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。     

基于保护脆弱度加权拓扑模型下的电网脆弱性评估

电网中存在的某些脆弱环节对系统大停电事故有着重要的影响。为了有效辨识出这些脆弱环节,提出了基于保护脆弱度加权拓扑模型下的脆弱性评估方法。定义了保护配合度、保护故障严重度和保护脆弱度,并以此提出了单元保护脆弱强度的概念,量化了保护装置的脆弱度对电网中单元脆弱性的贡献程度;建立了基于保护脆弱度的拓扑模型,并给出了加权后相应复杂网络参数的定义;由此,提出了结合单元保护脆弱强度与介数的电网脆弱性评估方法。算例结果验证了所提方法在保持复杂网络理论对结构脆弱性有较好辨识效果的基础上,有效地计及了保护装置脆弱性因素对电网脆弱性的影响,提高了脆弱辨识效果和精度,表明该方法简单有效,具有一定的应用前景。     

基于四层集合模型的复杂电力系统脆弱性评估体系

复杂电力系统的脆弱性评估的关键是找出系统中可能被攻击而引起大面积停电事故的脆弱点。本文从大面积停电角度出发给出了复杂电力系统的脆弱性定义,在此基础上利用复杂电力系统具备大量数据信息源的特点,首次提出了描述受到各种攻击时系统脆弱性和系统数据信息源关系的四层集合模型。同时,本文根据该模型,运用关联聚类方法建立了一套新的、客观和实用的复杂电力系统脆弱性评估的指标体系和评估方法,通过对国内某大型省级电力系统的评估算例说明了该方法可以有效找出复杂电力系统的脆弱点集合。     

基于组织介数指标的电网线路脆弱性评估

本文提出一种基于组织介数的线路脆弱性评估方法。该方法从电网络理论出发,首先推导了节点注入电流影响因子指标,量化了线路介入输电的程度;结合支路综合连接度指标,定义线路组织介数指标。IEEE 39节点系统仿真结果表明,所提方法能够从结构性视角有效识别电网脆弱线路。     

基于支路综合脆弱性的电网抗毁性分析

大停电事故一般由个别元件故障开始并最终导致全系统崩溃,而其中极少数带有较重传输任务的支路往往起到助推作用,因此寻找这些关键支路,分析该部分支路失效情况下的电力系统的抗毁性,具有重要的研究价值。建立支路静态能量函数模型,并在此基础上提出支路状态脆弱因子。结合基于电气介数的结构脆弱因子,提出支路综合脆弱性评估指标。通过仿真计算,评估电网的支路综合脆弱性,确定脆弱环节。基于脆弱性评估结果建立抗毁性评估指标,通过蓄意攻击和随机攻击,仿真验证不同扰动模式对电网抗毁性的影响。通过对IEEE-30母线系统的仿真,验证了该方法的合理性与有效性。     

基于改进攻击图的电力信息物理系统跨空间连锁故障危害评估

为了准确评估各类跨空间连锁故障对电力信息物理系统的危害性,提出一种基于改进攻击图的量化评估方法。首先,对攻击图算法进行改进,提出攻击图顶点的脆弱性因子概念并推导其计算公式,使其适用于量化评估;其次,将电力信息物理系统涵盖的网络攻击、电力二次设备故障和暂态稳定节点扰动等各类安全风险抽象成改进攻击图的顶点,建立各顶点之间的因果逻辑关系,以辨明跨空间连锁故障的所有类别,进而计算各顶点的脆弱性因子,实现对各类跨空间连锁故障危害的定量评估;最后基于110 k V智能变电站仿真环境搭建了局部电力信息物理系统模型,仿真了多种跨空间连锁故障并评估其危害,验证了该量化评估方法的有效性。     

含风电场的电力系统节点电压脆弱性评估

含风电场的电力系统节点电压脆弱性的研究,重点在于节点电压脆弱度指标的计算.将并网运行的风电场视作具有随机性的扰动源,根据风速变化将风电场运行划分成不同的扰动状态,通过潮流计算得出含风电场的电力系统在不同风速条件下的节点电压值,并采用引入优化乘子的保留非线性潮流法(preserving nonlinear flow algorithm,PNFA)计算节点临界电压,进而求取节点电压脆弱度指标.对引入风电场的IEEE14母线系统进行仿真计算,并通过对比求得的节点电压脆弱度指标以及不同并网点对脆弱度及脆弱度排序的影响,充分评估风电场的并网运行对系统节点电压脆弱性的影响.     

