复杂电力系统连锁故障的风险评估

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。文章提出了一种复杂电力系统连锁故障的风险评估方法,模拟连锁故障的一般发展过程,将事故发生概率及后果联系起来,提出了量化的风险指标,能发现系统运行中更深层次的问题,暴露安全隐患。以此为基础开发了基于风险理论的电力系统连锁故障风险评估软件,并以美国东北部 NPCC 48机测试系统为例验证了该方法的先进性和有效性。     

输电系统连锁故障风险评估指标及计算方法

电力系统连锁故障是一种发生概率低但后果极为严重的事故,可能导致大面积停电甚至整个系统崩溃。为了防止连锁故障事故的发生,尽量降低其危害,本文对评估输电系统连锁故障的风险指标进行研究,以保障电网的安全运行。文章首先根据复杂网络理论和风险评估理论,提出输电系统连锁故障风险评估指标体系,然后建立一种基于最优潮流的连锁故障仿真模型,在此基础上计算各类评估指标。最后,通过对IEEE118节点测试系统进行连锁故障风险分析,以说明研究工作的有效性。     

电网大停电自组织临界性的概率统计分析法

针对复杂电力系统的自组织临界性特点,基于概率统计基本理论,利用极值分布的最大吸引场定理提出一种分析电网连锁故障大停电事故的有效方法。首先给出了衡量连锁故障大停电事故规模的指标及其选择依据和计算方法;然后通过定义连锁故障的分布函数计算出连锁故障发生的规模和概率。文章指出电网连锁大停电事故的发生与所研究的时间范围和故障规模有关,因此可以根据研究年限和故障规模来预测连锁故障发生的频率。对华北电网连锁故障大停电事故的历史数据进行了分析计算,结果表明了本文方法的有效性。     

电力系统连锁故障多阶段动态博弈防御模型

近年来,国内外发生了多起连锁故障引起的大停电事故,阻止连锁故障发展、避免大停电事故发生对保障电力系统安全稳定运行具有重要的现实意义。为了防御由连锁故障引发的大停电事故,提出一种考虑参与人有限理性的连锁故障多阶段动态博弈防御模型。基于故障方的有限理性假设和故障方行动的关联性假设,综合考虑元件自身故障、外界环境、潮流转移和隐性故障等因素对元件停运概率的影响,提出基于实时运行条件的元件停运概率表征有限理性的故障方不完美的选择能力;根据可掌握的事故状态信息,提出潮流转移严重度和系统失负荷严重度表征故障方追求自身利益的意识;并进一步基于风险分析方法,生成故障方的策略集合。从风险理论的角度出发,将运行风险作为收益函数,用于定量评估防御方行动的有效性。最后,以IEEE39节点系统为例,验证了该模型的合理性。     

基于隐性故障模型和风险理论的关键线路辨识

在大规模电网中，由简单故障触发的电力系统连锁故障常常会引起大停电的灾难性后果。为了研究复杂电网连锁故障的传播机理，同时找出对连锁故障产生重要影响的关键线路，文中基于模拟连锁故障的隐性故障模型和风险理论，提出了复杂电力系统的线路故障风险评估方法，并辨识出了对系统大停电产生重要影响的一系列关键线路。模型考虑了线路过负荷保护、隐性故障、控制策略及系统运行等参数，对IEEE118节点系统仿真结果表明，在重负荷状态运行下只对辨识出的少量关键线路加以改善，就可以使系统停电概率大幅减小，特别是大停电概率；在临界状态运行下改善少量关键线路，则可以使系统脱离临界状态，避免大停电发生。     

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。     

基于隐马尔可夫模型的电力系统连锁故障预测

近年来电力系统逐渐向复杂化、集成化和智能化的方向发展。电力系统的连锁故障将会导致大面积停电事故,给人们的生活带来很多不便。因此,在电力系统领域,对连锁故障的预测地位日益凸显。然而,网络的复杂性、故障间的关联性和系统的不确定性使得现有的故障预测方法并不适用。因此,提出基于隐马尔可夫模型对电力系统连锁故障进行预测。该模型能够准确地计算出状态转移概率或断路器异常动作概率,从而逐级预测故障的发生。对于电力系统中各模块的退化状态,隐马尔可夫模型可以准确地识别出来,有效地预测连锁故障发生概率。     

