【摘 要】
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近年来,频发的台风、地震等极端灾害给电力系统的安全运行带来极大挑战,低概率-高损失的极端灾害一旦发生容易造成大面积停电事故,不仅给社会带来巨大的经济损失,而且严重影响人民的正常生活,电网运行人员亟需通过准确地弹性评估以感知电力系统应对极端灾害的能力。针对现有电力系统弹性评估研究对连锁故障演化过程考虑不够全面,弹性影响因素分析不足和生成故障场景效率低等问题,本文在电力系统弹性评估过程中计及可能发生的
【基金项目】
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国家自然科学基金联合基金重点支持项目“多时空尺度储能规划与运行优化及综合效能评估”(项目编号:U1910216);
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近年来,频发的台风、地震等极端灾害给电力系统的安全运行带来极大挑战,低概率-高损失的极端灾害一旦发生容易造成大面积停电事故,不仅给社会带来巨大的经济损失,而且严重影响人民的正常生活,电网运行人员亟需通过准确地弹性评估以感知电力系统应对极端灾害的能力。针对现有电力系统弹性评估研究对连锁故障演化过程考虑不够全面,弹性影响因素分析不足和生成故障场景效率低等问题,本文在电力系统弹性评估过程中计及可能发生的连锁故障演化过程,提出一种极端灾害下考虑连锁故障演化的电力系统弹性评估方法,并在此基础上提出了相应的弹性提升措施。首先,构建极端灾害下的电力系统故障模型,生成可能发生的故障场景。构建台风和地震灾害的物理模型得到灾害强度信息,通过电力系统元件的脆弱性模型得到灾害强度与元件故障概率的映射关系,并阐述了基于蒙特卡洛模拟法和拉丁超立方抽样法的故障场景生成方法。通过台风、地震灾害算例验证了故障模型的有效性,以及拉丁超立方抽样法提高故障场景抽样效率的优越性。其次,为了准确模拟电力系统在极端灾害下的故障响应情况,构建一种基于短、长两时间尺度的连锁故障演化模型来模拟极端灾害情况下可能发生的连锁故障及其演化过程。通过短、长两时间尺度的连锁故障演化模型分别模拟因暂态稳定和热稳定问题引起的连锁故障及其演化过程,并通过地震灾害算例验证了所提模型的有效性。然后,针对现有电力系统弹性评估研究未充分考虑连锁故障演化过程的问题,提出一种极端灾害下考虑连锁故障演化的电力系统弹性评估方法。在电力系统弹性评估流程中计及连锁故障演化过程,结合考虑不同故障类型的恢复响应模型,采用序贯蒙特卡洛法,根据电力系统性能表现情况,利用系统级和元件级两类弹性评估指标评估电力系统弹性。通过对台风和地震算例进行仿真,结果表明未考虑连锁故障演化的弹性评估方法评估结果偏于乐观,所提方法能够更客观地评估电力系统弹性,并通过IEEE 118节点系统算例验证了所提方法在大规模电力系统下的适用性。最后,为了使电力系统更好地应对极端灾害,对电力系统弹性提升措施进行分析。从避免发生连锁故障角度出发,通过控制变量法分析线路设计标准、隐性故障、线路过载控制措施三种因素对电力系统弹性的影响,提出相应的电力系统弹性提升措施,通过元件级弹性指标识别系统的薄弱环节,从而提出更有针对性的灾前加固弹性提升措施,并分析了不同恢复顺序策略对于电力系统弹性提升的影响,可供电网运行人员参考。
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