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1、过载主导型连锁故障预测和风险控制国内外电力系统事故教训表明 , 现代电网中连锁故障是造成大停电事故的主要原因 , 并且越是经济较发达、负荷较重、传输能力接近极限的电网越容易引起灾难性事故。因此 , 为了使电网能紧随我国经济持续快速增长的需求 , 深入研究连锁故障的发展机理 , 探索针对连锁故障的安全稳定控制方法 , 对于保障国家电网安全稳定运行具有重要意义。 本文主要研究内容及研究成果包括 :(1) 对比分析了稳态模型和混合模型在连锁故障预测中的适用性。 对比了直流潮流稳态模型、 交流潮流稳态模型与暂态模型的仿真结果 , 详细分析模型的一致性和差异性与节点电压、发电机功角等因素间的关系 , 验
2、证了直流潮流稳态模型和交流潮流稳态模型在缓慢相继开断阶段预测的有效性。针对稳态模型在连锁故障快速相继开断阶段仿真方面存在的问题 , 对比了混合模型和暂态模型在快速相继开断阶段的仿真结果 , 验证了混合模型在快速相继开断阶段仿真中的有效性。 研究结果可以从预测连锁故障路径的角度为连锁故障不同阶段的仿真模型选择提供参考依据。 (2) 针对连锁故障缓慢相继开断阶段 , 采用稳态模型 , 建立了基于风险元传递的连锁故障预测和风险评估模型。将风险元传递理论应用到连锁故障的预测和评估 , 建立了线路停运风险元传递模型和连锁故障风险元传递模型 , 实现连锁故障的预测和风险评估。该模型可以帮助调度人员了解当前
3、运行工况下最需关注的故障发展方向以及连锁故障路径中的脆弱环节 , 为进一步研究连锁故障的防御控制奠定基础。 (3) 针对连锁故障传播阶段 , 采用混合模型 , 建立了具有多时间尺度运行演化特性的连锁故障演化模型。考虑了连锁故障中常见的物理现象和控制对策 , 并将其按照时间特性分别划入短时间、长时间和极长时间尺度过程 , 计及了物理现象和控制对策的时间关系 , 建立了三种时间尺度过程模型。采用三层计算结构来处理三种时间尺度过程的关系 , 以模拟连锁故障的演化过程。该模型可有效模拟连锁故障传播阶段的演化过程 , 展示具有不同时间特性的物理现象和控制对策对连锁故障发展的影响。 (4) 针对传统安全稳
4、定控制方法在安全分析计算和实时状态感知能力的不足 , 建立一种考虑局中人有限理性的连锁故障多阶段动态博弈防御模型。将博弈论应用连锁故障预防控制的研究 , 分析连锁故障的演化机理 , 提出了连锁故障多阶段动态博弈防御的要素和假设。从风险理论的角度出发 , 将停电风险和控制代价的风险作为收益函数, 帮助调度人员了解故障带来的影响 , 同时定量评估出控制措施的有效性。该模型可用于电网的安全分析计算, 并为连锁故障防御策略的生成提供直观依据。 (5) 建立了基于风险评估的电力系统连锁故障协调控制模型。在完成连锁故障路径预测和风险评估的基础上, 分析事故前控制和事故中控制在安全性和经济性上的互补特性的基础上, 将协调控制表述成一个基于风险指标的优化问题,设定连锁故障风险和协调控制代价之和为目标函数, 并根据故障环节的风险重要度确定事故中控制的实施位置, 构造连锁故障协调控制数学模型。计及天气因素的影响 , 使协调控制模型能够跟踪系统在不同天气状态下的运行风险。求解该模型可以得到适应不同天气状况的协调控制方案。