第 39 卷 第 10 期
2019 年 10 月
电 力 自 动 化 设 备
Electric Power Automation Equipment
Vol.39 No.10
Oct. 2019
台风对电力系统连锁故障的影响分析
张晶晶,尉静慧,李小燕
(合肥工业大学 安徽省新能源利用与节能实验室,安徽 合肥 230009)
摘要:在分析连锁故障现有模型的基础上,在多时间尺度连锁故障预测模型中考虑台风对线路故障概率的动
态影响,建立台风变化过程与连锁故障事故链的配合关系。考虑台风影响下的线路故障概率,构造初始故障
集;结合天气因素、线路负载率和潮流波动率等因素构造关联性指标,利用聚类方法选取关联性指标高的线
路作为下一级故障线路,模拟重载等因素引起的线路随机开断;将基于潮流追踪的切机切负荷与发电机调整
相结合,用于线路一般过载的控制,并计算事故链的概率和风险;最后以 IEEE 39 节点系统为例,说明台风对
系统关键线路和事故链的影响、基于潮流追踪的切机切负荷控制的作用和提高线路设计风速的可能性,并验
证了所提模型和算法的合理性。
关键词:电力系统;连锁故障;台风;多时间尺度;事故链;潮流追踪
中图分类号:TM 712 文献标志码:A DOI:10.16081/j.epae.201909040
0 引言
目前,随着全球气候的变化,极端灾害天气的发
生愈加频繁,给电力系统带来的经济损失不容小觑。
2005 年的台风“达维”造成了海南电网主网的崩溃,
台风期间,海南电网全网 20 条 220 kV 线路共发生故
障跳闸 16 次,6 条线路发生永久性故障;99 条 110 kV
线路共发生故障跳闸 63 次,24 条线路发生永久性故
障,直接经济损失为 116 亿元
[1]
。台风给人们生活
带来不便的同时造成了巨大的经济损失,其对系统
连锁故障停运的影响引起广泛重视。
输电 线路 停运的主要 因素 为外部环境(如台
风)、服役时间、线路潮流等,这些因素会增加输电线
路的故障率,其中短时间内的恶劣天气会引起输电
线路故障率和故障概率明显增加。在台风模型方
面,文献[2⁃5]通过模糊推理、指数函数模型等获得
台风天气下的线路动态故障率;在台风对系统影响
方面,文献[6]认为双状态天气模型不够准确,将模
糊推理与区域天气模型结合,应用最小割集法计算
台风时期系统的可靠性指标;文献[7]针对电力系统
线路和杆塔元件构建受台风实时影响的脆弱性模
型,评估系统弹性;文献[8]结合线路故障概率和临
界系数选择初始故障,通过元件热稳裕度指数预测
事故链下级故障环节;文献[9]通过线路故障概率选
择初始故障,计算线路的临界系数,形成临界线路
集,计算线路的长程连接系数,对系数较高的线路进
行预警;文献[10]选取故障概率较高的线路作为初
始故障,结合电气介数和线路静态安全能量函数构
建下级故障环节预测指标。上述文献对恶劣天气的
影响进行了一定的研究,主要使用复杂网络理论,未
能详细地模拟电力系统连锁故障的演化过程;针对
基于多时间尺度的连锁故障事故链模型中如何考虑
恶劣天气因素,鲜有详细的研究分析其对系统连锁
故障的影响。另外,常用的切机切负荷控制措施基
于灵敏度方法,如何采用更经济合理的控制措施,对
连锁故障的预防和控制具有重要意义。
本文将台风的影响考虑在多时间尺度的连锁故
障建模中,研究台风在连锁故障演化过程中的影响,
并给出了基于潮流追踪的切机切负荷和发电机调整
的过载协调控制方案。
1 初始故障选取
台风持续期间,受影响的线路及其故障概率随
时间推移发生变化,台风对线路故障概率的影响是
一个动态过程,可以综合线路自身故障概率和台风
影响下的故障概率选取线路初始故障集。
台风与线路的位置关系如图 1 所示。
收稿日期:2018-10-24;修回日期:2019-08-09
基金项目:中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(PA-
2019GDPK0085);安徽省自然科学基金资助项目(1808085-
ME142)
Project supported by the Fundamental Research Funds for
the Central Universities(PA2019GDPK0085) and the Natu⁃
ral Science Foundation of Anhui Province(1808085ME142)
图 1 台风与输电线路位置示意图
Fig.1 Schematic di agram of location of
typhoon and transmission lines