆弱性分析

针对拓扑模型下的电网脆弱性分析问题,提出了基于P、Q网分解的电网有向加权拓扑模型.在分析电网物理与运行特性的基础上,对有功网络和无功网络进行分解建模,给出两种网络拓扑模型下线路方向选取与线路权重大小的计算方法,由此应用复杂网络理论对电网脆弱性进行分析.IEEE-14节点系统算例结果表明:在不同网络拓扑模型下,单元脆弱强度存在显著差异,有功与无功网分解建模更符合电网拓扑模型特征;与其他电网脆弱分析结果相比,有向加权拓扑模型对电网脆弱环节有较高辨识精度,验证了模型的有效性.     

考虑薄弱成因的电网脆弱线路分类与类别辨识

针对不同运行状态下系统对脆弱性评估侧重点的差异性,提出了一种考虑薄弱成因的电网脆弱线路类别辨识方法。将脆弱线路分类为易故障线路和易受影响线路,用于辨识连锁故障的源头和传播环节,以便运行人员对脆弱线路进行更全面精确的监控。类别辨识方法基于复杂网络理论和泰尔指数实现。引入线路攻击难度和攻击成效对边韧性度进行改进,进而提出结构相对脆弱度指标。基于泰尔指数定义冲击泰尔熵和抗冲击泰尔熵,结合剩余消纳能力提出状态评估指标。建立考虑结构相对脆弱度和状态评估指标的脆弱线路综合评估模型,从电网拓扑结构和运行状态两个角度实现对脆弱线路的类别辨识。以IEEE 39节点系统和IEEE 118节点系统为算例进行测试,结果验证了所提方法的有效性。     

考虑保护故障影响的电网关键线路辨识

电网中某些关键线路对大停电事故的发生有着重要的影响,且保护装置的不正确动作在其中起着推波助澜的作用。为了能够有效预防大停电事故的发生,本文提出一种计及保护装置不正确动作的电网关键线路辨识模型。从网络最大流的角度出发,提出一种节点结构重要度指标,该指标能够全面反映网络连接的结构特征,且克服了复杂网络模型中潮流仅按母线间最短路径流动的缺陷;为了能够有效反映电网实际情形,考虑保护的不正确动作,定义了支路保护脆弱度指标,该指标有效量化了保护故障对关键线路辨识的影响;提出了结合支路结构脆弱度与支路保护脆弱度的综合辨识模型。以IEEE 39节点系统作为测试算例,算例结果验证了本文所提模型的合理性与有效性。     

基于加权潮流转移熵的电网脆弱线路辨识

为了辨识电力系统的脆弱线路,本文基于熵理论对现有的潮流转移熵模型做了改进,提出基于加权潮流转移熵的支路脆弱性评估指标,该指标在衡量转移潮流分布的不均衡性时综合考虑线路的负载率,克服了以往模型忽视支路本身属性差异的不足;再结合线路的电气介数,提出一种新的支路综合脆弱性评估模型。该模型从线路之间相互作用的动态过程和电网拓扑结构两个角度综合评估线路的脆弱度。通过对IEEE 39节点系统的仿真分析,可以发现本文提出的方法能够有效克服从单一角度辨识脆弱线路,验证了所提模型的正确性和合理性。     

基于网络结构重要度和安全隐患脆弱度的配电网脆弱线路辨识

为了辨识配电网中的脆弱线路,提出一种基于网络结构重要度和安全隐患脆弱度的线路综合脆弱性评估模型。该模型一方面以复杂网络理论基本参数结合配电网的特点定义了线路的网络结构重要度指标,另一方面以负荷冲击和故障断线两种情况对系统安全运行造成的影响定义了线路的安全隐患脆弱度指标。通过层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)计算各指标的权重系数,从而综合反映线路的脆弱性。以IEEE33节点配电系统进行计算分析,验证了该线路综合脆弱度评估模型具有合理性和有效性。     

