考虑次生故障差异化影响下韧性主动提升的输电系统网架重构策略

近年来,我国能源电力加速转型,极端自然灾害频发,国际形势不稳定,使得常规安全风险与非常规安全风险交织,大停电风险有增加的趋势。稳健可靠的网架重构方案对防止恢复中再次发生系统崩溃具有重要意义,针对当前研究中未有效计及恢复中次生故障的不足,该文提出一种考虑次生故障差异化影响下系统韧性主动提升的网架重构策略。首先,讨论在网架重构恢复方案中考虑次生故障影响的必要性;然后,基于分割多目标风险分析方法提出一种系统韧性指标,旨在差异化处理次生故障并突出高风险故障对恢复过程的影响;进一步建立考虑韧性主动提升的网架重构全局优化模型,以增强系统对高风险故障的抵御能力。为提高模型的求解效率,提出一种基于窗口滚动机制的求解策略,可给出兼顾快速性与稳健性的网架重构方案。最后,采用新英格兰10机39节点系统和IEEE 118节点系统验证所提出方法的有效性。

基于KL散度距离处理风电不确定性的负荷恢复分布鲁棒优化

在构建以新能源为主体的新型电力系统的背景下,在恢复控制过程中积极利用新能源并充分应对其对运行安全带来的潜在风险对于减小停电损失具有重要意义。首先,为了表征风电出力的不确定性,采用KL散度(Kullback-Leibler)距离作为筛选极端风电出力场景的控制条件,并据此构建模糊集作为风电出力典型场景。在满足相关运行安全约束的前提下,建立了以最大化加权负荷恢复量为优化目标的分布鲁棒优化模型以制定计及风电的负荷恢复方案。经松弛处理和对偶转换所得到的混合整数二阶锥模型可调用商业求解器求解。以接入规模风电场的IEEE 10机39母线系统为例进行仿真,结果表明:相比于传统的鲁棒优化方法,该方法降低了优化结果的保守性,有助于加快负荷恢复,减小停电损失。

双极型LCC-HVDC直流系统作为黑启动电源的启动方法及策略

科学合理的黑启动电源及方案是应对电网灾变停电的最有效策略,可加快其系统恢复进程,大幅减少停电损失。双极型换相换流器型高压直流系统(LCC-HVDC)具有调节灵活输电容量大的优势,但其作为黑启动电源存在一定的困难。提出了以双极型LCC-HVDC为黑启动电源的黑启动方法及完整过程,实现向受端无源网络恢复供电,以加速其恢复进程。首先给出了双极型LCC-HVDC作为黑启动电源时所面临的问题及相应的解决策略;进而给出了双极型LCC-HVDC作为黑启动电源恢复向受端无源网络恢复供电的实现过程。该过程包括2个阶段,第1阶段实现双极型LCC-HVDC的仿融冰模式启动;第2阶段为从仿融冰模式过渡到向受端无源网络恢复供电过程。算例证实了该启动方法的有效性和正确性。该方法使双极型LCC-HVDC具备了黑启动能力,并利用直流系统为受端电网的系统恢复过程提供了电压和频率支撑。

基于巴西“8·15”大停电事故的仿真分析与思考

2023年8月15日,巴西发生大面积停电事故,对经济社会正常运转造成严重影响。事故暴露出巴西电网结构薄弱、电源支撑不足、技术防线不完善、安全管控有短板等问题,为我国电力安全和新型电力系统建设工作带来诸多启示。为模拟巴西大停电发展全过程,文章基于大电网在线安全分析应用平台,调整某地区电网运行方式,削弱网架结构,并使北部新能源大发,设置包含直流闭锁在内的复杂连锁故障,使电网解列为南北两片区,并采取低频减载、失步解列、高频切机等安控措施,使电网恢复安全稳定运行,对日常调控运行工作具有一定指导意义。

基于加权潮流熵和耦合支路介数的大停电故障集构建方法研究

随着电网互联程度的加深,电网因连锁故障引发大停电的概率增大,构建连锁故障集是预防大停电的有效措施之一。首先,研究对电网稳定运行影响巨大的故障支路集,定量评估电网运行状态的加权潮流熵计算方法。然后,结合全过程动态仿真软件,提出基于加权潮流熵和耦合支路介数的大停电故障集构建方法。最后,以某地区电网为例验证所提方法的正确性和有效性。该方法既考虑电网结构变化又考虑电网状态变化,能够准确反映电网故障动态过程。

Failure analysis on China power grid based on power law

This paper is concerned with the mechanism of blackouts in China power system from the viewpoint of self-organized criticality. By using two estimation algorithms of scaled window variance （SWV） and rescaled rangestatistics （R/S）, this paper studies the blackout data in China power system during 1988-1997. The result of analysis shows that the blackout data of 1994-1997 coincides well with the autocorrelation. Furthermore, it is found that the function of blackout probability vs. blackout size exhibits power law distribution.

