● 摘要
近些年来，国内外发生的一系列“低概率、高危害”的大停电事引起了人们对复杂电网连锁故障的研究热潮。连锁故障是导致电网大停电灾变的主要原因，但是由于连锁故障涉及的元件数目较多，且故障模式复杂，因此对电力系统连锁故障的研究必须抓住关键因素，引入合适的量化指标。故本论文在总结前人研究工作的基础上，从四个方面对电力系统连锁故障预测进行了分析和研究。首先，对近年来世界范围内的几个典型的大停电事故进行分析总结，并基于直流潮流法，以常见的潮流转移引起支路连锁过载开断作为研究模式，对影响连锁故障的因素进行了详细分析。这些因素包括电网运行状态、网络结构以及负荷增长。然后以IEEE-14节点网络为例，对以上的因素对线路潮流变化的影响做了初步的仿真分析。其次，考虑由事故引起的其关联的局部区域内的系统元件不满足安全运行条件，从而引发连锁跳闸等事故，本文利用最短电气路径法搜索得到与故障线路相关的关键输电断面，同时提出广义最短路径的概念，以满足不同的搜索精度要求。通过对IEEE14节点网络为例仿真验证，证明了基于最短电气路径搜索关键输电断面具有良好的实用性。再次，将有向电气介数作为电力系统中线路的薄弱性指标，合理地辨识网络中的薄弱环节，并利用IEEE39节点网络仿真验证了有向电气介数对识别网络脆弱环节的有效性。这为连锁故障的预测提供了初始故障线路集合，从而缩小对整个电网的分析范围，大大地缩减计算分析的工作量。最后，根据连锁故障模式的复杂性，提出了面向支路过载连锁跳闸的连锁故障预测方法，并给出了实现算法。通过对IEEE30节点网络的仿真分析，验证了本章所提出的连锁故障预测方法的有效性和可行性，这为调度人员如何有效处理电网故障，减少损失提供参考。