复杂互联电网连锁故障研究综述

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探讨电力系统复杂性及其相关问题研究

统的复杂性，更要从微观方面不断提高电力系统在扰动状况下确保其稳定性的能力。本文主要介绍了电力系统复杂性的研究、电力系统复杂性相关问题的研究几个方面的内容。关键词：电力系统；复杂性；相关问题；研究
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探讨电力系统复杂性及其相关问题研究蒙古电力（集团）有限责任公司鄂尔多斯电业局，内蒙古鄂尔多斯０１７０００）摘要：电力能源指的是一种对能源进行加工所产生的非自然性产物，是二次能源。随着社会经济的迅速发展，我国的电网规模不断增大，停电事故的数量也是日益增多。由于电力系统会影响到整个国家的经济状况，电力系统发生事故的后果是非常严重的。因此，我们必须要认识到预防电力系统出现停电事故的重要性，并按照电力系统中存在的复杂性进行科学化的研究，不但要从宏观方面考虑电力系
网规模相联系，开展了多方面的分析。通过对较大区域电网节点的复当前，随着全球社会经济的快速发展，电力网络已经日益发展为杂性分析，可以得出：电网节点是整个电网的支撑拓扑结构，节点一旦世界上最具复杂性的人造网络之一。规模较大的互联不仅能够把电能发生改变，路径结合的改变亦成为必然，从而导致连锁故障的发生。通生进行分析可以看出，虽然大区域规模停电发生传输到千里之外的地方，也可以增加电力系统运行的不稳定性。系统过对我国电网存在特ｆ扰动涉及的范围越广，事故的后果就会越严重。近年，许多国内外电力的概率较低，但小规模的停电概率却相对较高。系统都多次出现因连锁性故障而引发的大规模停电事故，造成了具大２电力系统复杂性相关问题的研究的经济损失与严重的社会影响，引起了社会对电力网络安全性的高度２．１避免电力网络发生大规模停电关注，并促使人们分析与研究这种大规模停电事故与连锁性故障的传随着系统的复杂性理论与方法对大型互联电网的连锁故障进行播原理。深入研究，探讨网络拓扑结构对停电规模及效应的影响。在进行分析研究人员对电力系统的动态行为分析通常都是建立在微分一代数时，将初始系统分别按照邻域演变网络，进行无尺度和随机网络扩展，这个方程理论的重要基础之上的，此种详细地基于元件的数学模型的对网络在进化过程中的停电规模进行评估，从中我们可以初步得出结仿真式分析法在本质上可以归于还原理论的范围。在对电力系统的大论，即在网络动态增长方面，电力系统网络拓扑结构对大规模停电具规模停电原理与连锁ｌ生故障等动态行为方面进行深入分析后，其已显有一定的影响。在一定程度的网络扩张的需求和经济条件的限制下，示了一些局限性，比如很难揭示电力系统总体的动态行为特点。复杂线路结构要尽量采用对小概率故障影响具有较强的防御特征的网络性的科学是一门较为新型的交叉性学科，在地质学、经济学、物理学、生结构。物学以及气象学等许多领域的耗散动力系统进行分析方面获得了十２．２对电压的运行进行可视化的监控分广泛地应用。为更好掌握电力网络连锁ｆ生故障的原理，相关研究人可视化技术是伴随计算机技术发展起来的新兴技术，其在利用计员正尝试从复杂性系统理论与网络理论的角度分析研究电力系统，运算机强大的计算和图形能力，快速处理大量数据后，以直观、可视的方用新型的复杂系统总体论的分析方法，结合风险性分析、复杂系统以式表现出来，以便更有效地分析与处理科学或工程数据，不断提高科及统计物理，从上至下对停电事故进行全面地研究，掌握电力系统大学研究与工程设计的效率。