基于时变隐马尔科夫模型的连锁故障预测

近几年,电力系统大面积停电事故在国内外多有发生,而这些事故都是由连锁故障所引起。因此,分析其发展机理、预测其发展路径成为相关学者重点关注的问题。针对目前预测方法比较单一、不能全面考虑连锁故障的影响因素等问题,文章提出时变隐马尔科夫预测模型,该模型改进了马尔科夫模型中的状态转移矩阵;充分考虑了支路保护/断路器拒动、误动概率;系统支路硬件故障概率;支路使用年限等方面因素。文中基于系统拓扑结构计算支路间的故障状态转移概率矩阵,对该矩阵进行不同的改进,通过对比不同模型的预测结果,优化改进,得到连锁故障传播路径,最后,用IEEE 36模型验证所提方法的可行性和准确性。

巴基斯坦“2023.1.23”大停电事故分析及启示

2023年1月23日,巴基斯坦电网发生大停电事故,损失负荷11356MW,持续时间接近22h,引发广泛关注。该文首先介绍巴基斯坦电力系统的电源、电网及负荷概况;然后,梳理此次大停电事故的各阶段发展过程,从网架结构、运行方式、涉网保护、防御措施、事故恢复、重要用户6个方面分析大停电事故的直接和间接原因;最后结合中国电力系统特点及面临的新形势,提出保障大电网安全稳定运行、防止大面积停电的相关措施建议。

基于斯皮尔曼相关系数和系统惯量的中国电网停电事故趋势预测

在能源形势紧张和绿色发展的背景下,全球范围内的新能源发电规模在不断扩大。然而近年来国外发生的几起大规模停电事故说明了新能源的广泛接入给电力系统的安全运行带来了新的挑战。与此同时,中国提出“3060”双碳目标和建设以新能源为主的新型电力系统目标,使得电网中新能源装机发展迅猛,导致电力系统惯量水平下降,电网运行的风险水平进一步提高。为更好地认识电网的停电事故和惯量水平之间的关系,该文分析中国电网年均停电事故损失负荷与系统惯性常数之间的相关性。首先,基于斯皮尔曼相关系数对中国电网年均停电事故损失负荷绝对值和相对值与系统惯性常数进行相关性分析。其次,分析随着时间推移,中国电网年均停电事故损失负荷与系统惯性常数两者相关性的变化情况。然后,在宏观层面,预测中国电网未来年均停电事故损失负荷的发展趋势。

巴西“8.15”大停电事故分析及启示

2023年8月15日,巴西电网发生大面积停电事故,巴西国家互联电网解列为北部、东北部、东南部/中西部/南部电网3个部分,共损失负荷约23368MW,最长停电时间约6h,对人民生产生活造成严重影响。该文首先介绍巴西电力系统的电源、电网及负荷概况;然后,梳理此次大停电事故的各阶段发展过程,分析事故的直接原因以及电网结构、电源支撑、技术防线、安全管控等方面存在的深层次问题;最后,结合我国电力系统实际,提出清洁低碳转型形势下保障电网安全稳定运行的相关措施建议。

配电网不停电作业现场条件及作业方法

近年来供电公司大力开展供电可靠性提升专项工程,配电网不停电作业已成为提升公司供电可靠性的主要技术手段.为加快配电网不停电作业方案的审核,提升不停电作业能力,针对配电网不停电作业现场作业条件及作业方法进行了探讨总结,旨在为不停电作业方案的制定及审核提供参考.

大面积停电下配电网重要用户的应急供电策略研究

为研究电网较长时间停电环境下应急发电车与发电燃油供应协同优化调度问题,首先在电力公司管理现状基础上,通过对重要用户识别分析,按照是否自行配备发电机将重要用户进行分类,针对已经配备发电机的用户,重点考虑周期性供应燃油,对未配备发电机的用户,电力公司需紧急调度有限移动应急发电车,据此构建2阶段的移动应急发电车和油料供应模型以保证重要用户的紧急供电不会中断(第1阶段为电力公司应急发电车指派,第2阶段为加油站油料补充分配)。然后,将该调度问题转化为移动应急发电车指派问题和运油车路径问题的非线性混合模型,针对非线性目标函数和约束条件,通过引入大M法和变量替换进行线性化,得到混合整数线性规划,最小化负荷损失和成本为目标。最后,以某市电网重要用户为例,验证上述模型有效性,并通过原模型与聚类模型对比强调有限移动应急发电车的有效利用具备一定重要性。研究结果对电网公司保障应急供电具有重要指导意义。

