考虑保护隐藏故障的系统N-k故障分析

存在隐藏故障的继电保护会在系统发生N-1故障时,导致保护误动,对连锁故障扩大起着推波助澜的作用。从保护隐藏故障的动作机制出发,计及不同原理的保护装置和线路故障位置,对保护的隐藏故障模式进行分析,确定保护的风险区段,提出一种基于保护隐藏故障模式分析的N-k故障分析方法,将保护的隐藏故障反映到预想事故的选择和故障组合上。算例表明,采用该方法可定量评估电网中继电保护隐藏故障对系统可靠性的影响,发现系统的薄弱环节。     

考虑隐性故障的继电保护重要度分析方法

提出基于电力系统连锁故障风险评估的继电保护隐性故障重要度分析的新方法。首先通过继电保护隐性故障概率模型得到保护设备的隐性故障概率,然后将风险评估理论与母线孤立、负荷失电和电力损失期望3个指标结合,最终建立起电网的Monte Carlo仿真模型,利用继电保护重要度分析方法,得出电网中保护设备引发电网连锁故障的重要度排序。IEEE14节点系统的应用结果证明了该方法的可行性和正确性。     

海上油田群电力系统节点脆弱性评估

针对以往对海上油田电力系统的可靠性研究只考虑N–1故障,未能深入探究多重故障对系统可靠性影响的问题,考虑海上油田电网特点,提出节点脆弱性的评估方法.首先,基于油田电网历史故障数据建立连锁故障典型事故链,挖掘导致连锁故障问题的主导因素.然后,基于历史故障分析结果,建立了油田电力系统节点脆弱评估模型.该模型根据无功–电压灵...     

基于改进状态空间分割法的继电保护设备拒动风险评估

继电保护设备隐性故障已经成为导致电力系统连锁故障的重要因素.因此,在电力系统的风险分析中,需要突破传统N-1故障设置假设,考虑受继电保护设备隐性故障影响的N-k连锁故障.针对继电保护设备拒动引发连锁故障的问题,首先根据继电保护设备的功能模块建立继电保护设备拒动故障树模型;然后综合考虑元件固有失效率和运行信息,建立继电保护设备拒动概率动态评估模型.基于此,提出一种改进的状态空间分割法对电力系统面临的连锁故障风险进行分析,实现了在枚举空间和抽样空间中进行连锁故障搜索,可提高连锁故障搜索的完备性和风险分析的计算效率.最后,在仿真中验证了所提方法的有效性.     

基于改进的SOS算法的反时限过电流保护协调优化

通过优化设置继电保护定值,可以优化电力系统中继电保护装置的协调性,减小继电器动作时间,提高电力系统的可靠性。文中针对配电网中保护的协调配合问题,将反时限过电流保护的整定计算转化为一种含有多个约束条件的非线性规划问题,提出了一种基于改进的SOS算法的反时限过电流保护协调优化方案。在IEEE 3节点系统和IEEE 8节点系统中的仿真结果表明,改进的SOS算法具有更好的收敛速度和精度,能够克服解陷入局部最优,基于改进的SOS算法的保护优化协调方案能够提高保护的速动性。     

Power differential based wide area protection

Current differential based wide area protection (WAP) has recently been proposed as a technique to increase the reliability of protection systems. It increases system stability and can prevent large contingencies such as cascading outages and blackouts. This paper describes how power differential protection (PDP) can be used within a WAP and shows that the algorithm operates correctly for all types of system faults whilst preventing unwanted tripping, even if the data has been distorted by CT saturation or by data mismatches caused by delays in the WAP data collection system. The PDP algorithm has been simulated and tested on an Iranian 400 kV transmission line under different fault and system operating conditions. The proposed operating logic and the PDP algorithm have also been evaluated using simulation studies based on the Northern Ireland Electricity (NIE) 275 kV network. The results presented illustrate the validity of the proposed protection.     

