電網的彈性建模與評估.pdf

1、現代社會與經濟的發(fā)展都依賴于基礎設施系統(tǒng)，包括電力、供水、天然氣與石油、通信等。在這些系統(tǒng)中，電力系統(tǒng)尤為重要，因為許多其它基礎設施系統(tǒng)都需要電力來保證它們的運行與管理。然而，目前電網面臨自然災害、元件老化、需求增加等因素的影響，增加了電網的風險。對于影響電網的風險源，有些是不可控的，導致了電網事故的不可避免性。為了更好的保護電網，最近提出的彈性概念與研究方法可以用于電網的風險管理之中，彈性研究承認了系統(tǒng)故障的不可避免性，強調系統(tǒng)抵制各

2、種危害、承受初始故障后果以及快速恢復到正常運行狀態(tài)的能力?；趶椥缘母拍?，電網故障響應可分為三個過程：故障前預防災害過程、故障后的脆弱性過程和恢復過程。對這三個過程分別進行建模，可得到系統(tǒng)危害源模型及元件故障概率模型，系統(tǒng)脆弱性模型以及系統(tǒng)恢復過程模型，綜合這些模型可以評估電網的彈性。本文將重點對電網彈性模型中的脆弱性模型與恢復過程模型進行研究。
　　電網的脆弱性過程一般采用直流潮流模型（direct current power

3、flow model，DCPFM）進行計算，但是該模型具有較高的計算復雜度。因此，本文試圖簡化脆弱性的計算過程，研究電網脆弱性的簡化模型，以產生與實際電網脆弱性近似或等價的結果?；诖耍疚奶暨x了文獻中廣泛運用的兩類電網脆弱性模型：純拓撲模型（purely topological model）和基于介數的虛擬流模型（betweenness based model），研究它們產生的脆弱性結果與 DCPFM結果的差異。結果發(fā)現：在蓄意攻擊下

4、，采用拓撲指標衡量時，兩種拓撲結構模型需要相同的條件產生與直流潮流模型相同的結果；在基于流的指標衡量下，純拓撲模型所需條件則比基于介數的虛擬流模型的寬松。兩種指標下，都需要攻擊強度至少達到0.147或電網邊容量系數大于1.76，拓撲結構模型才能產生與直流潮流模型相同的脆弱性結果。
　　對于電網的恢復過程模型，通常需要考慮修復資源與元件恢復次序兩個主要要素。然而，文獻中存在的研究大多沒有考慮恢復資源的時變特征，同時對于元件恢復次序的

5、問題通常是基于規(guī)則的建?；蚴腔谠迯蜁r間均相同假設下的優(yōu)化。當考慮恢復資源時變性以及元件修復時間差異性時，文獻中存在的方法不再適用。基于此，本文提出了基于電網拓撲結構模型的改進遺傳算法，并研究了基于拓撲結構模型的元件修復策略，與基于直流潮流模型的元件修復策略（power supply optimized strategy PSOS）以及隨機修復策略進行了對比，發(fā)現在資源有限的條件下，基于拓撲的修復策略修復效果雖比 PSOS策略差，卻

6、可以將隨機修復策略的效果提高39-46％。將基于拓撲的修復策略結果應用于PSOS進行優(yōu)化（改進的PSOS），有效提高了PSOS的修復效果。
　　最后，建立電網隨機故障模型并描述針對電網故障響應三個階段的優(yōu)化措施，包括故障預防階段降低元件故障概率，提高電網邊容量參數減小脆弱性階段級聯故障規(guī)模和對故障恢復階段應用優(yōu)化的修復策略。以IEEE300電網為例，評估應用不同優(yōu)化措施的電網案例在隨機故障下一年內的平均彈性值，并分析這些策略的彈性