电压失稳的问题是电力系统监控的重要方规模停电的本质特征，分析电力系统连锁性故障与大规模停电的整体面，在电力系统电压监测手殷坯比较落后的局面下，对电力系统电压运性质。行可视化研究是势在必行的。可视化技术不仅有利于深入模拟和理解１电力系统复杂性的研究实验数据，捕捉它们之间的内在关系，同时也大大提高了对电力系统运Ｉ．Ｉ电力系统演进的复杂性研究行状态的认识。我们可以为调度员提供更直观的系统信息，将电压状电力系统的复杂性在一定程度上能够决定电力系统演进的复杂态显示与地理信息系统（即ＧＩＳ）相结合，然后根据离线分析、趋势预测性。通常，电力系统的运行状态比较平稳，当受到外界的干扰或者负荷等方法，使电力系统电压监控系统本身就具有分析问题和决策能力。变化的影响而打破这种平衡的时候，其不能依靠等待系统外部的指令这样，电力系统的电压控制就更加人性化和智能化。它为及时、准确地来解决偏离平衡这个问题，而是运用其自身能力实现对系统的调节，监控全网的信息资源，进行电网安全维护提供了有力帮助。进而达到新的电力系统平衡，形成系统的演化方式。电力系统从稳定２－３不断强化电力系统调度的统一性的状态变化为不稳定状态，再随着参数的变化又从依照不稳定的状态充分重视电力系统的安全稳定性，坚决实行对电力系统的统一调变为稳定的状态，电力系统的状态也就是在这个瞬间产生了突变。度，才能够防止出现大规模的停电事故。这不仅需要构建一个比较完１．２电力系统存在复杂性的研究善的系统，制定严格的制度与准则，进行缜密的稳定导则，还要在自动电力系统存在复杂ｆ生是电力系统复杂『生的分支之一，是针对电力化控制方面有稳妥的安全ｌ生防御措施，比如振荡解列、继电保护、切机系统的本质特点与实质组成特点来说的。其中，在电力系统的构成方切负荷等。面，我们可以寻求到真实凭据，比如，电力系统内部的许多具有复杂性结束语的元器件之间是密切关联的，而并非是孤立存在的，它们之间可以通电力系统复杂性的存在，会衍生出系列问题，极大地影响到电力过元件的功能相互连接，在发挥电力系统网络整体功能的同时，也各系统应有作用的发挥。因此，我们必须要对电力系统复杂性及其相关自发挥着自身作用。总体来说，电力系统在纵向具有层次Ｉ生，而在横向问题进行深入地研究与探讨，积极采取合理措施应对问题，以不断促则具有协作性，都对电力网络具有重要意义。我们不可能把电力系统进电力行业的稳定健康发展。看成是相对静止的系统，不论何种起源于发电方而终止于用户方的用参考文献电变化都会对系统造成连锁式的影响，再加之中介环节的负荷突变【１］沈剑飞，张文泉．复杂性科学及电力系统复杂性【Ｊ１．华北电力大学学报等，就会进一步强化系统变化的复杂性程度。因此，电力系统可以说是（社会科学版），２０１０（２）．个非线性的、动态化的系统，其会随时间的变化而不断发生改变。［２碚志强．电力系统继电保护现状及安全运行理论广角，２０１１（２３）．１－３电力系统演化复杂性与存在复杂『生的关系研究ｆ３】曹一家，王光增．电力系统复杂性及其相关问题研究田．电力自动化设从复杂性科学理论推论的衍生方式来说，前期的电力系统演化复备，２０１０（２）．杂性即为电力系统存在复杂性。人们研究较多的是某些特征参数。以ｆ４】王金凤．浅析电力系统的安全运行与调度管理明．电力自动化，２０１０便推断连锁性故障演化与电力系统结构之间的关系，进而对这两种复（２）．杂性的关系进行验证。对于这个结果，许多研究人员对国内外大量的［５］张鑫鑫．电力系统运行可靠性在线控制叨．机电与自动化导报，２０１０电网连锁事故和大停电故障都进行了研究，甚至将故障发生概率同电（３４）．

