基于電氣介數(shù)的電網(wǎng)連鎖故障傳播機制與積極防御分析

冷慶 唐榮

摘要：隨著我國市場經(jīng)濟發(fā)展進程的不斷加快，電力行業(yè)的穩(wěn)定性所發(fā)揮出來的功能價值也越來越明顯。就在電力資源為人們的日常生活帶來便利的同時，也存在著非常大的運行風(fēng)險。而電力所產(chǎn)生的一系列運行風(fēng)險則無時無刻的威脅著人們的生命財產(chǎn)安全。在電力系統(tǒng)中，電網(wǎng)是電力運行過程中的主要載體，因而工作人員對電網(wǎng)連鎖故障的傳播機制和積極防御就顯得尤為重要。文章闡述了電力介數(shù)的理論技術(shù)對電網(wǎng)連鎖故障的傳播機制和積極防御的益處。

關(guān)鍵詞：電氣介數(shù)；電網(wǎng)連鎖故障；傳播機制；積極防御

電網(wǎng)工作人員的專業(yè)技術(shù)是合理利用電力資源的有效保證。然而，隨著經(jīng)濟發(fā)展需求的不斷加快，對現(xiàn)有電力系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)提出了新的要求。電力技術(shù)需求的主要體現(xiàn)是對電氣介數(shù)的電網(wǎng)連鎖故障的預(yù)警和防御。對于這一要求，近幾年我國電力系統(tǒng)與電力企業(yè)在電網(wǎng)連鎖故障的防御問題上存在缺失，這就造成了電力災(zāi)害以及電網(wǎng)事故的頻頻發(fā)生。所以，電網(wǎng)工作人員在對此問題加強重視的同時，還要分析電氣介數(shù)的電網(wǎng)連鎖故障建模的實踐過程。只有對電網(wǎng)連鎖故障發(fā)生的原因有個系統(tǒng)的認識后，才能提高電網(wǎng)專業(yè)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的引用，進而提高電力資源的利用效率。

一、電氣介數(shù)的電網(wǎng)連鎖故障建模實踐

（一） 共性建模

電氣介數(shù)能夠反映和展現(xiàn)出全網(wǎng)潮流傳播的實際占用節(jié)點情況，這與加權(quán)介數(shù)的技術(shù)理論相似。都是通過對占用節(jié)點的亮化作用來體現(xiàn)出全網(wǎng)在潮流傳播方面的價值，并以此價值來思考電氣介數(shù)系統(tǒng)中具有普遍適合性的建模生成。在網(wǎng)絡(luò)中信息數(shù)據(jù)量龐大，這在一定程度上會影響建模的生成。所以，為了降低對建模的影響，要注意控制對節(jié)點被最短路徑所占用的次數(shù)。并根據(jù)電路原理的理論基礎(chǔ)，使電網(wǎng)介數(shù)能夠在所有的路徑中進行傳播。這種共性建模的作用主要表現(xiàn)在兩種情況下，一種是模型的調(diào)整系數(shù)是常數(shù)，而共性模型的獲取方法是正比于當(dāng)前節(jié)點的電網(wǎng)介數(shù)。所以，如果模型的實驗還是不斷的按照比例來調(diào)整，那么就很容易導(dǎo)致調(diào)整狀態(tài)的減小或者是變慢。這在很大程度上增加了線路阻抗調(diào)整次數(shù)，嚴重的影響了調(diào)整速度。另一種是共性建模利用電氣介數(shù)成功代替了加權(quán)介數(shù)，并作為節(jié)點過載退出了運行判斷依據(jù)。與此同時，還增大了線路阻抗，降低了相應(yīng)的傳輸容量。這種建模的物理理論背景更加負荷電力系統(tǒng)的實際應(yīng)用情況。

（二） 算法流程

電氣介數(shù)的故障建模是通過精密的數(shù)學(xué)演算和檢驗來實現(xiàn)的，如果對演算過程的重視度不夠就不能保證其準確性，那么完成的建模就發(fā)揮不出其應(yīng)有的作用。綜上所述，電力系統(tǒng)的連鎖故障的建模過程的數(shù)學(xué)演算流程是以下內(nèi)容。首先，把故障發(fā)生前的系統(tǒng)狀態(tài)設(shè)為W（O），并給出對應(yīng)的α和β。然后再利用公式來計算出各個節(jié)點相應(yīng)的介數(shù)閥值和電氣介數(shù)。其中介數(shù)閥值的運算公式為

式中 是指發(fā)生故障前節(jié)點i的電氣介數(shù)，而 和 是指節(jié)點i的運行閥值和極限閥值。其次，按條件的或者是任意的選擇節(jié)點使其發(fā)生故障，而后將這一故障節(jié)點進行完全移除。并把設(shè)此電力系統(tǒng)的狀態(tài)是W（t），t=1。再次，就是在W（t）的系統(tǒng)狀態(tài)下重新計算各個節(jié)點的電氣介數(shù)。如果各個節(jié)點的電氣介數(shù)都沒有超過電氣介數(shù)的運行閥值，那么電網(wǎng)連鎖故障就會停止運轉(zhuǎn)。還可以通過W（t）對大于電氣介數(shù)閥值的節(jié)點進行一定的調(diào)整，這樣就可以成功的模擬節(jié)點電網(wǎng)連鎖故障的過程。實現(xiàn)了這一輪模擬就可以令t=t+1來進行下一輪模擬。最后，就是對電網(wǎng)連鎖故障出現(xiàn)前后的種種變化進行計算，尤其是對最大傳輸能力以及連通性水平的變化計算，這是評價故障出現(xiàn)嚴重程度的重要衡量因素。

