電力系統(tǒng)臨界相變的區(qū)域空間預(yù)警信號(hào)研究.pdf

1、近年來，世界范圍內(nèi)發(fā)生的電力系統(tǒng)大停電事故給社會(huì)穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成了巨大的影響，而大停電事故通常都是由連鎖故障造成的。隨著故障的連鎖發(fā)生，潮流發(fā)生大范圍轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)元件承擔(dān)的負(fù)荷不斷增加，使得電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)趨向于某個(gè)臨界狀態(tài)。在臨界態(tài)，控制參數(shù)或系統(tǒng)應(yīng)力的微小變化都可能導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生臨界相變，引發(fā)災(zāi)難性的事故。為保證電網(wǎng)運(yùn)行可靠性，避免臨界相變給系統(tǒng)帶來災(zāi)難性的影響，開展電力系統(tǒng)臨界相變預(yù)警信號(hào)研究十分必要。
　　目前大部分

2、學(xué)者從時(shí)間維度上研究電力系統(tǒng)臨界相變的預(yù)警信號(hào)。在時(shí)間維度上計(jì)算預(yù)警信號(hào)需要一定長(zhǎng)度的時(shí)間序列數(shù)據(jù)，而時(shí)間序列數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)檢測(cè)可能使得運(yùn)行人員在臨界相變前沒有足夠的時(shí)間對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行操作。本文從空間維度出發(fā)，提出電力系統(tǒng)臨界相變的預(yù)警信號(hào)，對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)入臨界狀態(tài)進(jìn)行預(yù)警。
　　首先，本文詳細(xì)介紹了復(fù)雜系統(tǒng)臨界相變的概念，一階相變與二階相變的區(qū)別，以及臨界相變成因。指出復(fù)雜系統(tǒng)發(fā)生臨界相變主要有兩方面的因素：網(wǎng)絡(luò)的連通性和網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)性。<

3、br>　　然后，提出了一組電力系統(tǒng)臨界相變空間預(yù)警信號(hào)：空間自相關(guān)和空間變異系數(shù)，并將空間維度的預(yù)警信號(hào)與時(shí)間維度的預(yù)警信號(hào)相結(jié)合，提出時(shí)空預(yù)警信號(hào)?；诳臻g自相關(guān)理論中 Moran’s I系數(shù)設(shè)計(jì)了兩種空間權(quán)重矩陣：基于線路相鄰的空間權(quán)重矩陣和基于PTDF的空間權(quán)重矩陣。基于OPA模型仿真數(shù)據(jù)，考慮系統(tǒng)升級(jí)（發(fā)電機(jī)擴(kuò)容和線路改造）的長(zhǎng)期過程，建立電力系統(tǒng)臨界相變預(yù)警信號(hào)仿真模型。以IEEE118節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)為例，驗(yàn)證分析了論文提出的臨界相

4、變空間預(yù)警信號(hào)和時(shí)空預(yù)警信號(hào)的有效性及兩種空間權(quán)重矩陣對(duì)預(yù)警信號(hào)有效性的影響。
　　最后，不考慮系統(tǒng)輸電線路與發(fā)電容量的“增長(zhǎng)”，在基礎(chǔ)負(fù)荷下，進(jìn)行基于電氣介數(shù)的線路移除，模擬電力系統(tǒng)臨界度的變化?；谶B鎖故障的特點(diǎn)，建立電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)指標(biāo)：EENS；從網(wǎng)絡(luò)連通性和異構(gòu)性兩方面建立電力系統(tǒng)臨界相變成因分析指標(biāo)：代數(shù)連通度、加權(quán)網(wǎng)絡(luò)均衡熵。以IEEE30節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)為例分析了系統(tǒng)不同臨界度情況下所構(gòu)建的空間預(yù)警指標(biāo)的變化以及臨界相變成