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。     

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。     

计及动作安全裕度的节点电压脆弱性评估

针对电力系统安全问题,定义了节点动作安全裕度指标,结合传统节点电压脆弱性评估指标,对预想事故下的节点电压脆弱性进行分析,建立了计及动作安全裕度的节点电压脆弱性评估指标.通过对IEEE14、IEEE30母线系统的仿真,结果表明节点事故动作安全裕度的引入部分改变了传统节点电压脆弱度的排序,与传统节点电压脆弱性评估结果相比,更全面考虑了事故发生概率以及事故保护作用和故障操作对节点脆弱性的影响,提高了不同事故下节点电压脆弱性的评估精度,验证了该方法的和合理性与有效性.     

变电站自动化系统时间同步协同攻击的检测与防护方法

为了使攻击的后果最大化,受国家支持的攻击者可以使用时间同步的协同机制发起高度隐蔽的网络攻击,而无须进行通信。这可能会使多个变电站内的所有断路器同时跳闸,从而引发大停电。提出了一种基于时间加速的方法来检测时间同步的协同攻击。在变电站自动化系统年度检修期间,通过逐步加速系统时间来触发时间逻辑,以识别是否存在潜在的恶意软件。此外,还提出了一种基于变电站自动化系统的异步化时间同步管理方法。将根据结构脆弱性指数识别的几个关键变电站的时间保持异步。因此,这些关键变电站将不会与其他变电站一起遭受时间同步的协同攻击,并且可以大大降低相关后果。基于IEEE 39节点系统的数值模拟表明,通过使2个关键变电站保持时间异步,可以显著减少2到3个变电站的协同攻击的负荷损失,并且电网可以具备应对时间同步协同攻击的韧性。     

虚拟同步发电机技术及其在光储微电网中的应用

为了提高变电站站用电系统的供电可靠性,针对基于虚拟同步发电机技术的储能逆变器及其在光储微电网中的应用进行研究。介绍微网系统的拓扑结构和不同工作模式,设计微网各个子系统的参数,建立基于虚拟同步发电机(VSG)控制策略的储能逆变器数学模型,分析VSG并网和孤岛两种控制模式及其之间的切换。针对500k V河沥变电站光储微网系统,利用其中100k VA储能逆变器进行实验,验证VSG控制策略的可行性与有效性。     

级联型储能系统中虚拟同步发电机控制及电池自均衡策略

为更好地应对可再生能源装机容量不断提升而传统分布式储能系统容量小、电压等级低的问题,提出采用级联H桥拓扑实现单机电池储能系统(BESS)的高压、大容量化。为增强储能系统入电网友好性,对虚拟同步发电机(VSG)控制技术进行了研究,结合同步发电机的一次调频特性及调压特性,详细分析了同步发电机的二阶等效模型和VSG控制策略,建立VSG控制的宽频带小信号动态模型,定量分析VSG控制的固有功率耦合特性及交流侧阻抗对VSG控制的影响,提高了VSG模型准确度。通过频域模型分析虚拟惯性和阻尼以及无功控制参数与BESS性能的关系,为VSG稳定性分析及关键参数的设计与优化提供了依据。针对VSG控制下BESS模块电池荷电状态均衡的问题,提出一种改进型最近电平调制方法并给出了调制原理,实现了相内模块间荷电状态的自均衡。最后,利用搭建的仿真模型,验证了VSG在级联型BESS应用中的可行性、参数分析以及调制方法的有效性。     

多虚拟同步发电机并联系统控制参数对稳定性的影响分析

虚拟同步发电机(VSG)技术作为支撑新能源消纳的新技术,其单机运行相关问题得到了广泛探讨,但目前鲜有文献从系统层面出发来综合分析多VSG并联系统的运行特性。基于此,文中通过建立多VSG并联系统全阶模型,明晰考虑系统延时下控制参数对VSG运行特性的作用规律。首先,简析VSG的运行原理及其并联方式,指出在综合建模时需考虑线路和负载参数。然后,对VSG单机模型进行延时修正,基于此建立多VSG并联系统的全阶小信号状态空间模型。接着,采用参与度分析法,甄别不同控制参数与高、低频稳定性之间的对应关系,并通过特征值轨迹分析各参数对系统高、低频稳定性的影响趋势及阈值。最后,仿真结果验证了理论分析的正确性。     

A service interruption free testing methodology for IEDs in IEC 61850-based substation automation systems