二、電氣介數(shù)的電網(wǎng)連鎖故障傳播機制與積極防御

（一）傳播機制

傳播機制是對電網(wǎng)連鎖故障的發(fā)生過程進行分析的主要方法。傳播機制對于電氣介數(shù)的電網(wǎng)連鎖故障的應(yīng)用主要體現(xiàn)在眾多的故障原因以及不同時間的長短過程上。然而將這些故障表現(xiàn)形式歸類發(fā)現(xiàn)，這些故障都體現(xiàn)在發(fā)電機的停滯或者是供電線路在對連鎖反映的跳閘方面。這兩方面因素或長或短的過程都會導(dǎo)致電氣系統(tǒng)的頻率失穩(wěn)、系統(tǒng)解列以及電壓崩潰等故障的出現(xiàn)。這些故障的發(fā)生原因都是初始故障將引發(fā)的潮流問題大量的轉(zhuǎn)移，使得相鄰繼電保護存在隱性故障或者是線路過載的問題。根據(jù)近幾年頻發(fā)的大停電事故案例，對其發(fā)生前后的數(shù)據(jù)變化進行詳細的技術(shù)分析。進而發(fā)現(xiàn)偶然性的故障引發(fā)了電網(wǎng)相繼短路或中斷，而就是這些偶然故障是構(gòu)成電網(wǎng)大停電故障的途徑。這些電網(wǎng)短路或中斷的的發(fā)生給電網(wǎng)災(zāi)難造成了不同程度的影響，通過詳細的技術(shù)分析可將這些途徑分為五個階段。具體分為快速相繼開斷階段、緩慢相繼開斷階段、雪崩階段、短暫震蕩階段以及漫長恢復(fù)階段。再通過對發(fā)生故障時間的長短過程進行分析可做進一步劃分，這樣就可以把雪崩和短暫震蕩兩個階段去掉。進而把電網(wǎng)連鎖故障的物理變化過程歸結(jié)到緩慢相繼開斷、漫長恢復(fù)以及快速相繼開斷這三階段。最后，再對不同階段故障前后的信息數(shù)據(jù)變化進行細致的分析，以避免日后的電網(wǎng)連鎖故障的發(fā)生。

（二）積極防御

明確了電網(wǎng)連鎖事故的發(fā)生階段及原因，就可以對后續(xù)的故障問題進行有效的預(yù)測。除此之外，還可以通過電氣介數(shù)對電網(wǎng)連鎖故障的發(fā)生原因進行縝密的分析。這樣就可以將眾多問題發(fā)生的因素進行詳細清晰的歸類，有助于防御電網(wǎng)事故的工作人員找到積極防御的工作思路。對于電網(wǎng)連鎖故障的出現(xiàn)，首先工作人員要做的就是對故障的維修和處理。電氣介數(shù)并不能對系統(tǒng)運行閥值的關(guān)鍵節(jié)點進行直接的急停任務(wù)，還需要通過增大支路阻抗的同時減小傳輸容量的手段才能實現(xiàn)對于故障的控制。在此維修的過程中除了利用電氣介數(shù)的技術(shù)理論外，還要考慮到人為因素。

比如，當(dāng)電網(wǎng)連鎖故障的初始階段人為的移除部分的節(jié)點，也是降低剩余節(jié)點在全網(wǎng)中的電氣介數(shù)比重的一項有效措施。因為人為移除也能在一定程度上實現(xiàn)降低電網(wǎng)連鎖的故障影響的目的，進而根解決電力系統(tǒng)解列的事故問題。然而人為的移除節(jié)點需要在兩個前提條件下進行，第一個條件是所移除的節(jié)點自身擔(dān)負的電氣介數(shù)要很小，這樣就不會影響到電力系統(tǒng)的正常運行。所以，所移除的節(jié)點不能是關(guān)鍵性的。第二個條件是所移除的節(jié)點能為其他節(jié)點的電氣介數(shù)帶來很大作用，因為人為移除需要實現(xiàn)最大程度的降低剩余節(jié)點的介數(shù)水平。所以，適當(dāng)?shù)脑黾尤藶橐蛩厥窃鰪婋娋W(wǎng)事故防范的另一措施。這一防御內(nèi)容需要工作人員不斷提高自身的專業(yè)素質(zhì)，如物理理論知識、高數(shù)，這樣才能更好的管理一線的電力施工人員。此外，還要對電氣介數(shù)的運行情況進行定期的監(jiān)督，一旦發(fā)現(xiàn)問題就可以及時的進行解決。

總結(jié)：

總而言之，文章以電氣介數(shù)的電網(wǎng)連鎖故障傳播機制與積極防御作為重點研究對象，提出了傳播機制與積極防御的運作方式。具體解決了不同電氣介數(shù)節(jié)點的失效問題，最大程度的降低了其對電網(wǎng)輸電能力以及電力系統(tǒng)連通性的影響。電網(wǎng)連鎖故障的產(chǎn)生原因是單一元件所引發(fā)的一系列連鎖問題。而對于電力災(zāi)難事故的發(fā)生問題，只有通過電網(wǎng)相應(yīng)技術(shù)的保護以及傳播體質(zhì)的完善來保證。除此之外，人力移除節(jié)點也是使電網(wǎng)連鎖故障運行安全的因素之一。

參考文獻：

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