电力系统中复杂网络理论的研究与应用

电力系统中复杂网络理论的研究与应用随着电力系统规模的不断扩大和技术水平的提高，电力系统中出现了越来越多的复杂问题。

为了有效地解决这些问题，研究者们开始将复杂网络理论应用到电力系统中，取得了一些显著的成果。

本文将对电力系统中复杂网络理论的研究与应用进行探讨。

1. 复杂网络理论简介复杂网络理论是近年来发展起来的一门新兴学科，它是研究非线性、非均匀和非稳态网络系统的一种重要工具。

复杂网络理论主要关注网络中节点之间的关系以及这种关系如何影响网络的结构和功能。

在电力系统中，节点可以表示发电机、变电站或负荷，而节点之间的关系可以表示电力线路的连接关系。

2. 复杂网络理论在电力系统状态估计中的应用电力系统状态估计是电力系统运行和调度中的一项核心任务。

传统的状态估计方法通常是基于线性化模型，这种方法对于电力系统中的非线性问题处理效果较差。

而基于复杂网络理论的状态估计方法可以更好地考虑电力系统的非线性特性，提高状态估计的精度和可靠性。

3. 复杂网络理论在电力负荷预测中的应用电力负荷预测是电力系统规划和运行中的一项重要任务。

传统的负荷预测方法通常是基于统计模型，这种方法对于电力系统中存在的复杂关联关系和复杂动态特性的建模能力有限。

而基于复杂网络理论的负荷预测方法可以更好地捕捉电力系统中的复杂关联关系和动态特性，提高负荷预测的准确性和可靠性。

4. 复杂网络理论在电力系统风险分析中的应用电力系统风险分析是电力系统规划和运行中的一项重要内容，它可以评估电力系统面临的各种风险，并制定相应的应对措施。

传统的风险分析方法通常是基于概率统计模型，这种方法在考虑电力系统中复杂的相互作用和动态特性时存在一定的局限性。

而基于复杂网络理论的风险分析方法可以更好地考虑电力系统中节点之间的复杂关系和相互作用，提高风险分析的准确性和可靠性。

5. 复杂网络理论在电力系统优化调度中的应用电力系统优化调度是电力系统规划和运行中的一项重要任务，它可以通过合理的调度策略来优化电力系统的运行效果和经济性。

基于复杂网络理论的电网脆弱性研究述评

议把传统分析与复杂网络相结合，建立更符合电网运行的模型。
