基于事故鏈的電網(wǎng)脆弱性評估與穩(wěn)定控制.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和資源環(huán)境的壓力日益嚴(yán)峻，現(xiàn)代電網(wǎng)將以超高壓、大容量、遠(yuǎn)距離輸電和大區(qū)互聯(lián)為顯著特征。近年來國內(nèi)外發(fā)生的幾起大停電事故表明連鎖故障是危及現(xiàn)代電網(wǎng)安全穩(wěn)定的主要問題，在事故發(fā)展過程中充分暴露了大型互聯(lián)電網(wǎng)的脆弱性，因此對大停電的發(fā)展機(jī)理、脆弱性評估以及預(yù)防措施的研究愈發(fā)重要和迫切。國內(nèi)外學(xué)者做了大量研究工作，提出了多種連鎖故障模型，如高階概率模型、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型、穩(wěn)態(tài)模型等，并在此基礎(chǔ)上研究電網(wǎng)的脆弱性，但是由于模型沒有充分考慮

2、電網(wǎng)物理特性和運行中的不確定性因素，與實際情況存在一定的偏差；而連鎖故障的預(yù)防多是在傳統(tǒng)穩(wěn)定控制方法基礎(chǔ)上進(jìn)行局部的預(yù)測和調(diào)整，針對連鎖故障的控制研究并不多見，電網(wǎng)脆弱性評估在連鎖故障控制中的應(yīng)用等問題尚未解決。本文針對這些問題重點研究了基于事故鏈模型的電網(wǎng)脆弱性評估和連鎖故障的控制問題，主要做了如下工作：
　　 （1）連鎖故障模型作為脆弱性評估和控制的基礎(chǔ)，根據(jù)潮流轉(zhuǎn)移、線路相繼過載以及輸電斷面的破壞這一連鎖故障的典型發(fā)展模式

3、，首先研究了電力系統(tǒng)事故鏈模型的在線生成方法。該方法的核心是對事故鏈中間環(huán)節(jié)的預(yù)測，以線路故障作為基本事件完成每一級事故鏈中間環(huán)節(jié)的預(yù)測，考慮到事故鏈中間環(huán)節(jié)全部觸發(fā)將造成系統(tǒng)失穩(wěn)，因此采用暫態(tài)穩(wěn)定判據(jù)確定事故鏈?zhǔn)欠裆赏戤?。該方法依賴于線路的動態(tài)信息，可以考慮到潮流和暫態(tài)穩(wěn)定問題，對系統(tǒng)的模型有良好的適應(yīng)性并且計算簡單，可通過在線計算實現(xiàn)。
　　 （2）電力系統(tǒng)事故鏈模型作為典型的多重連鎖故障序列，與電網(wǎng)的脆弱性密切相關(guān)；同時

4、事故鏈又可以看做復(fù)雜的多米諾骨牌效應(yīng)，每條事故鏈的觸發(fā)關(guān)聯(lián)著事故鏈的中間環(huán)節(jié)及其對應(yīng)的影響因素，因此事故鏈中間環(huán)節(jié)影響因素的研究對電網(wǎng)脆弱性評估非常重要。將事故鏈中間環(huán)節(jié)作為簡單的人機(jī)系統(tǒng)，其觸發(fā)受到人因這一不確定性的因素影響較大，鑒于目前電力系統(tǒng)對人因量化分析的不足，依據(jù)當(dāng)前人因可靠性分析的重要成果，基于模糊-克隆選擇的量化方法，研究了電力系統(tǒng)的人因安全量化模型，為事故鏈的重要度評估提供人因失效的概率。
　　 （3）從脆弱性和

5、連鎖故障角度出發(fā)，事故鏈之間具有可比性，表現(xiàn)在事故鏈觸發(fā)的概率和后果，因此引入風(fēng)險理論對事故鏈的風(fēng)險重要度進(jìn)行研究，將事故鏈的風(fēng)險分解為事故鏈中間環(huán)節(jié)觸發(fā)概率和后果的加權(quán)值，并以中間環(huán)節(jié)為單位綜合考慮了連鎖故障中設(shè)備、人因等影響因素。然后，依據(jù)事故鏈的風(fēng)險重要度，總結(jié)了可靠性領(lǐng)域中重要度方法的優(yōu)劣，研究適用于電力系統(tǒng)的脆弱性評估方法?；谑鹿舒滐L(fēng)險重要度的電網(wǎng)脆弱性評估方法計算簡單，幾乎不受到網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的影響，可以對輸電線路和輸電斷面的脆

6、弱性進(jìn)行排序，通過仿真驗證了方法的有效性，并給出了電網(wǎng)脆弱性與穩(wěn)定性和大停電的關(guān)系。
　　 （4）基于電網(wǎng)脆弱性評估的結(jié)論，針對連鎖故障的慢動態(tài)和快動態(tài)兩個階段，分別研究了連鎖故障的預(yù)防控制和緊急控制原理以及控制的協(xié)調(diào)執(zhí)行方案。連鎖故障慢動態(tài)階段，通過預(yù)防脆弱線路的過載、失穩(wěn)和強(qiáng)制故障來避免連鎖故障的逐步蔓延，并著重研究了電網(wǎng)存在突出脆弱線路的條件下基于暫態(tài)支路勢能的脆弱線路穩(wěn)定控制，通過仿真計算驗證了基于脆弱環(huán)節(jié)的連鎖故障預(yù)防