面向增强态势感知的概率安全态势评估理论与方法研究

With the development of smart gird, especially the significant growth of renewable energy such as wind power capacity and progressive integration of traditional power grid with communication, information and control system, random nature of power system become prominently protruding. Playing the key role during the process of Situational Awareness, security situation assessment is facing unprecedented challenges and problems. In order to enhance situational awareness, this project focuses on probabilistic security situation assessment theory and method which includes the following aspects: (1) Establish effective way to integrate and model a great number of uncertain factors to provide the basic view and roadmap for probabilistic security situation assessment, finally to achieve accurate security situation assessment.(2)Study on probabilistic dynamic security situation assessment considering uncertainties of injection power such as wind power and fault, based on which comprehensive security situation assessment integrating transitions between system configurations especially renewable capability will be further studied, finally to achieve deep and fast security situation assessment through effective index and its effective on-line calculation algorithm.Dynamic security region will be also studied to provide a powerful analytical tool for effective situational awareness.(3)Study on the method to model power system combining power protection system and communication system, based on which the method to integrate communication failure in probabilistic security situation assessment will be further studied, finally to analyze the effect of communication failure on system security and provide basic method to integrate the coordinate relation between power system and communication system in the security situation assessment at the same time.

面向智能电网变革导致的系统更为不确定，安全态势评估作为态势感知的关键环节面临着全新挑战和问题。本项目以增强态势感知能力为出发点，拟围绕概率安全态势评估理论与方法开展研究：1.对不确定性因素进行整合和精细化建模，为概率安全态势评估研究提供基本的研究思路和实现途径，以使其得以不断发展完善实现“准确的”评估；2.考虑风电等节点注入和事故的不确定性，研究概率动态安全态势评估。在其基础上进一步计及拓扑状态间演变和系统可修复性，研究概率安全态势综合评估。给出有效量化指标及其快速求解方法，以实现“充分快速的”评估。包括研究含风电的动态安全域边界形态，丰富与发展安全域方法学的同时，为实现有效态势感知提供强有力的分析与计算工具。3.研究电力保护系统和通信系统综合建模方法，进而研究在概率安全态势评估中计及通信故障的方法，以揭示通信系统对系统安全的影响，为在安全态势评估中考虑多系统的协同关系提供研究思路和方法。

为了适应未来风电等可再生能源的大规模接入以及信息物理系统深度融合，对前瞻性领域—智能电网态势感知的关键环节安全态势评估开展研究，重点围绕如何考虑风电和信息通信系统等不确定因素的影响有效揭示系统安全态势这一关键科学问题，建立了概率安全态势评估理论与方法，其作为传统的确定型安全态势评估的有力补充，增强了态势感知能力，有助于辅助调度规划人员决策从而降低大规模停电的风险，具有重要的科学意义和学术价值，潜在工程应用价值和社会影响巨大。核心体现在：.1. 给出含风电的动态安全域边界形态，即在工程关心的范围内，接入双馈风机或异步风机后，注入功率空间上动态安全域的边界仍可用一个或少数几个超平面表达式近似表示，丰富与发展安全域方法学的同时，为含风电电力系统概率安全态势评估指标构建和在线快速有效求解提供强有力的工具；.2. 考虑风电不确定性，提出有效的概率暂态稳定性分析解析法，提出考虑风电相关性的暂态稳定概率快速有效求解方法，满足工程需求的计算精度，计算速度具有显著优势；在其基础上考虑事故的不确定性，提出有效的概率动态安全态势评估解析法；在其基础上计及拓扑状态间的演变，尤其是计及系统的可修复性，提出有效的概率安全态势综合评估，提供概率安全态势评估量化指标及其快速求解方法。推进概率安全态势评估解析法发展的同时，基于概率安全态势评估量化指标可揭示系统安全水平的变化趋势，定位系统中薄弱环节，获取到不安全时间以估算出可用于采用控制措施的时间，确定影响系统安全的关键不确定因素，比选预防控制措施，进一步揭示了系统安全态势。.3．提出考虑多重信息因素影响的电力信息物理系统风险评估方法，提出考虑故障处理全过程的配电网信息物理系统可靠性评估方法，可用于定量分析信息系统的影响、优选最佳通信网络拓扑方案，辅助制定风险综合防控措施，为考虑多系统的协同关系提供研究思路和实现途径，支持多系统协同规划与运行。