中国台湾省“303”大停电对继电保护的思考

2022年3月3日,中国台湾省发生大面积停电,影响用户数达549万。介绍中国台湾省电网概况、“303”事故过程,对比分析内地电网和中国台湾省电网相关保护在“母差保护TA断线逻辑”“线路保护振荡闭锁逻辑”和“线路保护配置与整定”3方面的差别,并对内地电网继电保护存在的不足提出改进措施。

台区频繁停电原因分析与治理对策

工业用电和居民用电的需求与日俱增,意味着电网能否提供稳定、源源不断的电力是能否符合客户要求的重要环节,任何无计划的台区停电都将影响到不同用户的工作、生活,所以对台区频繁停电的原因分析与治理对策就显得至关重要。

计及输电网和输气网双向耦合特性的机组恢复优化决策方法

随着输电网中燃气机组的快速发展和输气网中关键设施电气化的不断推进,输电网和输气网耦合愈加紧密。尤其在大停电后的系统恢复期间,输气网的运行将影响到燃气机组的恢复,输电网的恢复将影响到关键电驱动设施的恢复,进而影响到输气网的运行。该文首先分析输电网和输气网在大停电后恢复过程中的动态特性及双向耦合影响,明确在机组恢复阶段考虑两网耦合的必要性;其次,计及输气网慢动态过程及两网双向耦合特性,以最大化输电网发电能力为目标,考虑两网运行约束、气网动态约束、恢复逻辑约束及双向耦合约束等,构建输电网机组恢复优化决策的混合整数线性规划模型;其中,针对气网动态特性的偏微分方程(partial differential equation,PDE)约束,采用有限差分方法转化为线性代数约束;最后,通过新英格兰10机39节点系统和比利时输气网系统构成的耦合测试系统,验证该文方法的有效性和优越性。

巴西“11·10”大停电事故分析及启示

2009年11月10日,巴西发生了大规模停电事故。结合巴西国家电力系统运行局的官方调查报告,详细介绍事故前巴西电网的运行情况、事故的起因、发展和恢复过程,分析总结事故的教训和经验,并结合中国电网实际,提出保障中国电网安全稳定运行、防止大停电事故发生的建议。

西欧电网“11．4”大停电事故的启示

介绍了西欧电网“11．4”大停电的发生和发展过程,从电网调度运行角度分析了此次大停电事故中反映的问题,从电网调度、网架结构、安全分析、运行备用、事故预案、第三道防线、后备保护应用、支持系统等方面总结了此次事故的经验和教训。在此基础上结合华东电网的实际情况,对加强电网安全生产、电网薄弱环节分析、反事故演习、紧急事故预案编制、并网电厂的协调管理、保护运行管理等提出了多项建议,以供电力系统相关部门及工作人员参考。

一种新型不停电作业绝缘辅助装置

在带电作业操作过程中,有电或者无电引线的固定问题一直是一个重点和难点,受安全距离不足、活动范围有限等因素影响,往往需要增加作业人员数量或斗臂车数量,这样反而会增加作业难度和安全风险.现有的辅助绝缘装置不能有效固定引线,从而不能满足整个作业流程的安全性和便捷性,亟需研制新型装置.从不停电作业实际背景出发,考虑安全性、效率性和适用性3点主要需求,经过原理分析,设计并生产出一套新型不停电作业绝缘辅助装置.该装置可有效应用于需要跨越有电部位或需要引线固定的带电作业场景,对提高电网供电可靠性、建设世界一流示范型城市配网具有很好的促进作用.

巴西“2·4”大停电事故及对电网安全稳定运行的启示

2011年2月4日,巴西发生了大规模的停电事故。事故覆盖东北部8个州,影响人数约4 000万。文中介绍了事故前巴西电网的运行情况以及事故的起因、发展和恢复过程,分析总结了事故的经验和教训。结合中国电网,提出了保障电网安全稳定运行、防止大停电事故发生的建议。

印度“7.30”、“7.31”大停电事故分析及启示

2012年7月30和31日,印度发生了世界范围内影响人口最多的大规模停电事故。两次事故均起源于北部和西部电网400 kV联络线线路跳闸,随后发生的连锁故障导致电网崩溃,大停电事故对北部、东部、东北部造成严重影响。文中介绍事故前印度电网的运行状况及事故的起因、经过、恢复等情况,从技术、管理和体制方面分析事故发生的原因,并结合我国电网实际,提出保障电网安全稳定运行、防止大停电事故发生的建议。