关键词：大停电事故；复杂网络；自组织Ｉ临界性；连锁故障模型；脆弱性
中图分类号：Ｔ１Ｍ７１文献标志码：Ａ文章编号：１０—９ｘ（（１１－０３０７２０２））２０２ —６１
ＶｕｎｅａｉｉｙＡｎｌｓｓｏｗｅｉｓｄｏｍｐｌｘＮｅｗｏｋＴｈｅｒｌｒｂｌｔａｙｉｆＰｏｒＧｒｄＢａｅｎＣｏｅｔｒｏｙ
ＧＵＯａＥＮＧａ－ａｇ，ＷＡＮＧｎ — ｕ２Ｃｈｏ，ＰＸｉｎｇｎ２Ｘｉｇｈａ，ＰＥＮａ－ａＸｉｏｎ２（．Ｇｕｎｚｏｕ１ａｇｈｕＰｍｐｄＳｏａｅＰｗｅｌｎ，Ｇｕｎｚｏ，Ｇｕｎｄｎ１９０，Ｃｈｎ；２ｅｔｒｇｏｒＰａｔａｇｈｕａｇｏｇ５０５ｉａ．ＤｅａｔｎｆＥｌｃｒｃｌＥｎｉｐｒｍｅｔｏｅｔｉａｇ —
ａｄｉｉｓｇｅｔｄｔａｒｄｔｏａｎｌｓｅｃｍｂｎｄｗｉｏｎｔｓｕｇｓｅｈｔｔａｉｉｎｌａａｙｉｂｏｓｉｅｔｃｍｐｅｅｗｏｋｔｅｒｏｅｔｂｉｄｅｈｔｉｍｏｅｆｖｒ — ｈｌｘｎｔｒｈｏｙｔｓａｌｈｍｏｌｔａｓｓｒａｏａｂｅｔｐｒｔｎｏｏｒｇｉ．ｌｏｏｅａｉｆｐｗｅｒｄｏ
ＡｂｔａｔＶｕｎｒｂｌｙｏｏｒｇｉｔｄｅｎｔｅｂｓｓｏｏｐｅｅｗｏｋｔｅｒ．Ｂａｉｏｃｐｔａｄｄｖｌｐｎｆｓｒｃ：ｌｅａｉｔｆｐｗｅｒｄｉｓｕｉｄｏｈａｉｆｃｍｌｘｎｔｒｈｏｙｉｓｓｃｃｎｅｎｅｅｏｍｅｔｏｃｍｐｅｅｗｏｋｔｅｒｒｔｏｕｅｏｌｘｎｔｒｈｏｙａｅｉｒｄｃｄ，ｒｌｖｎｙｂｔｅｅｆｏｇｎｚｄｃｉｉａｉｙｏｏｎｅｅａｃｅｗｅｎｓｌ— ｒａｉｅｒｔｌｆｍｐｅｅｗｏｋｔｅｒｎａａｔｃｔｃｌｘｎｔｒｏｙａｄｃｌｍｉｙｈａｃｄｎｓｏｏｒｓｓｅｉｅｐｕｄｄ，ａｄｃｓａｉｇｆｉｒｄｌｓａａｙｅ．Ｏｎｔｅｂｓｓｏｕｃｉｅｔｆｐｗｅｙｔｍｓｘｏｎｅｎａｃｄｎａｌｅｍｏｅｎｌｚｄｕｉｈａｉｆｓｍｍａｉｉｇｇｉｔｕｔｒｒｚｎｒｄｓｒｃｕｅｍｏｅｎａｌｒｄｘｍｏｅ，ａｐｉａｉｎｏｏｄｌｄｆｉｅｉｅｄｌｐｌｔｏｆｃｍｐｅｅｗｏｋｔｅｒｎｎｔｒｈｒｃｅｉａｉｎａａｙｉ，ｃｓａｉｇｆｉａｕｎｃｌｘｎｔｒｈｏｙｉｅｗｏｋｃａａｔｒｚｔｎｌｓｓａｃｄｎａｌｏ — ｕｅｓｍｕａｉｎａｄｓｒｃｕａｕｎｒｂｌｙｉｉｕｓｄ．Ｔｈｒｎｏｕｔｅｅｅｏｍｅｔｎｔｉｉｌｉｃｓｅｈｎｒｉｌｔｎｔｕｔｒｌｖｌｅａｉｉｓｄｓｓｅｏｔｃｅｔｅｄｆｒｆｒｈｒｄｖｌｐｎｈｓｆｅｄｉｄｓｕｓｄｉｔｅｅｄｉｓｎ

