电网连锁故障的事故链模型

连锁故障是诱发电网大面积停电事故的主要原因之一.事故链可以恰当地表征连锁故障的特征.建立基于事故链的电网连锁故障模型,是实施连锁故障预测、预控的基础,对防止发生大停电事故具有重要意义.文中充分考虑连锁故障过程中的主要影响因素,利用现有PSASP等分析工具,建立用于监控的连锁故障的事故链模型.根据事故链与连锁故障的关系,提出将故障选择限制在供电路径上,从而有效降低了计算工作量;利用连锁故障的事故链模型,可以采用安全科学的相关方法实现连锁故障的监视和预控.对江西电网的实际应用表明,该方法对分析区域性大停电或电厂全停事故非常有效,并已在电网规划中得到应用.     

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。     

现代电力系统连锁性大停电事故机理研究综述

对现代电力系统连锁性大停电事故的机理进行了阐述。根据不同的建模出发点将连锁大停电的研究分成2大类:一类是基于潮流计算和稳定分析的研究,主要介绍了基于复杂系统理论的建模分析和模式搜索策略;另一类是基于电网拓扑的研究,主要论述了关于小世界网络模型和无标度网络模型的研究。最后探讨了一些可能的进行电力系统连锁故障研究所需要解决的关键技术问题。     

用于预防控制的电力系统连锁故障事故链在线生成方法

为了预防大停电事故的发生,必须在事故前建立可用于大停电预防控制的连锁故障分析模型。因此基于安全科学的事故链分析模型,提出基于网络潮流的事故链中间环节预测指标,用以在线构建电力系统事故链,从而形成网络事故链表,在此基础上可以定量分析电网连锁故障。该事故链生成方法以系统失稳为目标,指标的计算简单方便,可用于连锁故障的在线分析,可以为电网连锁故障的风险评估和预防控制提供有力支持,IEEE39节点系统的仿真验证了该指标的有效性。     

基于电网状态和结构的连锁故障预测

电网连锁故障可能导致大规模停电并造成严重后果,在故障初期对后续故障进行预测有助于对大停电事故的预防。在分析了典型连锁故障的发展过程的基础上,建立了完整的支路静态能量函数的模型,构建了映射潮流变化的能量指标。结合反映电网结构脆弱性的电气介数,计及前后故障之间的累积效应,提出了反映电网故障后状态变化和结构变化的综合性裕度指标预测连锁故障。仿真结果能够搜索出较严重的连锁故障模式集,验证了该方法的合理性、有效性。     

基于OPA连锁故障模型的电力系统风险评估

连锁故障是大停电事故的主要诱因之一。本文在OPA连锁故障模型(ORNL-PSERC-Alaska,OPA)的基础上,分析连锁故障的演化机理,探讨大停电事故的复杂特性;通过考虑继电保护隐性故障和推导完整事故链进一步完善OPA模型;引入多种系统级的风险评估指标对仿真结果进行处理,在宏观层面上评估目标系统连锁故障风险;通过统计故障频次,辨识目标系统的薄弱环节。最后编写MATLAB程序,并以IEEE RTS96节点系统为算例,仿真得到不同运行条件下的连锁故障仿真结果,计算得到大停电风险评估指标,验证了评估方法的有效性。     

基于随机潮流和风险价值的含大规模风电系统高风险连锁故障评估

随着系统中风电渗透率的增加,风电出力不确定性对电力系统连锁故障演化路径的影响不可忽视。基于此,引入随机潮流和风险价值理论,构建一种高风险连锁故障事故链模型,分析含大规模风电系统连锁故障事件的风险程度。首先基于多点风电随机注入相关性的随机潮流方法,提出了前瞻故障实时概率和严重度的后续故障搜索指标,据其风险价值选取高风险故障作为下级故障。其次,为反映风电随机性对风险指标的影响,采用模糊聚类建立风电场景,计算系统失负荷损失风险指标。基于该指标可分析当前运行点处于安全运行区域还是连锁故障高风险区域,指导系统日内调度。最后以改进的IEEE 39节点系统为例,说明了所提模型和算法的合理性,并分析了风电渗透率和风电预测误差对连锁故障停电风险的影响。     

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.     

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。     

电力系统连锁故障研究综述

大停电事故的发生、发展过程通常表现为连锁故障,如何应对灾难性连锁故障、提高电力系统可靠性是目前电力系统运行与发展的主要任务之一。分析多重故障、相继故障和连锁故障的特点关系,对连锁故障进行定义。分析连锁故障的主导模式及其特点,包括过载主导型、配合主导型和结构主导型,并将大停电事故按照连锁故障机理进行分类。总结归纳连锁故障模型和控制的研究现状,提出电力系统在连锁故障仿真、连锁故障预测和连锁故障控制方面需要进一步突破的关键技术问题。     

电力系统连锁故障评估综述

比较全面地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。     

电力系统连锁故障预测初探

近年来,连锁故障已成为引发电力系统大范围停电事故的重要诱因,有效预测可能出现的后续故障对于预防大停电事故的发生具有重要的研究价值。文章在深入分析连锁故障初期演变规律的基础上,提出了一种可进行后续故障预测的方法,它可有效计及前后故障之间的相互影响和连锁故障的累积效应,快速预测可能出现的后续故障。文中所作研究是为寻求预防大停电事故的有效方法的有益尝试。     

