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基于安全域的输电系统概率安全与风险评估

王东涛  
【摘要】: 市场环境下的电力系统中出现的各种随机因素向传统的确定性安全监视与评估提出了挑战,因此急需发展概率安全和风险评估。本文应用安全域的最新成果,进行了输电系统概率动态和静态安全性评估以及风险安全性评估的研究。 本文首先提出了一种基于实用动态安全域的离散和连续随机变量相结合的输电系统概率动态安全评估模型。模型中不仅计及了节点注入功率的不确定性、预想事故的不确定性、事故发生地点和故障清除时间的不确定性,还计及了稳定分析中负荷模型的不确定性。动态安全域的超平面数学描述使注入功率不确定性和电动机负荷比例不确定性的计及变得十分简便,而且使动态不安全概率的计算负担大大降低了。此外,采用截断正态分布作为节点注入功率随机变量的概率模型,并用以半不变量为基础的Gram-Charlier级数计算了随机变量的联合概率分布,使概率分布的考虑更加符合实际。 其次,本文建立了基于随机潮流和割集空间静态电压稳定域的输电系统静态电压稳定安全分析模型。该模型采用基于牛顿—拉夫逊法的随机潮流确定割集静态电压稳定域中的线路潮流概率分布,利用半不变量法和Gram-Charlier级数,得到了割集静态电压稳定域中线路潮流的线性组合随机变量的概率分布函数,并根据割集电压稳定域的超平面方程计算系统的静态电压不稳定概率。 本文提出了一种基于实用动态安全域的动态不安全风险评估模型。在动态不安全风险计算中计及了系统安全控制措施对风险的影响,而实用动态安全域的应用可以比较方便地计及暂态稳定约束。以系统动态不安全风险最小为目标,给出了一种风险控制的最优化模型。风险优化可分为两层进行,外层为对预想控制集合的优化,内层为针对一个事故子集进行的综合安全控制成本的优化。 根据所提出的概率安全评估理论,本人所在课题组已针对我国实际电力系统开发了一个输电系统在线概率安全评估系统。该系统能够提供短期内动态不安全概率和静态电压不稳定概率的变化趋势。通过对概率指标的灵敏度分析,可以给出对系统不安全概率贡献大的故障和对系统静态电压不稳定概率影响大的节点等信息。该系统可用于指导运行人员根据系统运行状况决定是否需要采取预防措施以及制定优化的预防控制措施和紧急准备预案,使系统保持在较高的安全运行水平。


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