复杂网络理论在电力系统中的应用研究

复杂网络理论在电力系统中的应用研究摘要：电力系统作为一个复杂的、动态的网络系统，其稳定性和可靠性一直是电力行业研究的重要议题之一。

近年来，随着复杂网络理论的提出和发展，将其应用于电力系统的研究逐渐增多。

本文主要探讨了复杂网络理论在电力系统中的应用，并结合实例，分析了其在电力系统调度、故障诊断和电力市场等方面的具体应用。

一、引言电力系统是一个由发电厂、输电线路和用户构成的庞大网络系统，其复杂性和动态性决定了它与复杂网络理论之间存在的契合性。

复杂网络理论是近年来网络科学领域的重要研究方向，它通过提取和研究真实网络中的普遍特性，为电力系统的分析和优化提供了新的思路和方法。

二、复杂网络理论在电力系统调度中的应用电力系统调度是保持电力系统稳定运行的重要手段，而复杂网络理论可以帮助优化电力系统的调度策略。

通过利用复杂网络理论中的度和聚类系数等指标，可以分析电力系统中节点之间的连接特性，进而优化整个系统的调度策略。

此外，复杂网络理论还能研究电力系统中节点之间的关联程度，有助于建立更有效的调度模型。

三、复杂网络理论在电力系统故障诊断中的应用故障诊断是电力系统运行维护的重要环节，而复杂网络理论可以辅助电力系统的故障诊断工作。

通过分析电力系统中节点之间的连接关系，可以准确判断系统中出现故障的位置，并快速定位和修复故障。

同时，复杂网络理论还能够预测故障在系统中的扩展程度，为故障处理提供可靠的决策依据。

四、复杂网络理论在电力市场中的应用电力市场作为电力系统的重要组成部分，直接影响到电力供需平衡和电价的形成。

复杂网络理论可以帮助优化电力市场的运行机制。

通过建立电力市场的复杂网络模型，可以分析市场主体之间的关系和交互行为，进而优化市场中的交易规则和定价机制。

此外，复杂网络理论还能帮助预测市场中的运行风险，为市场监管提供科学依据。

五、复杂网络理论在电力系统中的挑战与展望尽管复杂网络理论在电力系统中的应用已经取得了一定的成果，但仍然存在一些挑战需要克服。

电力系统中复杂网络理论在电气工程中的应用研究

电力系统中复杂网络理论在电气工程中的应用研究引言：复杂网络理论是一种研究网络结构和功能的数学工具。

在电气工程领域，电力系统作为一个复杂的网络系统，其稳定性和可靠性是非常重要的。

因此，利用复杂网络理论来分析和优化电力系统具有重要的理论和实际意义。

本文将主要论述电力系统中复杂网络理论的应用研究并探索其潜在的发展方向。

一、复杂网络理论概述复杂网络理论是一种描述和研究复杂系统网络特征和行为的数学工具，针对非线性、动态和复杂系统提出了新的研究方法。

它通过研究网络的拓扑结构、节点间的连接关系、信息传递和扩散过程等来揭示网络的内在特征和机理。

复杂网络理论的主要研究内容包括网络拓扑结构、网络的动态演化、网络的同步与控制等。

二、电力系统与复杂网络理论的关系电力系统作为一个复杂的网络系统，其节点代表发电厂、变电站、输电线路等，边代表节点间的电力传输关系。

电力系统中的各个节点和边之间的连接关系就构成了一个电力网。

电力系统的稳定性和可靠性对于维持社会经济运行非常重要，而这些特性与电力网的网络拓扑结构和动态演化密切相关。

三、复杂网络理论在电力系统中的应用研究1. 电力系统的网络拓扑结构分析通过复杂网络理论的方法，可以对电力系统的网络拓扑结构进行分析。

这种分析可以发现电力系统中的关键节点和脆弱环节，对于提高电力系统的鲁棒性和可靠性具有重要意义。

同时，还可以通过优化网络拓扑结构来提高电力系统的运行效率和能源利用率。

2. 电力系统的动态演化过程研究复杂网络理论可以帮助研究电力系统的动态演化过程，这对于理解电力系统的发展趋势和演化规律非常重要。

通过研究电力系统节点和边的变化，可以预测电力系统的未来发展趋势，从而为电力系统规划和运营提供科学依据。

3. 电力系统的同步与控制研究复杂网络同步理论是复杂网络理论的重要研究方向之一。

在电力系统中，通过控制电力系统中的关键节点，可以实现整个系统的同步运行，提高电力系统的稳定性和鲁棒性。

因此，利用复杂网络同步理论来研究电力系统的控制策略具有重要的理论意义和应用价值。

基于继电保护隐性故障的电力系统连锁故障研究

基于继电保护隐性故障的电力系统连锁故障研究摘要:电力系统联锁故障能够导致大范围的停电,影响人们正常的生产生活,给社会带来重大经济损失,因此人们对继电保护器隐性故障的电力系统联锁故障引起了高度的重视。

由于系统中各个元件的运行状态处在变化当中,找出与连锁故障发生密切相关的系统或者是元件变化,能够有效的分析出引发故障的重要原因,对预防连锁故障的发生和采取有效的排除措施,有着十分重要的意义。

关键词:继电保护隐性故障连锁故障本课题主要针对连锁发生的各个过程进行分析,对以往发生故障的原因和机理进行全面的概括,并针对故障不同的阶段,给出了系统的分析和预防的重点,从而降低事故的发生,保证电力系统的正常运营。

