基于负载局部择优重新分配的电网级联故障分析 罗晓曙 韦笃取 广西师范大学电子工程学院

报告内容 一、研究背景与意义 二、电网级联故障模型研究进展 三、基于负载局部择优重新分配的电网级联故障模型 四、仿真分析 五、总结

一.研究背景与意义 电力网络的稳定运行是当今国民经济发展中需要解决的重大问题。研究和分析复杂电网大规模停电的发生机理成为热点课题; 研究发现，电网中某一个局部节点发生故障会导致它的负载重新分配,而负载的重新分配又使得电网中另外一些节点因接受额外负载超过其负载容量而失效，继而引发系列节点故障,这种现象称为电网级联故障 当前国内外学者提出的电网级联故障理论模型中,故障节点上负载的重新分配是采用最短路径的路由策略原则,每个节点必须具有全局网络信息. 然而,现实中要获取电网全局信息是非常困难的.因此,提出符合实际的负载重分配原则具有重要意义 为此，本工作基于负载局部择优重新分配原则提出一种新的电网级联故障模型，然后分析电网发生级联故障时容忍参数及其鲁棒性之间的关系.

二.电网级联故障模型研究进展 2004年 Albert 提出基于最短路径的电网级联故障模型 ★. R. Albert, Phys. Rev. E 69 (2004) 025103(R). .

2008年 2004年 Albert I. Simonsen 二. 电网级联故障模型研究进展 提出基于动态潮流的 电网级联故障模型 　　　　　　　　二. 电网级联故障模型研究进展 2004年 Albert 2008年 I. Simonsen 提出基于动态潮流的 电网级联故障模型 ★I. Simonsen, Phys. Rev. Let 100 (2008) 218701

2008年 2009年 2004年 Albert I. Simonsen Cao 二.电网级联故障模型研究进展 基于潮流熵的电网级联故障模型 　　　　　　　　二.电网级联故障模型研究进展 2008年 I. Simonsen 2004年 Albert 2009年 Cao 基于潮流熵的电网级联故障模型 Y.J. Cao, Phys. Lett. A 373 (2009) 3032

　　　　　　　　二.电网级联故障模型研究进展 电网级联故障模型研究不足之处 当前国内外学者提出的电网级联故障模型中,故障节点上负载的重新分配是采用最短路径的路由策略原则。每个节点必须具有全局网络信息. 然而,现实中要获取电网全局信息是非常困难的.因此,提出符合实际的负载重分配原则具有重要意义

三. 基于负载择优重新分配的电网级联故障模型 我们的模型启发于王文旭,吴枝喜和陈关荣等人的工作(Z.X. Wu, et al, J. Stat. Mech. P05013 (2008);W.X. Wang, G. Chen, Phys. Rev. E 77 (2008) 026101) 首先，假设每个节点 j的初始负荷定义为它本身度 k的函数 定义节点j的容量（即可承载的最大负荷）正比于其初始负荷 是容许系数, 失效节点i上的负荷按照邻居节点度的大小 择优重新分配到无故障邻居节点j上，即 M是发生故障的节点i的邻居节点, Ω表示节点i的所有邻居节点的集合

三.基于负载择优重新分配的电网级联故障模型 节点j上所分配到的额外负载 与其初始负荷有如下关系 当节点j所收到的额外负荷加上本身节点上的初始负荷大于它的承受能力时,即 那么节点j发生故障，并引发它的总负荷 进行新一轮的择优重新分配, 从而可能会触发其他节点的故障.

三.基于负载择优重新分配的电网级联故障模型 以图1所示的华中-川渝电网主干节点说明我们提出的级联故障模型的传播原则， 其中节点1 为三峡左变电站,节点5 为斗笠变电站, 节点7 为左换变电站, 节点8为 江陵变电站。假设节点7发生故障，在它的邻居节点1，5，6中, 度大的点将会 分配到更多的额外负载 .(用箭头大小标示) 图1

四.仿真分析 提出的模型对华中-川渝电网，上海电网，标准IEEE 57发电网络和IEEE 14 节点电网级联故障的进行研究，它们的连接网分别如图2，3，4，5所示 用 图2 图3 图4 图5

四.仿真分析 为了量化整个电网对级联故障的鲁棒性,我们采用了失效节点的归一化指标 是移除节点i引发级联故障结束后计算整个电网失效节点的数量 越小网络鲁棒性越强

仿真结果如图6所示,阈值 是保证电网正常运行的最小容许值. 图6 电网级联故障仿真结果：(a) 华中-川渝电网；(b) 上海电网； (c) 标准IEEE 57台发电机电网；(d)标准IEEE 14节点电网

研究发现当容许系数大于阈值时，电网没有发生级联故障；然而当容许系数小于阈值时，参数SN突然增大，即网络中发生局部或全局级联故障。我们还发现，如果容许系数固定，则随着调节参数β增大， SN明显变小，即调节参数β越大，电网越稳定。

五.结论 提出一种新的电网级联故障模型。模型中每个电网节点初始负荷是其本身度的 函数形式。当某一个节点发生故障时，其负载按照邻居节点度的大小择优重新 分配.然后研究电网在随机扰动下发生级联故障时容许系数及其鲁棒性之间的关 系。最后分别利用华中-川渝电网、上海电网、标准IEEE 57台发电机电网和 IEEE 14节点电网仿真级联故障。研究结果对保证复杂电网的稳定运行可望 提供有价值的参考和新见解 .

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