This paper presents a methodology for the testing of intelligent electronic devices (IEDs) in IEC 61850-based substation automation systems (SAS), without any service interruption to the end users, during the testing process. IEC 61850-based SAS provides opportunities for a new level of substation operation, enhancing operating efficiency, and protection reliability based on Ethernet-based communication networks. Due to these changes to the conventional substations, importance and dependency on IEDs is increasing rapidly. Frequency of faults occurring in the power systems is random in nature and is unpredictable. It is necessary to test and maintain the IEDs to ensure their proper operation at crucial times. This paper presents a novel methodology for testing the IEDs, without compromising the service reliability during the testing process. The proposed methodology exploits the inherit characteristics of IEC 61850 standard i.e. Network - based communication, interchangeability between multivendor IEDs, and engineering based on substation configuration language (SCL) files. The feasibility and robustness of the proposed method has been verified by performing several performance verification tests with different performance metrics.     

基于暂态阻尼增强的改进VSG控制策略

针对虚拟同步发电机(virtual synchronous generator, VSG)并网运行时在有功指令和电网频率扰动下存在输出有功暂态振荡问题,提出了一种基于暂态阻尼增强的改进VSG控制策略。首先,基于状态反馈理论,分析了所提控制方法的物理意义,即该策略是通过在常规VSG有功控制环中加入角频率和电磁功率的高频分量来增强系统暂态阻尼。然后,基于所提的控制方法,建立了系统的有功控制环闭环小信号模型,并通过对系统特征根的根轨迹进行分析揭示了所提控制方法对VSG有功功率振荡抑制的影响。并给出了各状态反馈参数的设计准则,指导了反馈系数的设计。所提控制策略能有效抑制有功指令突变和电网频率突变时VSG输出有功功率振荡,并且不会影响系统的稳态特性。最后,通过仿真和实验对比分析,表明所提控制方法具有更好的有功功率振荡抑制效果,并且能消除稳态偏差,且适用于不同电网强度。     

变电站自动化系统实现IEC 61850的过渡期策略

提出了当前在变电站自动化系统中实现IEC 61850所面临的一个重要问题,即如何实现基 于IEC 61850技术的新系统与基于传统技术的现有系统之间的兼容。分析了变电站自动化系统的 现状,比较了现有技术与IEC 61850的重要差异,指出在现有系统与新系统之间必然存在一个过渡 期。文中提出了2种策略,利用这2种策略可以在过渡期实现新系统与现有系统的兼容。     

基于极点配置的新能源并网附加阻尼控制策略

大量新能源经电力电子装备接入电网改变了电力系统的阻尼特性,导致同步发电机低频振荡问题凸显,对系统安全稳定运行构成威胁。虚拟同步发电机作为一种新型的变流器控制技术,有必要对新能源基于该技术接入系统的阻尼特性进行深入分析。首先,建立虚拟同步发电机控制器的数学模型与同步发电机模型。其次,以新能源并入单机无穷大系统为研究对象,基于小信号分析法分析该策略与同步发电机的运行特性耦合机理。最后,提出一种新能源并网的附加阻尼控制策略,并基于电力系统极点配置法,设计附加阻尼控制器以改善系统阻尼特性并抑制系统低频振荡,仿真结果验证了理论分析的正确性。     

变电站自动化系统连锁故障分析模型

为了解决使用有效性模型分析变电站自动化系统连锁故障时,不能根据系统变化调整逻辑节点负荷容许参数的问题,基于变电站自动化系统的逻辑连接建立复杂网络,引入接近度概念来衡量逻辑节点在信息传递中的重要性,并动态调整节点负荷容许参数,建立了一种适用于变电站自动化系统连锁故障分析的改进有效性能模型。在此基础上,以T1-1型变电站为例,完成了在不同扰动方案下系统效率损失情况的对比分析。实验结果表明,改进后的模型能够更好地适用于变电站自动化系统连锁故障分析。     

孤岛微电网中的虚拟同步发电机并联控制策略

针对微网中的虚拟同步发电机(VSG)技术,首先提出了适用于孤岛微电网的VSG控制策略,并对其进行了详细的分析和介绍;其次,针对不同容量VSG并联,考虑并联系统投切负载时系统动态特性,提出了一种基于惯性时间常数匹配和阻抗匹配的参数设计方法,使得VSG并联系统在投切负载过程中有功和无功功率具有良好的动态特性;最后,Matlab/Simulink仿真结果和小功率实验结果验证了所提控制策略和参数设计方法是正确有效的。