综合考虑电压等级和运行状态的电网脆弱线路辨识

为了对电网脆弱性进行一个合理的评估,在考虑电网实时运行状态情况下,引入衡量潮流分布不均衡程度的潮流熵的概念,提出将线路潮流熵变化作为脆弱线路辨识的一个指标。基于复杂网络理论,考虑电网拓扑结构特点,建立节点重要度指标,并结合线路所在电压等级和地理位置,提出脆弱度修正因子。通过综合潮流熵变化、节点电压偏移、节点重要度和修正因子提出城市电网脆弱线路辨识的方法。以某城市电网2011年夏大运行方式为例进行线路脆弱性分析,并进行了时域仿真验证,仿真结果表明该方法能够较好地辨识城市电网中的脆弱线路,与电网实际运行情况相符,特别是能够辨识出承担功率不多但重要的联络线路。通过对 IEEE-39节点系统脆弱线路的辨识也说明了所提方法的合理性和通用性。     

基于复杂网络理论与风险理论的地区电网脆弱性评估

电网脆弱性不仅与电网的网络结构及其电气参数有关,还与电网的实时运行状况及约束条件有关。基于复杂网络理论与风险理论,提出了一种新的电网脆弱性评估方法。首先以节点重要度指标和线路改进介数指标对电网中的脆弱源进行识别;再利用设备状态检修数据建立起脆弱源元件的故障模型,依据设备的健康指数推算出设备的故障可能性,并引入效用理论来评估故障严重度,得到相应的综合静态风险指标;最后基于网络结构特性指标和综合静态风险指标定义了节点脆弱度和线路脆弱度指标,并以某一地区电网为例进行分析,结果表明,文中定义的脆弱度指标能有效地克服以往从单一角度去评估电网脆弱性的弊端,提高了辨识精度与辨识效果,验证了该脆弱性评估方法的合理性及有效性。     

考虑电压等级和运行状态的电网脆弱线路辨识

城市电网中存在的某些脆弱环节对城市电网大规模停电和系统失稳的发生有重要的影响。考虑电网实时运行状态,引入衡量潮流分布不均衡程度的潮流熵概念,提出将线路潮流熵变化作为脆弱线路辨识的一个指标。基于复杂网络理论,考虑电网拓扑结构特点,建立节点重要度指标;并结合线路所在电压等级和地理位置,提出脆弱度修正因子。通过综合潮流熵变化、节点电压偏移、节点重要度和修正因子提出城市电网脆弱线路辨识的方法。以长沙城市电网2011年夏大运行方式为例进行线路脆弱性分析,并进行时域仿真验证。仿真结果表明,所提方法能较好地辨识城市电网中的脆弱线路,并与电网实际运行情况相吻合,特别是能够辨识出承担功率不多但是重要的联络线路。通过对IEEE 39节点系统脆弱线路的辨识,证明了所提方法的合理性和通用性。     

基于N-k故障的地区电网脆弱性评估

电力系统N-k故障与电网中的脆弱环节有着紧密的联系,脆弱性评估已成为预防连锁故障的热门课题。为了辨识这些脆弱故障路径,在功能组分解的基础上,提出N-k故障路径搜索方法及其概率模型。引入效用理论来定义故障严重度函数,并基于熵值法和层次分析法对各项风险指标加权得到系统N-k故障综合风险指标。根据路径风险脆弱性和结构脆弱性函数,进一步提出适用于电网N-k故障的脆弱性指标,用以定量分析故障路径以及电网整体的脆弱程度。将该算法应用在河南某一地区电网,指出其中的脆弱线路和节点。仿真分析表明:与单一考虑风险的脆弱度评估方法相比,考虑了结构重要度的风险脆弱性评估的准确度更高,评估结果对电网监控亦更有意义。     

