电力系统连锁故障分析与预防研究

摘要

随着区域电网互联不断增强和电力市场化进一步推进，现代电网变得愈发复杂，连锁故障大停电事故已直接威胁到电力系统的安全稳定运行。为有效预防大规模停电事故，亟需对酿成事故的连锁故障展开深入分析，并制定合适的控制策略消除影响系统可靠性的安全隐患。本文以连锁故障预防控制为目标，根据系统当前运行状态进行分析，辨识电网关键支路并开展多重故障分析，从源头上探索触发连锁故障大停电事故的关键因素。同时，针对因潮流转移引发的连锁过载，以灵敏度为基础设计支路有功安全校正控制策略，及时切断连锁故障的传播途径。 针对复杂电网关键环节辨识问题，从结构和状态两个角度对支路重要性进行综合评估。在结构层面，基于复杂网络理论，并结合电网特性，提出计及传输裕度率的有功输电介数指标；在状态层面，利用潮流转移量、支路安全约束、支路初始潮流等电气信息，提出基于改进潮流转移熵的冲击性指标。考虑结构和状态二者之间的关联性及互补性，建立包括有功输电介数和冲击性指标的支路综合重要度评估指标。利用IEEE39节点系统进行仿真，仿真结果证明了该方法有效且合理。 针对大电网中多重故障组合数量庞大的问题，提出一种新的N-2故障快速筛选及排序方法。根据支路开断分布因子和实时潮流信息定义过载影响因子，在此基础上将所有待分析的N-2故障分成两类同时扫描，并结合行为指标对所获得的严重N-2预想故障进行排序生成事故一览表。多个IEEE系统仿真结果表明，该方法只需用到一阶故障计算结果便能快速、有效地缩小N-2故障集规模，可大幅提升分析效率，具有较高的准确性和可靠性。 针对由潮流转移引起的支路过载问题，提出一种基于配对灵敏度和改进综合灵敏度的减载策略。该策略将加、减出力节点视为一个整体，以便充分评价其通过协调配合消除过载的综合能力。根据广义潮流转移区域划分方法缩小控制节点选取范围，同时结合同心松弛原理筛选易过载支路构成正常支路约束集，从而减小计算量并加快紧急控制速度；利用配对灵敏度筛选出能消除过载的有效控制节点对，进而基于改进综合灵敏度确定具有最佳减载效果的最优控制单元；计及节点对可调量约束、过载量消除约束以及正常支路越限约束计算调整量，并采用轮次调整使控制过程朝着最终消除过载的方向逐步逼近。IEEE39节点系统的测试结果表明，本中提出的减载策略可行性较高，能够有效处理多支路过载的校正问题。

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