基于N-k故障的電力系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)及脆弱性評估.pdf

1、隨著互聯(lián)電網(wǎng)的發(fā)展和智能電網(wǎng)的興起，現(xiàn)代電網(wǎng)在結(jié)構(gòu)上變得愈發(fā)復(fù)雜錯(cuò)綜。在這一背景下，近年來世界范圍內(nèi)大停電事件頻繁發(fā)生，給社會造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。而N-k故障作為大停電事故最關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，對其給電網(wǎng)帶來的影響進(jìn)行全面評估具有十分重要的意義。鑒于此，本文針對電網(wǎng)N-k故障的風(fēng)險(xiǎn)及脆弱性評估等安全問題展開一系列的研究，主要工作歸納如下。
　　為了解決傳統(tǒng)可靠性方法評估N-k故障時(shí)沒有充分考慮電網(wǎng)運(yùn)行工況不確定性的問題，建立了適用于

2、N-k故障分析的元件可靠性模型。模型包括兩大部分:一個(gè)是作為一次設(shè)備的輸電線路停運(yùn)模型，在計(jì)及多種停運(yùn)因素影響的條件下，采用運(yùn)行可靠性理論求解線路的停運(yùn)概率;另一個(gè)是作為二次設(shè)備的隱性故障模型，充分考慮保護(hù)動(dòng)作的邏輯關(guān)系，采用馬爾科夫方法求解不同保護(hù)配置方案下的保護(hù)可靠性指標(biāo)，在此基礎(chǔ)上根據(jù)繼電保護(hù)系統(tǒng)的構(gòu)成和隱性故障的分類，提出隱性故障概率模型。所建模型實(shí)現(xiàn)了一次和二次設(shè)備模型的有機(jī)結(jié)合，從而為后續(xù)N-k故障的系統(tǒng)級分析奠定了理論基礎(chǔ)

3、。
　　針對傳統(tǒng)的靜態(tài)安全評估方法的不足之處，提出了一種基于N-k故障的輸電系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評估算法。該算法根據(jù)電網(wǎng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況確定N-k故障的搜索流程，以保證搜索出來的故障路徑合理有效;在分析保護(hù)隱性故障后果的基礎(chǔ)上，根據(jù)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)理論，提出市場條件下輸電系統(tǒng)的N-七故障運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評估方法及相關(guān)指標(biāo)，從而將安全性和經(jīng)濟(jì)性較好地結(jié)合起來。算例分析表明，應(yīng)用運(yùn)行可靠性和運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的理論去評估N-k故障風(fēng)險(xiǎn)，能夠如實(shí)表征電網(wǎng)的實(shí)際狀況，具有一

4、定的實(shí)用性。
　　為了研究大規(guī)模風(fēng)電接入對電網(wǎng)大停電的影響，建立了風(fēng)電場接入條件下的N-k故障風(fēng)險(xiǎn)評估模型。首先建立了基于風(fēng)速預(yù)測的風(fēng)電機(jī)組可靠性模型，將風(fēng)電場的出力變化作為N-k故障的一個(gè)影響因素，模擬N-k故障的物理過程;從過負(fù)荷、低電壓和失負(fù)荷的角度出發(fā)，基于效用理論建立N-k故障風(fēng)險(xiǎn)評估模型。以RTS79測試系統(tǒng)為例，詳細(xì)分析了風(fēng)電滲透率、風(fēng)電并網(wǎng)方案以及風(fēng)電隨機(jī)性對N-k故障風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的影響，研究結(jié)果可為風(fēng)電接入條件下的電

5、網(wǎng)規(guī)劃運(yùn)行及防御大停電提供科學(xué)的理論參考。
　　針對運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)只是一種相對性指標(biāo)的問題，提出電力系統(tǒng)N-k故障的預(yù)警分級算法。該算法首先應(yīng)用模糊C均值聚類及其修正方法對N-k故障概率進(jìn)行分級，然后構(gòu)建反映電網(wǎng)靜態(tài)安全水平的故障嚴(yán)重度指標(biāo)及其隸屬函數(shù)集，通過模糊推理對綜合嚴(yán)重度進(jìn)行分級，并應(yīng)用變異系數(shù)客觀賦權(quán)的方法對嚴(yán)重度的模糊評判進(jìn)行修正，最后將概率和嚴(yán)重度綜合，根據(jù)模糊綜合評判向量確定N-k故障風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警的等級。算例結(jié)果表明，所

6、建預(yù)警模型能通過模擬N-k故障對故障后電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的好壞作出有效的判斷，從而為有關(guān)大停電安全預(yù)警方面的研究提供了有益的參考。
　　為研究大停電與電網(wǎng)脆弱性之間的關(guān)系，提出了基于N-k故障的電網(wǎng)脆弱性評估算法。該算法從靜態(tài)安全角度出發(fā)建立N-k故障風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)體系，應(yīng)用層次分析法和熵權(quán)法得出N-k故障的總風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo);將風(fēng)險(xiǎn)脆弱度與結(jié)構(gòu)脆弱度結(jié)合，提出一種新的脆弱性指標(biāo)用以量化分析針對N-k故障的電網(wǎng)脆弱性。將該方法應(yīng)用在國內(nèi)某一地區(qū)電網(wǎng)，