【摘 要】
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在这个经济高速增长的时代,电力系统向大规模交直流混联电网快速发展,电网的复杂程度也随之增加。同时,随着智能电网战略的推进以及信息技术的发展,当前由信息物理融合带来的电力系统安全稳定性问题已经凸显,越来越多的研究显示,许多大停电事故与信息系统息息相关。在此背景下,本文基于交直流系统连锁故障和交直流CPPS连锁故障的研究现状,建立了一种交直流系统连锁故障预测方法和交直流CPPS连锁故障演化模型。主要工
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在这个经济高速增长的时代,电力系统向大规模交直流混联电网快速发展,电网的复杂程度也随之增加。同时,随着智能电网战略的推进以及信息技术的发展,当前由信息物理融合带来的电力系统安全稳定性问题已经凸显,越来越多的研究显示,许多大停电事故与信息系统息息相关。在此背景下,本文基于交直流系统连锁故障和交直流CPPS连锁故障的研究现状,建立了一种交直流系统连锁故障预测方法和交直流CPPS连锁故障演化模型。主要工作归纳如下:首先,介绍了本文的研究背景及研究意义,对目前的电力系统连锁故障仿真模型进行概述,归纳了交直流系统连锁故障的研究现状以及交直流CPPS连锁故障的研究现状。其次,针对现有的交直流系统连锁故障预测模型大多忽略了交直流系统保护和控制的暂态过程,本文将连锁故障划分为3种时间尺度过程,并根据不同的时间尺度建立相应的仿真模型。然后,在交直流系统连锁故障3种时间尺度过程模型的基础上,建立一种交直流系统连锁故障预测方法并进行风险评估。建立连锁故障交直流相互作用环节模型,使用直流调制、发电机调度和紧急切机切负荷措施构建交流线路一般过载协调控制方案。通过线路固有风险值选取交流线路初始故障、根据加权模糊C均值聚类算法进行下级线路预测、确定连锁故障预测结束判据,最终确立交直流系统连锁故障预测方法。以IEEE39节点系统为例,对使用该预测方法模拟的连锁故障过程进行分析,并与用其他方法模拟的连锁故障过程进行对比,主要从时间尺度特性及是否与实际相符两方面展示了预测方法所具有的优越性。结果表明:事故链不同阶段使用不同控制措施会导致风险差异,将直流调制加入控制措施中可减少控制代价。最后,对CPPS进行建模,包括电力网建模、电力通信网建模和通信信道建模,在上述交直流系统连锁故障预测方法的基础上考虑信息节点失效和信息上行/下行失效,建立交直流CPPS连锁故障演化模型。以IEEE39节点系统为例进行算例分析,算例分析验证了基于多时间尺度的交直流CPPS连锁故障模型的有效性,结果表明:信息传输延时引起的一般过载信息上传失效的事故链平均风险最高,信息节点失效会造成事故链的控制代价过大。电网应更加关注这类信息失效问题,由此为交直流CPPS连锁故障防控提供指导。
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