1 引发连锁故障发生的原因引发电网连锁故障的因素有很多大致包括自然因素、设备因素、人为因素和电网结构等,下面做个简单的介绍。

1.1 自然因素这里主要指恶劣气候和自然灾害导致供电网中出现连锁故障的发生,其中气象灾害、空间天气灾害和地质灾害等对电力系统的影响比较明显。

自然灾害可以引起供电网多个共因模式故障,使供电网整体供电水平下降,导致大面积的停电。

相对来说,自然条件对供电系统的影响比较大,给电力系统的恢复带来困难。

自然灾害能够给电力系统在内的多个行业造成影响,很容易形成交叉性的行业影响,这又进一步增加了电网恢复的难度。

1.2 设备故障设备故障是指供电系统中各种元件的性能发生变化而引起的系统连锁故障,总来的来讲可以将其分为线路故障、供电站设备故障和外因导致的设备故障三大类。

线路故障主要因为线路老化、线路缺陷和线路运行中出现的意外等诸多原因造成。

设备故障和线路故障类似。

有外因引起的供电系统故障主要包括变电站火灾以及鸟害引发的故障等。

电力系统的安全需要满足N-1准则,也就是说单一的设备出现故障很难对整个系统造成大的影响。

但是设备的出现故障的频率比较高,加上其他突发的原因就很容易形成连锁故障的发生,从而造成大面积的停电,严重的情况下会引起供电系统的崩溃,带来严重的经济损失。

电力系统连锁故障分析与预防研究

华中科技大学硕士学位论文摘要随着区域电网互联不断增强和电力市场化进一步推进，现代电网变得愈发复杂，连锁故障大停电事故已直接威胁到电力系统的安全稳定运行。

为有效预防大规模停电事故，亟需对酿成事故的连锁故障展开深入分析，并制定合适的控制策略消除影响系统可靠性的安全隐患。

本文以连锁故障预防控制为目标，根据系统当前运行状态进行分析，辨识电网关键支路并开展多重故障分析，从源头上探索触发连锁故障大停电事故的关键因素。

同时，针对因潮流转移引发的连锁过载，以灵敏度为基础设计支路有功安全校正控制策略，及时切断连锁故障的传播途径。

针对复杂电网关键环节辨识问题，从结构和状态两个角度对支路重要性进行综合评估。

在结构层面，基于复杂网络理论，并结合电网特性，提出计及传输裕度率的有功输电介数指标；在状态层面，利用潮流转移量、支路安全约束、支路初始潮流等电气信息，提出基于改进潮流转移熵的冲击性指标。

考虑结构和状态二者之间的关联性及互补性，建立包括有功输电介数和冲击性指标的支路综合重要度评估指标。

利用IEEE39节点系统进行仿真，仿真结果证明了该方法有效且合理。

针对大电网中多重故障组合数量庞大的问题，提出一种新的N-2故障快速筛选及排序方法。

根据支路开断分布因子和实时潮流信息定义过载影响因子，在此基础上将所有待分析的N-2故障分成两类同时扫描，并结合行为指标对所获得的严重N-2预想故障进行排序生成事故一览表。

多个IEEE系统仿真结果表明，该方法只需用到一阶故障计算结果便能快速、有效地缩小N-2故障集规模，可大幅提升分析效率，具有较高的准确性和可靠性。

针对由潮流转移引起的支路过载问题，提出一种基于配对灵敏度和改进综合灵敏度的减载策略。

该策略将加、减出力节点视为一个整体，以便充分评价其通过协调配合消除过载的综合能力。

根据广义潮流转移区域划分方法缩小控制节点选取范围，同时结合同心松弛原理筛选易过载支路构成正常支路约束集，从而减小计算量并加快紧急控制速度；利用配对灵敏度筛选出能消除过载的有效控制节点对，进而基于改进综华中科技大学硕士学位论文合灵敏度确定具有最佳减载效果的最优控制单元；计及节点对可调量约束、过载量消除约束以及正常支路越限约束计算调整量，并采用轮次调整使控制过程朝着最终消除过载的方向逐步逼近。

电力系统复杂性及其相关问题研究

电力系统复杂性及其相关问题研究随着全球科技快速发展，国家与国家之间的联系越来越频繁密切。

电力系统也随之成为不可或缺的联系载体。

但由于其存在不可避免的复杂性，进而电力系统无法展现完整的被利用优势。

本文主要分析电力系统复杂性的原因，进而对有关电力系统的相关问题展开研究讨论，分析其可靠性并增强电力系统运行的安全性与稳定性，同时也让电力系统得以被更好地在人类生产生活中利用。