复杂电网连锁故障预测

分析近年来发生的连锁故障案例得出:故障过程中常伴随母线低电压和线路过载问题,且它们对事故发展起到关键的推动作用。针对这一特性,提出一种连锁故障预测方法,在事故发生后计算系统潮流以判断节点电压波动及线路的过负荷情况并依判据切除相应元件,预测出连锁故障的序列事件,为事故对策做好准备,从而有利于减小大停电发生事件概率,缩小事故影响范围。     

基于CCA分析法电网连锁故障分析

通过以往大停电事故分析不难发现,其事故本质为源故障发生后,后续局部调整失败导致的连锁故障传递使电网运行环境恶化,最终引发大停电事故。基于CCA(cause consequence analysis)分析方法,依据电网拓扑结构和控制设备基本特性对电网的连锁事故的原因以及控制失败后可能引发的后果进行了分析,对电网故障的动态传递过程给予了较为直观的揭示和说明,并利用该方法对2011年美墨大停电事故进行了实例事故分析,验证其适用性,为大停电事故分析提供借鉴。     

基于有限状态机故障因果链的连锁跳闸故障诊断和预测研究

随着变电站告警信息的规范化、大数据分析在设备监控中应用的深入,使得利用监控大数据及智能化预测分析方法解决电网连锁故障的识别问题成为可能。为避免连锁故障造成电网大停电事故的发生且针对电网连锁故障识别困难的问题,本文提出了基于连锁故障状态因果链的电网故障诊断、故障演化预测及电网脆弱性评估的方法。本文首先介绍了基于有限状态机模型故障因果链的数学模型,利用故障因果链的数学模型对电网中的单元件故障和连锁故障进行识别,从而形成了单元件诊断以及连锁故障诊断方法,然后研究了基于智能状态因果链的电网故障演变的风险预测方法,即形成了基于智能状态因果链构建的电网故障风险评估系统。最后以实际电网为例,验证了本文所提方法的可行性。     

交直流混联电网连锁故障特征事件智能溯源及预测方法

交直流混联电网跨区连锁故障严重威胁电网安全,调度运行面临巨大压力和事故风险.文中提出了融合知识图谱和机器学习算法的特征事件智能溯源及预测方法,实现连锁故障事故链的在线溯源和预测.将电网运行状态量和故障信息作为输入特征量,结合物理机理分析和皮尔逊系数法提取关键特征量,通过支持向量机判断特征事件间的关联关系.建立两层级的知识图谱结构,通过检测到的特征事件类型匹配上、下层事件的关联关系.根据特征事件关联关系判断结果和时序特征,基于深度优先搜索策略识别连锁故障演化路径.通过对实际电网在线数据的案例分析验证了该方法的有效性.     

计及统一潮流控制器的电力系统双层协调弹性调度

极端天气造成的故障会引发潮流转移,触发连锁故障,从而增加了大规模停电事故发生的概率。高比例电力电子设备接入电网的趋势增加了电网调度的灵活性。因此,提出计及统一潮流控制器的电力系统双层协调弹性调度策略。采用随机场景生成的方法模拟极端天气事件;通过潮流熵定量描述极端天气下潮流分布的不均衡性,以表征发生连锁故障的风险;将弹性调度代价最低和潮流熵最低分别作为上下层模型的目标函数,同时基于统一潮流控制器的调节潮流特性,构建双层弹性调度模型;基于KKT条件和对偶原则,将原双层调度模型转化为单层混合整数线性优化模型进行求解,并通过装有统一潮流控制器的IEEE 39和IEEE118节点系统进行算例仿真,验证了所提模型在降低大规模停电事故概率和提升系统弹性方面的有效性。     

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。     

电力网络连锁故障研究综述

电力网络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关键元件的开断。由于电网故障模式较多，故障参数（包括各种连续参数和离散变量）形式各异．因此连锁故障模式的搜索和后果分析十分困难。近年来．研究人员建立了多种方法和模型．如模式搜索法、模型分析法等．综述了电力网络连锁故障领域的一些研究成果，并指出应从提高故障模式搜索速度、计及稳定性问题、采用复杂网络理论进行模型分析和连锁故障的预防控制、校正控制和紧急控制等方面进行深入研究。     

考虑发电机励磁保护和OLTC的多时间尺度连锁故障模型

世界范围内多次连锁故障和大停电事故表明,无功电压相关因素对连锁故障具有重要影响。提出了一种计及有载调压变压器(on-load tap changer,OLTC)和发电机励磁保护的多时间尺度大停电模型。该模型提出了对无功电压具有重要影响的发电机励磁保护和OLTC动作的建模方法,并进一步基于该模型提出了多时间尺度连锁故障模拟方法,实现了连锁故障动态过程的清晰描述,克服了传统连锁故障模型在此方面的局限性。文中用IEEE 30节点系统进行了连锁故障仿真计算,分析了发电机励磁保护、OLTC动作等与无功电压密切相关的因素对连锁故障的影响及机理,并揭示了连锁故障的若干阶段性特征。