【摘要】：提出一種基于馬爾可夫過程的電力系統(tǒng)連鎖故障解析模型及概率計算方法,該方法區(qū)分電力系統(tǒng)不同元件物理特性,結(jié)合系統(tǒng)元件所在電力系統(tǒng)狀態(tài)信息,分析元件停運概率。在元件停運模型基礎(chǔ)之上,考慮連鎖故障演化過程中故障事件間的相關(guān)性,以及故障序列對故障概率、故障后果的影響,通過馬爾可夫過程描述連鎖故障轉(zhuǎn)移過程,搜索系統(tǒng)在不同初始故障條件下的連鎖故障事件,生成電力系統(tǒng)連鎖故障全系統(tǒng)狀態(tài)空間;與此同時,分析系統(tǒng)不同狀態(tài)下的轉(zhuǎn)移過程,通過相關(guān)元件停運模型分析系統(tǒng)轉(zhuǎn)移概率,計算得到不同規(guī)模連鎖故障的概率。最后,在RTS79系統(tǒng)中驗證此方法,結(jié)果表明該方法可發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)在不同初始故障下的連鎖故障事件,并計算連鎖故障概率,發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中的關(guān)鍵元件,以便基于此提出相應的系統(tǒng)改進措施,預防連鎖故障發(fā)生,降低系統(tǒng)風險,提高電力系統(tǒng)供電能力。
【圖文】：

統(tǒng)中元件的相關(guān)性指標(interactionsmetrics，IM)IIM如下：seqESIMseq(,)(,|)SIlmIlmSW=(6)式中：l、m為系統(tǒng)元件，seqS代表一條件連鎖故障序列；seqI(l,m|S)為示性函數(shù)，當故障序列seqS為l~m時，勸1”，否則勸0”。4算例分析4.1連鎖故障概率分析在RTS79測試系統(tǒng)中，分別采用運行可靠性模型及固定停運概率模型進行連鎖故障搜索。為提高連鎖故障搜索效率，僅搜索過載線路，且在故障規(guī)模大于20條線路停運或連鎖故障事件概率小于10-10時停止搜索。連鎖故障規(guī)模及連鎖故障概率關(guān)系如圖4所示。在固定停運概率模型中，，線路停運概率與線路潮流變化無關(guān)，且與連鎖故障發(fā)展階段無關(guān)。然而，在連鎖故障發(fā)展過程中，存在大量的負荷轉(zhuǎn)移，且在連鎖故障快速發(fā)展階段，大量元件退出運行，系統(tǒng)潮流變化顯著，當前元件停運后會進一步影響到后續(xù)的故障發(fā)展，潮流轉(zhuǎn)移等作用使得元件故障間的相關(guān)性增強。而在固定停運概率模型中，忽略了元件故障間的相關(guān)性，因此會遺漏一些連鎖故障事件。同時，由于忽略了線路潮流對元件停運概率的影響，固定停運概率模型低估了系統(tǒng)連鎖故障的可能性。這種影響在系統(tǒng)故障模型較小時并非顯著，但隨著系統(tǒng)故障規(guī)模的擴大，其影響將會愈發(fā)明顯。因此，通過建立潮流相關(guān)的運行可靠性模型反映這種相關(guān)性，可更好地模擬連鎖故障演變。與此同時，可通過連鎖故障搜索得到各故障規(guī)模下的連鎖故障事件排序，表1中列出不同故障規(guī)事故概率事故概率圖4連鎖故障搜索結(jié)果Fig.4Cascadingoutagesearchingresults

概率較大的3個連鎖事件。隨著連鎖故障規(guī)模的增加，其故障概率并非顯著減小，特別地，對于一些相關(guān)性較強的連鎖故障而言，其較大規(guī)模故障的概率甚至會高于較小規(guī)模故障的概率。如表中5個元件的連鎖故障事件(22,7,23,21,29)概率便高于4個元件的連鎖故障事件(21,7,23,29)概率，這是由于伴隨著連鎖故障的演化，系統(tǒng)運行條件改變，進而元件的停運概率也隨之改變。在惡劣的運行條件下，將加大系統(tǒng)連鎖故障的可能。4.2系統(tǒng)關(guān)鍵環(huán)節(jié)分析1）關(guān)鍵線路分析。通過對搜索得到的連鎖故障路徑進行分析，可以得到系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)如圖5所示。圖中每一節(jié)點代表系統(tǒng)中一個母線，節(jié)點間的連線代表了母線間的傳輸線，連線的寬窄體現(xiàn)了線路的關(guān)鍵度。由圖可見，系統(tǒng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是線路Bus12-Bus13，線路Bus3-Bus24，以及線路Bus14-Bus16。在RTS79系統(tǒng)中，電源與負荷分布不均，在系統(tǒng)運行時，需要將功率跨區(qū)傳輸，而這幾條線路為區(qū)域間的重要聯(lián)絡(luò)線，且為單回線路連接，一旦發(fā)生故障，將引發(fā)功率轉(zhuǎn)移，進而導致其他線路傳輸功率過載，有圖5系統(tǒng)關(guān)鍵線路分析Fig.5Criticaltransmissionlinesanalysis可能造成連鎖故障。結(jié)合數(shù)據(jù)及理論分析，可通過改進這幾條線路，以加強系統(tǒng)，預防連鎖故障發(fā)生。2）線路相關(guān)性分析。通過對搜索得到的連鎖故障路徑進行分析，可以得到系統(tǒng)中線路間的相互轉(zhuǎn)移關(guān)系，如圖6所示。圖中每一個節(jié)點均代表系統(tǒng)中的一條線路，節(jié)點間的連線代表了線路間的相互關(guān)系，線路的寬窄體現(xiàn)了線路間相互關(guān)系的大校通過圖可以發(fā)現(xiàn)，線路20(Bus12-Bus23)與線路22(Bus13-Bus23)相關(guān)性較大，容易發(fā)生連鎖故障，隨后為線路23(Bus14-Bus16)故障。在初始故障發(fā)生后，可結(jié)合線路的相關(guān)性分析，判斷可能的連鎖故障事件，以便制定緊急控制方案

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