标签：电力系统;复杂性;相关问题;可靠性在人类发展的历史进程中，电的发现与利用极其具有划时代的意义。

早在古希腊时代人们就发现了摩擦产生电的现象。

在之后的历史中，法拉第发明了发电机，而后又有诸多伟大的发明家围绕“电”发明了各式各样造福人类的工具。

在新世纪的人们已经将电力的利用充分融入了生产生活中，电网也与人们生活息息相关，真实地关系到人们的生产生活。

因此，认识到电力系统的复杂性并研究简化，进而更好地控制其运行过程至关重要。

1、电力系统的复杂性1.1电力系统的工作原理及整体性从电力系统的构成与运行过程即可发现其存在复杂性的说法极具来源。

电力系统通过特定设备将人类无法直接利用的一次能源转化为能被直接利用的电能。

这一过程就极其复杂，电力设备承载着完成这一环节的任务，设备中的零件相互关联作用，构成一个整体。

若其中一个零件故障或其中一个环节出错，都会导致整个电力系统出现差错，后果不堪设想。

1.2电力系统的广泛使用随着全球人口增长和各国科技的飞速发展，全球用电规模快速扩大，用电量激增。

因此，电力系统被要求的承载能力也随之增大。

在人们日常生活中随处可见的电网，错综复杂但是彼此相连、作用密切。

正是这些彼此相連的电网造就电力系统能被大面积地广泛使用，但同时也正因为如此，局部细小的电力故障也会顺着一根根连接的电线传递，进而影响庞大的整体。

在人们日常生活中不可避免的停电事故就是最佳证明，即使是一次短暂的、小范围的停电也会导致人们日常生活的诸多麻烦，而规模大的停电事故还会造成数目庞大的财产损失。

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复杂互联电网连锁故障研究综述
发表时间：
2018-12-29T14:30:44.693Z 来源：《河南电力》2018年14期作者：钟雨芯1
[导读] 本文将阐述复杂互联电网的连锁故障的基本机理，对其研究难度进行分析，并简要介绍近年来国内外的研究现状及不足。
（
1.深圳供电局有限公司深圳市 518000）

摘要：本文将阐述复杂互联电网的连锁故障的基本机理，对其研究难度进行分析，并简要介绍近年来国内外的研究现状及不足。

关键词：复杂电网；连锁故障；停电模型

引言

电力网络已经成为人类历史上覆盖区域最广、最为复杂的人造系统之一，其紧密联结也为系统内的故障传播提供了条件。在此环境
下，微小扰动也能够通过互联电网的一系列响应影响到距离较远的电网区域。

近年来，世界范围内发生了多起大型停电事故。2003年8月14日，美国与加拿大互联电网发生大面积停电事故，事故起因为俄亥俄南
北通道一条
345kV线路因其下发生草木起火而跳闸，之后俄亥俄南北通道上的多条联络线路相继跳闸，引发低电压、断面潮流反向等一系
列问题，在经过后续连锁跳闸及低频减载等动作后，电网损失大量负荷，发生停电。该次停电共损失负荷
61800兆瓦，造成惨重经济损
失。
2003年9月28日，意大利出现大停电。这次停电波及意大利全境，损失负荷27702兆瓦左右，停电超过18小时，造成的经济损失巨
大。大电网在产生规模经济效益、提升运行管理效率的同时，波动、事故容易带来更加广泛的影响和更加严重的后果。

以上提到的停电过程实际上就是连锁故障过程。本文将阐述连锁故障的基本机理、对其研究难度进行分析、并简要介绍近年来国内外
的研究现状及不足。
1.
连锁故障基本机理

连锁故障是指系统中某一部分发生故障退出运行之后，诱发系统其它组成部分相继退出，最终导致系统部分或者全部功能丧失的动态
过程。在这些事故中，初始时运行线路因各种原因导致故障断开是连锁故障的诱因。这条传输线路断开后，系统的潮流分布发生变化，一
条或多条传输线路在新的潮流分布下承载超过自身容量限制的传输功率，导致这些线路因限流保护动作或自身过热下垂断开。这个现象不
断连锁发生，并在过程中引发频率失稳、电压跌落、功角失稳等问题，最终导致电网某部分发生崩溃，造成大停电。其中，潮流重新分布
及大规模转移导致传输线路连锁过载断开是这个过程中的一个关键机制。
2.
连锁故障复杂性分析

