基于脆弱点的变电站风险评估方法研究与应用

摘要

变电站是电力系统的中枢，随着其智能化程度的提高，变电站自动化系统间的数据交互也越发复杂。若变电站自动化系统中的节点因外界扰动而产生风险后，这些风险可能会对其相邻或相关联的节点造成一定程度的影响，进一步扩大风险范围，使得那些原本不具有风险的节点，最终可能会因风险的传播扩散而造成脆弱性改变，这些节点失效后极易引发连锁故障。由于变电站自动化系统可以抽象为由逻辑节点和逻辑连接组成的网络，因此应用复杂网络理论研究变电站的风险传播扩散现象和连锁故障演化机理具有一定的可行性。
　　针对以往风险传播扩散研究中忽略风险逐层累积的问题，提出了一种考虑风险累积效应的风险传播扩散模型来描述节点的风险状况。该模型通过分析每条风险传播路径的概率，确定风险扩散至其相邻节点的先后顺序和传递的风险大小，从而判断初始节点受扰动后风险的传播扩散途径，同时，统计网络中各节点的累积风险，预测最具安全威胁的脆弱点。
　　然后，针对连锁故障分析中不能根据网络演化调整节点负荷容许参数的问题，建立了一种适用于变电站自动化系统连锁故障分析的模型。该模型引入接近度概念来衡量节点的负荷承载量，用于动态调整节点负荷容许参数，同时，针对逻辑节点在站控层、间隔层和过程层的分布特点，改进网络平均有效性能的衡量方法，以更为准确地评估连锁故障的破坏程度。
　　实验以T1-1小型变电站为例，依据IEC61850标准中逻辑节点间的关联关系，构建成复杂网络，然后分析不同风险源，确定相应的脆弱点，对比不同脆弱点失效后引发连锁故障的情况。实验结果表明，本文提出的模型对变电站风险评估具有一定的有效性和适用性。最后，在变电站三维可视化场景的基础上，开发了动态风险评估仿真平台。平台集成了风险传播扩散算法和锁故障分析算法，以满足管理人员对运行数据直观展现和分析预测的需求，减少管理成本。

目录

第1章 绪 论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外研究现状及简析

1.3 本课题的主要研究内容

1.4 论文的组织结构

第2章 风险评估相关理论及技术

2.1 复杂网络

2.2 变电站逻辑网络

2.3 T1-1变电站逻辑网络构建

2.4 本章小结

第3章 变电站脆弱点预测的方法研究

3.1 概念定义

3.2 有限无标度网络的风险传播临界值

3.3 基于累积效应的风险传播扩散方法

3.4 实验结果及分析

3.5 本章小结

第4章 基于脆弱点的变电站连锁故障风险评估方法

4.1 IMEPS连锁故障模型

4.2 实验结果及分析

4.3 本章小结

第5章 变电站动态风险评估仿真平台

5.1 平台的设计

5.2 变电站三维可视化场景搭建

5.3 平台功能的设计与实现

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

声明

致谢