继电保护隐藏故障造成输电线路连锁跳闸的概率模型

继电保护隐藏故障是造成输电线路连锁跳闸的主要原因。通过分析继电保护装置隐藏故障的动作机理,定义了隐藏故障的风险区域,并利用保护装置隐藏故障概率和风险区域故障概率的计算,建立了输电线路连锁跳闸的概率模型。该模型计入了多条输电线路具有不同故障概率对触发继电保护装置隐藏故障的影响,可以评估继电保护系统因隐藏故障造成连锁误切线路的概率。最后,利用实际数据进行的算例分析验证了模型的合理性,计算结果对电力系统可靠性分析及连锁故障风险评估具有参考价值。     

基于线路运行可靠性模型的电力系统连锁故障概率评估

线路过载被认为是致使连锁故障进一步发展的主要原因.文中基于输电线路的运行可靠性模型,计算了反映系统运行状态的连锁故障风险指标.采用递归算法生成连锁故障树,记录连锁故障路径经历的每个状态及其相应的连锁故障风险指标.在运行可靠性评估框架的基础上,结合动态潮流计算,对IEEE RTS系统进行了连锁故障运行可靠性评估.分析了不...     

Application of a wide area backup protection expert system toprevent cascading outages

A strategy to prevent cascading outages in power systems is proposed in this paper. The strategy employs wide-area backup protection and artificial intelligence techniques to minimize the impact of a fault on a network. There are two ways in which wide-area backup protection can prevent cascading trips leading to a wide spread blackout: (1) precise location of a fault so that only the circuit breakers necessary to isolate the fault are tripped, and (2) avoidance of unnecessary trips, due to hidden failure or overloading, by blocking the trip signals of conventional backup protection relays. The limitations of conventional backup protection are examined and methods of improvement are presented     

A new approach for mitigating blackout risk by blocking minimum critical distance relays

Electric power systems are complex and commonly run near their operational limits. Power systems are basically designed based on the (N − 1) criterion. In these systems, total or partial blackouts are unavoidable. Cascading failures following an initial event is recognized as the main mechanism for power system blackouts. Undesirable activation of zone 3 of distance relays due to their local function has been identified as one of the major causes for propagation of cascading failures. In this paper, in order to mitigate the risk of power system blackouts, a novel approach is proposed for recognizing the critical line outages with the highest contribution in cascading failure and preventing their undesirable outage by blocking zone 3 of their distance relay. In this paper, based on the statistical activation of distance relays, a deterministic–probabilistic approach is developed for identifying the critical lines with the highest contribution in blackouts due to activation of zone 3 of their distance relays. In order to avoid interference of relay blocking with the main protection duty of distance relays, the proposed approach recognizes the minimum critical lines with the highest contribution in cascading failure for blocking zone 3 of their distance relays. The proposed approach is demonstrated on the New England 39-bus system and detailed simulation studies carried out to examine the validity and effectiveness of the proposed approach.     

一种基于线路相关集的大电网继电保护隐藏故障算法

世界各国频繁发生的大停电事故表明,当某条线路因故需要退出运行时,后备保护中的隐藏故障造成保护发生不必要的动作是造成大停电事故发生的重要因素。提出了线路相关集的概念,详细介绍了基于最短路径算法的线路相关集求解过程,推导了多条支路同时开断时线路相关集及相关因子的求解方法。在此基础上对假想事故后的潮流转移进行快速计算,准确地判断出后备保护的隐藏故障并快速进行消除,有效防止连锁跳闸事故的发生。用CEPRI36节点系统进行了仿真验证,证明了所提方法的正确性和有效性。     

面向智能变电站继电保护可靠性评估方法研究

针对现有智能变电站继电保护系统的高可靠性导致故障样本数据太小,难以估计可靠性参数。文中在分析智能变电站继电保护结构的基础上,提出将三参数Weibull分布和灰色估计方法相结合,对智能变电站小样本数据继电保护可靠性进行评估,采用灰色估计法直接评估三参数Weibull分布的三个参数。通过实例与其他方法进行比较,验证了该方法的准确性和合理性。仿真结果表明,文中提出的算法可以根据实时数据变化快速估计可靠性参数,同时保证了估计的高精度。该研究为我国继电保护系统可靠性评估方法的发展提供参考和借鉴。     

基于混合法的电网连锁故障评估模型

综合解析法和随机模拟法,提出了基于混合法的电网连锁故障评估模型。应用Markov空间理论建立了计及主保护和远后备保护作用的故障切除概率模型,从而将基于预想事故行为指标和同心松弛法快速筛选出的预想线路故障集划分为不同的初始故障状态,确定出初始故障集;根据实时运行条件下的发电机、线路、负荷的可靠性模型模拟相应的后续故障;基于风险理论定义了连锁故障路径严重度指标,以此评估出系统中的薄弱环节。算例结果验证了该模型的合理性和有效性。     

