电网脆弱性评估研究综述

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1、电网脆弱性评估研究综述摘要：现代电网以超高压、人容量、远距离输电和人区联网为显著特征，电网运行的安全性问题尤为突出，因此很有必要对电网运行的脆弱性进行评估。鉴于此,文内对状态脆弱性中基于能量函数的电压脆弱性和结构脆弱性中的基于复杂网络理论进行了讨论。在广泛分析屮外相关文献基础上，首先给出了电力系统的安全性，其次论述了脆弱性相关问题，最后对其脆弱性分析方法进行了合理分类,并分别详细论述。在深入分析国内外研究现状的基础上，对脆弱性研究的前景进行了展望，在一定程度上反映脆弱性研究的发展方向。关键字：电网；状态脆弱性；能量函数；结构脆弱性；复杂网络理论

2、；级联故障0引言电力是一个国家和地区的经济命脉，不间断的电力供应已成为工业生产、国防军事、科技发展及人民生活中至关重要的因素。电网本身是一个由网络结构实体、计算机操作系统组成的复杂系统，本身规模庞大，结构复杂，在稳定运行状态下也可能存在着潜在的危险。目前电网发展速度满足不了人们F1益壇长的需要，如过去10年美国的电力需求增长了30%,而输电能力仅增长15%,电网处于极限运行状态，如何保证电网的安全运行已经成为一个关键问题。目前我国电力系统特点主要表现电力系统规模大、发电机组容量大、线路电压等级高，电网自动化程度高5。另外我国也已经处于全国大区域

3、联网阶段，用电负荷大，电力紧缺，电网规模也越來越大，曾多次发生犬停电事故。如何在现冇网络基础上找出电网的脆弱环节，采取相关预防保护措施，防止大面积停电事故的发生，极具紧迫性。另一方面，电网也会因自身原因和外部干扰的影响而变得脆弱，不合理操作状态和拓扑结构变化也将会导致电网变得脆弱，对级联故障的延仲也冇很大的影响。另外，随着电力市场化改革的深入及电力系统规模的不断扩大，电网的安全稳定问题受到越来越多的关注和重视⑵。电网的安全或口J靠性评估只是对整个电网安全和可靠程度的评估，若能够确定出电网的脆弱环性环节，将为采取相应的控制措施，确保电力系统的安全

4、运行提供理论依据。因此，电网脆弱性评估要解决的问题就是在一些无法预见的扰动发生的情况卜・，找出电网的脆弱环节，对其提前实施预防措施以保持电网继续提供服务的能力，为电网的安全运行和早期预警提供有价值的参考数据。总之，现代电力系统最大的安全问题是大面积停电事故，因此智能电网的发展从实现大系统的安金稳定运行的角度,需耍降低大规模停电的风险，捉高设备利用率，提高系统的全局可视化程度和预警能力，使用先进的稳定控制对电网的脆弱环节进行快速的事故排除,避免系统崩溃，因此为了使屯网能紧紧跟随我国经济持续快速增长的需求，准确深入地分析电网当前及潜在的危险，对电网

5、的脆弱性进行科学的评估和有效的控制⑶，进而预防发生级联故障"5】，是一项具有非常重要的意义的研究课题。1电力系统的安全性电力系统安全性定义为在突发性事故扰动下，如系统发生短路或元件退出等,系统保证避免发生广泛波及性供电屮断的能力。由于安全性是对突发事故引起的后果进行分析，涉及到系统事故后的稳态行为和暂态行为，因此安全性分析往往也被称之为预想事故分析。安全分析包括静态安全分析和动态安全分析，其中静态安全分析只考虑事故后系统重新进入新稳态运行情况的安全性，而不考虑从当前运行状态向事故后状态转变的暂态过程；动态安全分析则是根据实时潮流对预想事故后系统

6、的暂态稳定性进行评定。数学模型上主要是对系统的等式约束条件与不等式约束条件进行考察，简写如下:/g(X)=0「其中，g(x)是系统冇功、[h(x)<0无功的平衡约朿；h(x)是有关电气设备的运行参数约朿。由此将系统运行状态划分为安全正常、警戒、紧急、危急和恢复5种状态。(1)正常状态：电力系统能以质量(电压和频率)合格的电能满足负荷的用电需求。(2)警戒状态：电力系统在止常运行状态下往往可能受到一系列大小不等的干扰,这些干扰的积累效应，使屯力系统总的安全水平逐步降低而进入警戒状态。(3)紧急状态：电力系统在遭受一个足够严重的干扰后，运行参数将严

7、重偏离正常运行状态,某些不等式约束条件已不能满足，电力系统进入紧急状态。(4)危及状态：不等式、等式约束同时不满足，系统将解列成几个独立的小系统。(5)恢复状态:在紧急状态Z后，如能借助继电保护或口动装置,或者人工干预，使故障隔离,事故停止扩大，电力系统大体可以稳定卜•來。由此口J以看出，以往的安全分析在以下3个方面存在不足：a.系统状态变化的暂态过程，包括安全水平的变化及网络结构从N到"-1的变化过程；b.系统参数变化对系统安全裕度的影响，包括裕度容量程度及变化快慢；c.系统隐性故障的影响(事实证明，多次大停电事故与系统保护装置的谋动与拒动冇

8、直接联系)。2电力系统的脆弱性2.1脆弱性问题脆弱性(vulnerab订ity)—词最早来源于美国著名学者RobertKeohane和JosephNy