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。     

基于输电线路脆弱性评估的连锁故障预防控制

针对电力系统中线路故障可能引起的连锁反应故障,提出一种基于线路脆弱性评估的连锁反应故障预防控制方法。考虑系统低电压、频率的变化以及潮流转移的严重度函数,以故障发生的可能性和严重性的乘积作为风险指标对事故链及输电线路进行风险评估,通过线路和事故链的风险指标对各输电线路进行脆弱性评估,以此来量化线路故障后对周围电网的影响以及发生连锁反应故障的风险。并基于优化潮流和原对偶内点算法建立了线路脆弱性的预防控制模型,通过对系统控制变量的优化,有效减小了线路脆弱性大小及发生连锁反应故障的风险,提高了系统运行的安全性。通过在IEEE14节点系统仿真验证了该方法的有效性。     

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。     

台风灾害下考虑连锁故障的电力系统弹性评估

随着全球气候变化导致台风灾害频繁发生,亟须进行准确的弹性评估,以掌握电力系统在应对台风灾害方面的能力。针对现有弹性评估方法对连锁故障过程考虑不足的问题,提出了一种充分考虑连锁故障演化过程的电力系统弹性评估方法。首先,通过输电线路故障模型生成初始故障场景;其次,进行连锁故障演化的模拟;然后,建立弹性评估指标;最后,以IEEE 118节点系统为例进行仿真分析,结果表明所提方法能更合理地评估电力系统弹性。     

基于复杂网络理论的输电容量匹配模型

为提高电力系统供电可靠性,减少大规模连锁故障发生的几率,针对连锁故障的传播提出一种线路重要度评估指标,用于量化输电线路故障对于连锁故障传播的作用,并根据线路的重要度评估结果给出了输电容量匹配模型。藉由该匹配模型可以合理配置系统的输电容量,即优化系统的负载率分布从而达到提高系统供电可靠性的目的。仿真实验结果证明,在系统输电容量冗余,即系统整体负载率相同的情况下,所提出的优化模型匹配输电线路的输电容量或调整负载率分布可以防止故障传播过程中系统负载率向异质分布的演化趋势,从而降低大规模连锁故障发生的几率。     

电力系统并行输电断面风险评估的研究

电力系统的连锁过载跳闸往往发生于故障支路所在的并行输电断面上。通过分析,确定了一种并行输电断面内支路过载跳闸的风险评估指标,并将相关支路归为一个集合——高风险支路集,利用指标数值比较可达到判别发生连锁过载跳闸并缩小系统安全性分析对象范围的目的。该评估指标有效计及了前后故障之间的相互影响和累积效应,克服了采用传统N-1系统安全准则及N-m安全准则的事故筛选机制的不足。采用中国电科院CEPRI 36节点系统进行了仿真计算,结果表明了该方法的有效性和可行性。     

考虑输电线路故障特性的电网综合风险评估体系

输电线路在电力系统中承担着输送电力的重要任务,其故障特性具有随机性和模糊性,对电网安全运行具有重大影响。提出一种考虑输电线路故障特性的电网综合风险评估体系,建立基于云模型的输电线路故障概率预测模型,由输电线路状态评估数据生成正态分布云滴,从而预测输电线路故障概率;基于效用理论构建一套包括广义负荷损失、潜在连锁故障、电压越限和系统稳定指数的电网综合风险评估指标体系,能够扫描电网运行薄弱环节。以实际电网为算例,验证了考虑输电线路故障特性的电网综合风险评估体系的有效性和实用性。     

电网连锁故障的概率分析模型及风险评估

按照连锁故障发生、发展的物理过程,并结合各个阶段事件的概率特点,建立了一种电网连锁故障的概率分析方法,对连锁故障的各个环节进行了详细的概率描述。通过对连锁故障过程的模拟,用节点电压越限、出现孤立负荷等指标对连锁故障进行风险评估,找到系统的薄弱环节。采用根据以上理论编写的电力系统连锁故障模拟及风险评估软件,对IEEE 39节点系统进行了算例演示,进一步说明了所提概率分析模型和风险评估方法的合理性。     

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。     

严重灾害下特高压交直流电网风险评估方法

为研究特高压交直流电网承受自然灾害的能力,基于风险评估理论,研究了适用于严重灾害下特高压交直流混合电网的安全性分析方法。首先,考虑连锁故障的全过程,提出一种基于PSD电力系统分析软件仿真的快速故障概率计算方法,计算系统在某初始故障集下的连锁故障概率;并考虑故障恢复阶段的损失,建立全过程风险评估模型;其次,从电网架构、故障状态、经济损失3个方面提出了综合指标评价体系,对系统风险进行了量化评估。最后对某地区特高压电网2种规划方案进行了风险评估,通过比较其连锁故障发展过程,并根据事故阶段和恢复阶段的风险指标计算结果,得出了优选网架规划方案,验证了研究工作的有效性。     