考虑天然气网影响的电网脆弱线路辨识

脆弱线路辨识是电力系统运行风险控制的重要环节。在电网—天然气网耦合背景下,天然气网的运行状态对电网运行影响深刻,因此提出一种考虑天然气网影响的电网脆弱线路辨识方法。首先,构建电网—天然气网耦合系统优化模型,求解得到系统初始运行状态。在此基础上,基于熵理论,建立线路耦合脆弱度因子,用于反映天然气网气源故障对电网线路脆弱性造成的影响。然后,基于复杂网络理论,建立线路结构脆弱度因子和运行脆弱度因子,从结构性视角和运行状态2个方面揭示电网固有的脆弱性。综合上述脆弱度因子,得到用于辨识电网脆弱线路的综合脆弱度指标。采用网络效能和系统输电效率2个指标反映线路故障对电网的影响,验证所辨识出的脆弱线路。由IEEE 30节点系统和比利时20节点天然气系统组成的电网—天然气网耦合测试系统算例表明,所提方法能够有效地分析天然气网对电网脆弱线路辨识造成的影响。     

考虑线路介数和well-being风险贡献度的电网脆弱线路评估

输电线路脆弱性评估是电网脆弱性研究的重要内容,现有评价方法评价角度单一,且无法考虑天气因素的影响,缺乏实用性,为此,提出了一种评估输电线路脆弱性的新方法。基于加权介数模型,计算线路加权介数指标,基于well-being风险追踪模型,计算考虑元件敏感度的well-being风险贡献度指标。同时,结合两状态天气模型,研究了恶劣天气对线路脆弱性的影响。结合线路介数和well-being风险贡献度提出了兼顾系统网络结构和运行状态特性的综合脆弱性指标,并给出了输电线路脆弱性评估方法流程。最后对IEEE-RTS系统进行仿真,结果证明了所提指标和方法的合理性和实用性,该方法可以辨识出处于电网关键输电通道上的脆弱线路,为电网运行维护提供参考。     

考虑风光出力不确定性的电–气互联系统脆弱线路辨识

在电力系统和天然气系统紧密耦合的背景下,任意子系统中任意脆弱线路的扰动或故障都可能会传播到另一个子系统,进而引起整个电–气互联系统的故障。为此,提出一种电–气互联系统脆弱线路辨识方法。首先,提出考虑风光出力不确定性的电–气互联系统协调调度随机优化模型,求解得到电–气互联系统故障前后的运行状态;而后,基于局部集中度和潮流变化熵分别从拓扑结构脆弱性和运行特性脆弱性两方面分析电–气互联系统中线路的脆弱性,构建综合考虑线路拓扑结构脆弱性和运行特性脆弱性的电–气互联系统线路脆弱度指标,对互联系统的脆弱线路进行辨识。通过计算脆弱线路断开后互联系统的测地线脆弱度(geodesic vulnerability)及供需不平衡量,对所辨识的脆弱线路进行评估。6节点电网–7节点气网和24节点电网–20节点气网2个电–气互联系统的算例分析结果验证了所提脆弱线路辨识方法的有效性。     

基于电网状态与结构的综合脆弱评估模型

系统规模的不断扩大及元件的日益复杂,使得电网安全问题成为关注焦点。在已有脆弱性 研究基础上,给出了状态脆弱性及结构脆弱性的准确定义及新评估模型;提出了结合两脆弱因子的 评估思想,即在考虑元件运行状态的同时,兼顾其网络结构特性,由此建立了可基于不同运行状态 变量以获取不同脆弱评估目的与结果的评估模型通式。算例结果表明所提出的模型可基于不同状 态变量对电网进行脆弱性评估,且对电网中的薄弱环节有较好的辨识能力及较高的辨识精度,可为 电网脆弱性评估及电网运行维护提供参考,验证了模型的合理性及有效性。     

基于复杂网络的综合能源系统脆弱环节辨识

综合能源系统的脆弱环节辨识对于系统的安全经济运行具有重要意义,复杂网络理论为系统的脆弱环节辨识提供了思路。将应用于电网的带权重的线路介数概念引入到综合能源系统中,并根据综合能源系统特点进行了2点改进。在改进的带权重线路介数的基础上定义了带权重的节点介数。采用基于能源集线器的综合能源系统进行了脆弱性分析,衡量了脆弱环节受到破坏时对系统的影响。通过观察不同攻击策略下系统表现出的脆弱性,验证了所提方法的有效性。