电力系统N-K故障的风险评估方法

历次大停电事故表明,由简单故障触发的连锁故障会对电力系统造成灾难性的后果。识别和分析可能对电力系统造成大面积停电的严重N-K故障是进行电网安全评价和制定防御措施的必要步骤。文中在分析大停电演变过程的基础上,提出了一种电力系统N-K故障的风险评价方法：考虑故障间的相互影响和继电保护的隐藏故障,计及元件运行状态变化对其故障概率的影响,基于贝叶斯网络给出了N-K故障的概率计算模型;详细模拟了实际电力系统连锁故障过程中的控制措施,建立了计及电压稳定约束的最优控制模型,提出了N-K故障严重程度的确定方法;最后提出了N-K故障风险指标的计算方法。利用Python语言对PSS/E进行了二次开发,实现了所提方法,并以IEEE 30节点测试系统为例,识别出该系统中的严重N-K故障,验证了方法的正确性。     

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。     

停运模型与事件树理论在电力系统脆性风险评估中的应用

阐述了电网因连锁性故障发生大停电事故的原因.基于停运模型及事件树理论对系统连锁故障进行了脆性分析;给出了风险评估流程,并结合实例验证了该方法的可行性.所以,系统的脆性风险分析,可以确定重点高风险元件,通过对高风险元件的监测、控制,防止系统连锁性故障的发生,以保证电力系统安全、可靠地运行.     

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。     

基于关键线路识别的电力系统连锁故障风险评估模型

针对现有模型的不足,提出了一种新的电力系统连锁故障风险评估模型。该模型从元件过负荷、继电保护隐性故障2个方面定义了连锁故障概率:以故障发展过程中出现的母线低电压、线路过负荷、电力系统失负荷来衡量连锁故障带来的后果。在不违背连锁故障发生机理的前提下,将支路的结构传输重要度与反映电网实时运行状况的线路故障发生概率相结合,给出了连锁故障中关键线路识别的重要判据,根据关键线路排序结果合理选择下一个故障环节,加快了连锁故障模式搜索速度。最后对IEEE 10机39节点系统进行仿真,仿真结果证明了本文方法的有效性。     

基于故障链聚类算法的电网关键线路辨识

研究连锁故障发展机理以及辨识故障演化路径中的关键线路,对揭示电力系统薄弱环节、降低连锁故障风险具有重要意义。为此,文中提出一种基于故障链聚类算法的电网关键线路辨识方法。首先,建立改进的基于直流潮流法的电力系统解列模拟器(DCSS)连锁故障仿真模型,配合随机化学(RC)法高效生成含详细时序信息的故障链集合;然后,以编辑距离为相似性指标实现对故障链的层次聚类,分类后的故障链集合不仅可以降低后续数据挖掘的难度,而且能够更加全面地识别出不同连锁故障演化模式中的薄弱环节;最后,以Matpower 2383节点系统为例,根据关键线路扩容后系统风险水平的下降程度评估各类算法所辨识线路的重要性。结果表明文中方法能更好降低系统连锁故障风险水平,证明了所提模型及算法的有效性。     

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.     

基于协同学思想的电网连锁反应故障预防模型

给出了电力系统连锁反应事故预防的协同学思想，建立了连锁反应的故障预防模型。该模型引入了反映系统运行点距离自组织临界状态远近程度的系统连锁反应风险系数和表征系统支路之间关联程度的支路连锁反应风险系数。比较了连锁反应故障模式搜索过程和手机汉字输入法的设计思路，提出了基于混合法的连锁反应故障模式搜索方法。搜索结果表明，采用上述模型可比较不同运行方式下系统连锁反应故障的威胁程度，且模型的求解过程可作为预防单一连锁故障模式的依据，验证了该模型在防止电力系统大停电方面的有效性和可行性。     

考虑系统频率特性以及保护隐藏故障的电网连锁故障模型

在大规模电网中,由简单故障触发的电力系统连锁故障经常导致大面积停电的灾难性后果.为了研究故障在电网中的传播情况,同时估计发生连锁故障的风险和损失,找到关键线路,文中从电力系统分析的角度建立了电网连锁故障模型.模型考虑了保护隐藏故障、计及了系统频率特性,可以帮助系统规划、设计和运行人员找到系统发生连锁故障的临界负载率、关键线路,并得到某种运行状态下的连锁故障风险指标.在IEEE RTS96系统上对此模型进行了验证,得到的结果与用PSASP分析的结果及前人的结论一致.     

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...     

基于序列模式挖掘的电力系统连锁故障模式分析方法

研究连锁故障的传播规律,对于识别系统薄弱环节、制定连锁故障预防和阻断策略具有重要意义。在分析连锁故障发展过程的基础上,定义了连锁故障模式的概念,并基于序列模式挖掘技术提出连锁故障模式挖掘算法,实现对海量仿真数据的快速分析,有效辨识系统连锁故障模式。最后以IEEE 39节点系统和某省实际电网为例,利用该算法挖掘出系统主要连锁故障模式,并结合系统拓扑和潮流状态分析了系统连锁故障传播规律。测试结果证明,该方法对于分析系统连锁故障模式和辨识关键线路具有良好的效果。