到目前为止，对连锁故障的发生机理与防治手段的研究尚不透彻，归因于电力系统是一个极其复杂的有机系统。电力系统的复杂性表
现在以下三个方面：

首先，互联大电网规模庞大，元件众多，且元件特性差异巨大。其次，电力系统由耦合性强的子系统构成。电力系统内的发电机组、
继电保护装置、紧急控制装置等都可看作一个子系统，它们根据
“环境”和接收信息与自身运作规则来调整自身的状态和行为，且均与系统状
态存在强烈耦合。最后，电力系统受到大量随机因素的干扰。大电网覆盖地域较广，所处环境复杂，地面环境与天气因素均可能影响电力
系统的正常工作。设备运行异常、人员的不当操作也是诱发后续故障的因素之一。

在这样的复杂系统中，事件具有长程相关性，使得电力系统在初始干扰下的后续响应与最终结果难以用解析模型精准预测。因此，连
锁故障需要借助随机模型进行分析。

尽管分析难度高，但停电规模与频率的关系存在幂律特性[1]，说明了小扰动经过连锁故障造成大规模停电的可能性，这种可能性虽然
低但始终存在，不能忽略。因此，不能轻忽对于连锁故障停电风险的研究。
3.
连锁故障停电模型研究现状

对于不含新能源接入的电力系统，连锁故障停电模型的研究已经取得了一些较为成熟的研究成果。
4.OPA
模型
OPA
模型由美国橡树岭国家实验室（ORNL）、Wisconsin大学电力系统工程研究中心（PSERC）和Alaska大学的多位研究人员共同
提出。它内含发电机、交流线、负荷等元件模型，采用直流潮流计算，在负荷变化的基础上，分析探讨电网大停电这一过程的所具有的全
局动力学行为特征
[1]。该模型最突出的特点是包含两种时间尺度上的模拟。内层循环称为“快动态”，模拟系统中连锁故障，其基本过程
为：在初始的随机故障状态下，系统潮流分布发生改变，导致某些线路的传输功率超过其容量限制，因保护动作而断开，而这些线路的开
断又再次引发潮流的迁移，可能造成其他线路的开断，最终形成级联故障。外层循环成为
“慢动态”，模拟系统中设备升级等电网演化过程，
它使得系统的发电能力、传输能力与负荷水平不断提高。
5.
改进OPA模型

修改了OPA模型中与实际电网不符的几个方面，研究人员得到了改进OPA模型[2]。在线路开断方面，不再以线路潮流占线路传输容量
的比例超过一定值作为依据判断线路是否过载断开，而只在线路潮流超过其传输容量时考虑保护的正确动作。在线路更新方面，改进
OPA
模型不再在出现线路的过载后才进行线路容量的升级，而是根据负荷预测来进行电网规划，增加系统的传输能力。
6.Manchester
模型

上述OPA模型与改进OPA模型均是基于直流潮流的停电模型，由于使用直流潮流无法对系统的无功—电压水平进行分析，而实际系统
中的多次大停电事故都出现了电压崩溃现象。为了避免这种局限性，研究学者提出了采用交流潮流计算的
Manchester模型[3]。该模型仅包
含上述模型中的快动态部分，考虑了同步机失稳的可能性，并在平衡发电与负荷时模拟了低频减载。在潮流计算不收敛时，模型认为此时
系统处于若无运行人员控制则会发生电压崩溃的状态，并用连续切负荷来模拟运行人员的操作，直至系统潮流收敛。
7.
基于OPF的交流潮流停电模型

考虑到实际电网调度、管理中通过最优潮流（OPF）计算来实现电网的经济效率运行，基于OPF的交流潮流模型在Manchester模型的
基础上进行修改，用
OPF替代了原模型中的交流潮流计算[4]。当交流最优潮流求解不收敛时，采取切负荷的手段直至OPF收敛。

8.
结束语

本文对连锁故障的机理与研究难度做了初步分析，并简要介绍了几种基本的连锁故障停电模型。未来必定需要对连锁故障进行更深入
的研究，并针对性地设计预控措施。

参考文献：
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