电力系统连锁故障早期预警机理研究

应对连锁灾难性故障，提高电力系统可靠性是我国电力系统运行及发展的主要任务之一。电力系统连锁故障预防及干预的研究多着眼于具体故障形式及其否引发连锁停电反应，存在电网规模化所导致的组合爆炸问题。本项目从新的角度进行连锁故障早期预警机理研究，综合采用自组织临界理论、随机过程、优化理论等多学科交叉理论和方法，对电力系统运行状态临界度及临界灵敏度分析进行系统研究，探索连锁故障早期预警的模型及方法；研究基于系统运行状态演化的系统临界度评估指标体系；研究结合离线系统临界度演化及在线系统临界度评估的系统临界裕度评估模型；研究系统临界脆弱域识别方法。研究成果为实现连锁故障的有效预防及干预，实现大电网的安全运行提供重要的理论和实际指导。

本研究拟进行电力系统连锁故障早期预警机理研究。针对主要研究内容取得了下述研究成果:.项目在连锁故障临界相变早期预警机理研究方面取得了以下突破性的研究成果：（1）首次发现了自组织临界电力系统在其演化过程中存在的临界相变现象；（2）首次结合快-慢系统理论以及电力系统运行理论，对自组织临界电力系统的临界相变机理以及系统接近相变点的临界波动（Critical Fluctuation 或Flickering）及临界慢化（Critical Slowing Down）现象提出了合理解释；（3）提出了从规划与运行两个方面实现临界相变预警的两组时间序列及相应的预警信号，以及系统临界相变的辅助决策指标。所有观测量均基于实时测量信号，有效地回避了基于模型的方法的仿真效率问题。项目在连锁故障早期预警模型方面完成了下述研究：（1）提出了一种电力系统连锁故障早期预警模型及系统框架，提出离线建立系统临界度参考系，在线确定系统临界度，离线在线相结合的方式实现早期预警；（2）基于模型仿真的仿真效率研究，完成了并行蒙特卡洛仿真及splitting仿真的关键问题研究及程序，提高了早期预警模型的仿真效率；（3）采用河北南网实际故障记录数据，完善了分支过程模型，提高了停电故障概率分布的估计精度。.项目完成情况说明：在研究过程中对研究方案进行了修正，研究重点从基于仿真的研究框架转向基于实测数据的早期预警机理及预警信号研究，显著地提高了连锁故障早期预警的可行性。针对修正后的方案中的“自组织临界电力系统的临界相变”研究，项目负责人撰写了论文两篇，一篇已投稿国际期刊（Electric Power Systems Research）。论文获得同领域知名专家（Paul Hines, Ian Dobson等）认可，目前正在等待二次审稿结果（预期2015年2月中旬）。其他已发表及录用相关论文共9篇，包括EI检索中文核心期刊2篇，EI检索国际会议3篇（其中IEEE PESGM 2012 1篇，IEEE PowerCon 2012 2篇），其他中文核心期刊及外文期刊及论文集4篇。其他：2014-2015年，项目负责人在Pontificia Universidad Católica de Chile 访问一年，主要从事连锁故障预警及灾难性事故分析研究。