基于广域信息的电网结构脆弱性演变机理与评估方法研究

针对当前电网结构脆弱性演变机理和评估研究方法的不足，该项目借助广域测量信息，从静态和动态的角度研究电网网架的构成以及不同系统运行方式变化引发的电网结构脆弱性机理及相应的评估方法。研究能量函数模型修正方法，从能量在电网中的保持和流通特性的角度，探索电网中能量保持和转移所映射出的电网静态和动态结构脆弱性机理。同时，结合复杂系统理论,剖析电网本身的网架结构以及不同的系统运行方式对电网结构脆弱性的影响，建立能够综合反应网架本身以及多种系统因素影响下的电网结构脆弱性评估指标体系以及电网脆弱区或脆弱点辨识方案。这些关键理论问题的探索和解决，对于客观评价电网的安全程度以及维护电网的安全运行具有重要的理论意义和实用价值。

导致电力系统结构脆弱性的因素不仅仅与网架结构自身的脆弱性相关，还与系统运行状态的影响密不可分。针对该问题，本项目结合广域测量信息，研究了系统本身网架结构的脆弱性和运行方式影响下的结构脆弱性机理，大量的仿真试验结果表明：系统静态结构脆弱性是固有脆弱性，只能在恒定运行方式下分析，在运行方式变化时演变为动态结构脆弱性。基于复杂系统的观点，在广域环境下研究了适合评估电网静态结构脆弱性演变程度和趋势的指标模型构建方法，同时提出了电网静态结构脆弱点辨识方案。同时，进一步研究了连续故障情况下改进能量函数计算效率的方法，大量的仿真计算表明：小扰动情形下，可控不稳定平衡点变化极小，可视为不变，变化的是当前运行轨迹的势能和动能的总和，这为进一步研究基于能量函数模型的结构脆弱性控制方法奠定了理论基础。基于能量函数模型的应用，在考虑多种动态影响因素的基础上，在广域环境下建立了一套适合评估电网动态结构脆弱性的指标体系度量电网结构脆弱化动态演变程度和趋势，给出了电网结构的动态薄弱点识别方案，分析了动态变化因素对电网结构脆弱性的影响，在此基础上，发现预防系统的结构脆弱断面的脆弱化必须依靠功率注入限制，从而提出了能量注入域的观点，进一步丰富了脆弱性研究理论。最后，基于静态结构脆弱性和动态结构脆弱性的评估指标模型，开发了基于复杂系统理论和能量函数模型的电网结构脆弱性评估系统。