基于潮流转移因子的电力系统连锁跳闸风险评估

提出了一种基于潮流转移因子的电力系统连锁跳闸风险评估方法。在基于最优潮流交易的基础上,应用潮流转移因子对支路切除后的潮流转移情况进行预测,考虑潮流转移后支路电流不确定性建立后备保护动作概率模型,用首条支路故障概率和下条支路后备保护动作概率之积描述连锁跳闸的可能性指标,以连锁跳闸后是否切负荷将风险严重性进行分级,然后分别以连锁跳闸后系统购电费用增幅和切负荷费用为严重性指标,从而得到特定交易下支路连锁跳闸风险值,获得高风险连锁跳闸的支路路径信息,为制定交易计划和防范风险提供决策支持信息。IEEE10机39节点系统算例仿真结果表明了该方法的有效性。     

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...     

一种基于云预测模型的电网综合风险评估方法

电网综合风险评估能有效提高电网安全运行水平,为电力系统可靠运行提供安全保障。提出了一种基于云预测模型的电网综合风险评估方法。将云理论应用于输变电设备故障不确定推理预测,构建基于条件云发生器的云语言预测规则,在此基础上提出了基于云推理的输变电设备故障率预测模型。同时,基于效用理论构建了一套包括电压越限、极限输送功率、潜在连锁故障和系统稳定指数的电网综合风险评估指标体系。该方法能够科学合理地对电网进行综合风险评估,扫描电网运行薄弱环节。结合某地区电网运行实际数据进行了计算分析,计算结果表明该方法有效且实用。     

考虑保护失效和电网动态平衡特性的连锁故障风险评估

保护失效特性严重威胁了电网安全。同时,现代电网受扰动后可调整线路参数,以减缓故障蔓延,具有典型的动态平衡特性。基于复杂网络理论提出了考虑保护失效特性和动态平衡特性的连锁故障风险评估方法。首先,基于隐性故障,定义了保护失效严重度概念,可度量保护对电网安全的影响程度。其次,结合保护失效严重度,建立了变权重模型,以表征电网故障后动态平衡特性。然后,引入风险理论,从复杂网络理论角度评估电网安全风险,以为实际运行提供指导意义。最后,新英格兰39节点算例系统验证了所提方法的有效性和合理性。     

基于线路集群的连锁故障概率分析模型

在分析连锁故障传播机理的基础上,充分考虑到网络结构的拓扑关系,分析系统潮流转移时线路的自临界特性,结合连锁故障发展阶段的概率特点,提出了基于线路集群的连锁故障概率模型。通过对连锁故障过程的模拟,用过负荷和系统负荷损失指标对连锁故障进行风险评估,找到系统的薄弱环节,分析降低电力系统连锁故障风险的预防策略。通过对IEEE39节点系统和甘肃电网的算例演示,验证了所构建的连锁故障概率分析模型的可行性和有效性。     

基于输电断面识别的电力系统连锁故障风险评估模型

提出了一种改进的电力系统连锁故障风险评估模型。该模型综合考虑了线路故障概率的泊松分布特性以及实时潮流大小的影响,给出了线路停运概率的直线分段拟合计算方法。通过分析连锁故障对供电方和用电方的双重影响,采用母线低电压、潮流相对转移量、系统相对失负荷量作为连锁故障的后果评估函数。所提算法在连锁故障的某一环节选定后,利用有功增加因子先识别剩余网络中相对于该故障环节的输电断面,再在输电断面所含支路中选择下一故障环节,避免了全网遍历搜索。最后对IEEE 39节点系统进行了仿真分析,证明了该方法的有效性。     

基于CIM/E的连锁故障在线分析程序开发

电网连锁故障在线评估的关键在于物理模型和实时数据的获取,本文提出一种基于CIM/E的地区电网连锁故障在线评估方法。从电网物理模型和数据特点出发,在提出将CIM/E应用于电网连锁故障在线评估的基础上,对CIM/E文件检查、数据提取、数据处理、电网孤岛识别等关键技术进行了研究,并将提出的方法与电网连锁故障在线评估的可信性测度评估方法相结合,提出了完整的地区电网连锁故障在线评估方案。通过系统开发和在我国西南地区某实际电网中的应用证明,本文提出的方法正确、可行,能及时、准确地为电网调度人员提供决策依据。     

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.