电力系统连锁故障风险的多时间尺度评估体系及自组织临界态辨识的研究

电网连锁故障是大停电事故的一个重要原因，对电网连锁故障风险进行多时间尺度的研究对从根本上保障电网的安全运行具有重要的现实意义。.项目的主要研究内容包括：充分考虑对大停电有影响的因素，并将这些因素的实际特征进行抽象，建立与实际更加接近的复杂电网连锁故障准最优模型；基于该模型研究电网演化过程和连锁故障传播过程，揭示两个不同快慢时间尺度下的电网自组织临界性的演变规律；建立电网演化过程和连锁故障传播过程中自组织临界性的综合评估体系；给出电网在这两个时间尺度下的自组织临界态的辨识方法；将所提出的模型和方法应用于实际的大型互联电网，以进行必要的验证和修正。该项目将从多层次多角度对复杂电网连锁故障的发展过程进行量化的分析，并给出自组织临界态的辨识方法，对大型互联复杂电网安全性的监测、预警和控制，具有重要的理论与现实意义。

电力系统是具有自组织临界特性的复杂系统，电网长时间拓扑演化过程和短时间连锁故障传播过程都呈现一定的自组织临界特性。大多数对电力系统自组织临界特性的研究还处于比较初级的阶段，对两个时间尺度的自组织临界特性缺乏定量的评估，造成了电力系统自组织临界特性辨识研究工作的不足。.本项目基于所构造的分层分区电网演化模型和基于网络生长点的加权局域世界电力网络演化模型，通过适当的方法揭示了实际电网的演化特征；研究了一种考虑电网拓扑演化的直流潮流连锁故障模型（OPA模型）。该模型结合OPA模型和电网拓扑的时空演化模型，分析了不同的演化参数对电网连锁故障的影响。引入了经济学中的洛伦兹曲线和基尼系数的概念，用来分析复杂电网结构的异构性。通过仿真得到时空演化模型生成的各种网络的洛伦兹曲线和基尼系数，分析了时空演化模型的演化参数对基尼系数的影响。基于自组织临界理论提出了一种考虑大停电风险的电网规划模型及其求解算法。该模型在传统规划模型的基础上，增加了预期负荷损失和幂率尾风险等风险指标，从多个角度分析了电网规划方案的可靠性。基于直流潮流模型建立了较为符合电力系统运行实际的电力网络和通信网络交互作用模型，通过调节相关参数研究了电力通信网络不同的路由策略对于电力系统连锁故障大停电的影响，并结合复杂网络的理论从宏观角度研究了复杂网络之间的内在相似性。