Adaptive load blinder for distance protection

This paper proposes a novel adaptive load blinder for distance protection. A distance relay can provide remote backup protection by zones 2 and 3, but it may mal-operate under heavy loading conditions and cause cascading trips in the network, which could further lead to a widespread blackout. To prevent cascading outages, load blinders or load encroachment elements are generally used to block the distance relay when there is heavy load in the system. However, these elements are not always able to discriminate heavy loading conditions from fault conditions, especially for heavy loads with low power factors or faults with fault resistance. This paper presents a novel load blinder scheme for distance protection by using artificial neural network (ANN). Test results show that the proposed ANN-based load blinder scheme is able to discriminate between different heavy loads with a wide range of power factors and different faults with fault resistance.     

柔性互联配电系统连锁故障风险评估

为分析柔性多状态开关(FMS)保护隐性故障引起的柔性互联配电系统连锁故障风险,首先介绍其物理结构,随后分析稳态特性、交流馈线故障时的暂态特性,以及FMS的控制保护策略.然后,提出了引起保护误动的不确定因素并对其进行建模,并在此基础上分析了连锁故障形成的机理,建立柔性互联配电网连锁故障风险指标,并提出了基于蒙特卡洛法的概率指标和基于最优切负荷故障后果的计算方法.最后,以改进IEEE 33节点系统为算例,评估了系统连锁故障风险,并分析了故障位置和分布式电源渗透率因素对风险的影响.     

基于贝叶斯网络的扰动后预想事故分析方法

针对连锁故障影响因素复杂、演变过程随机及故障组合多样的分析难点,在分析和总结连锁故障发生、发展过程及其特点的基础之上,抽取初始扰动后的潮流转移过程作为研究重点,建立了能在不确定性环境下进行概率推理并具有良好可扩展性的贝叶斯网络相继开断模型,同时考虑继电保护隐藏故障的线性概率模型,提出了基于贝叶斯网络的扰动后预想事故分析方法,以量化分析线路过载和保护装置的动作行为对连锁故障发展过程的影响.该方法抓住了连锁故障防控的有效阶段及本质特征并简化了分析的复杂度,为特定扰动下的具体故障发展模式研究提供了快速分析手段.算例结果表明模型合理、方法有效,具有在线应用的前景.     

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。     

随机失效指标在继电保护状态评价中的研究与应用

在考虑继电保护随机失效的情况下,提出并分析了继电保护随机失效指标和随机失效率。分析表明,随机失效指标可以通过指数函数描述继电保护的可靠性。在此基础上,根据继电保护系统的实际构成,修正完善了基于随机失效指标的继电保护可靠性模型,并确定了相关随机失效率参数的确定原则。另外,假设随机失效率为常数并与时间无关,构建了实用的继电保护随机失效可靠度函数,以及设备随机失效可靠度计算方法。该方法在重庆电力公司继电保护设备状态评价分析中得到了应用。应用效果表明,该方法能够在一定条件下计算出继电保护设备的随机失效可靠度,反映设备健康状况。     

复杂电力系统一类连锁反应事故可靠性评估模型和算法

对评估复杂电力系统连锁反应事故的模型进行了研究。将变电站的结构与系统网架相结合,统一建立了复杂电力系统连锁反应事故分析的元件模型,提出了一种全新的可靠性评估的继电保护模型,可以将继电保护的故障反映到断路器的模型中,从而在评估中计入了继电保护的影响。在此基础上,发展了一套复杂电力系统连锁反应事故的评估算法,包括变电站内部的故障分析、网络的拓扑追踪、系统的连通性判断及系统状态的评估算法等。该算法通过对变电站和整个系统2个层次的分析,将变电站结构与系统网架结合,全面考虑各种故障组合对系统运行的危害程度。计算表明,应用所提算法对系统的复杂电力系统连锁反应事故进行分析,可以发现系统运行中更深层次的问题,暴露系统大面积停电的隐患,找出系统的薄弱环节。对IEEE-RTS算例系统的计算表明了此算法的正确性和有效性。