基于复杂系统脆性理论电网连锁故障预警模型研究

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1、ClassifiedIndex：TM73U．D．C：621．3DissertationfortheDoctoralDegreeinEngineeringResearchonEarlyWarningModelofCascadingFailureforPowerGridBasedonBrittlenessTheoryofComplexSystemCandidate：Supervisor：AcademicDegreeAppliedfor：Speciality：School：DateofDefence：WangJiamingP

2、rof．LiuWenyingDoctorofEngineeringPowerSystemandItsAutiomationSchoolofElectricalandElectronicEngineeringJune，2013Degree-·Conferring—·Institution：NorthChinaElectricPowerUniversity华北电力大学博士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的博士学位论文《基于复杂系统脆性理论的电网连锁故障预警模型研究》，是本人在导师指导下，在华北电力大学攻读博士学位

3、期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签名：即乞叩日期：刀p年办名目华北电力大学博士学位论文使用授权书《基于复杂系统脆性理论的电网连锁故障预警模型研究》系本人在华北电力大学攻读博士学位期间在导师指导下完成的博士学位论文。本论文的研究成果归华北电力大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解华北电力大学关于保存、使用学位论文的规定，同

4、意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅，学校可以为存在馆际合作关系的兄弟高校用户提供文献传递服务和交换服务。本人授权华北电力大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于(请在以上相应方框内打“√”)：保密口，在年解密后适用本授权书不保密∥作者签名：易丁砷导师繇列屯毖日期：沙胁乡月彳Pt日期：≯／；年6月编摘要摘要随着新能源发电的快速发展和电网互联程度的加深，电网结构日益复杂，运行方式更加多变，电网的安全稳定运行受到前所未有的威胁，局部扰动的

5、传播速度提高，影响范围扩大。区域电网在一定条件下，可能会受到附近电网事故的影响而发生连锁故障，其后果往往是造成大面积停电事故甚至整个电网的崩溃，给社会经济和国民生活带来巨大损失。因此，有效地对电力系统连锁故障进行预警并采取控制措施是避免大停电事故的关键。复杂系统脆性理论是分析电网连锁性故障起因、发生和发展过程的一种全新的方法，它用系统的眼光从整体网络的角度对电力系统连锁故障进行研究，尽可能地保证电力系统脆性不被频繁地激发导致大停电事故。在此背景下，本文针对基于复杂系统脆性理论的电网连锁故障预警模型展开研究，主要工作归纳

6、如下：引入复杂系统脆性理论，详细阐述复杂系统脆性及其相关概念的定义，给出复杂系统脆性的特性分析，阐释了电力系统的脆性和激发条件，为研究电力系统连锁故障的预警模型提供理论工具。从复杂系统脆性的角度出发，提出了电网连锁故障脆性源辨识方法。该方法从电网元件脆性关联及系统熵增两方面阐释了连锁故障的演化机理，并提出了元件脆性度和脆性风险熵指标，前者用来确定连锁故障的初始故障，后者用来衡量连锁故障各个阶段对电网运行状态及负荷损失造成的影响。同时，该方法还给出了判定电网薄弱环节的具体流程。该方法用来快速辨识脆性源，既大大减小计算量，

7、又使连锁故障预警的目标更加简单明确。充分考虑连锁故障过程中的不确定因素及故障演化过程中元件的脆性关联度，建立了连锁故障脆性基元的模糊综合评估模型。该模型根据连锁故障脆性基元影响因素的量化评估值计算脆性基元的发生概率，采用严重度指标从系统暂态稳定性和负荷损失两方面评估脆性基元的严重程度，最后应用模糊综合评估方法对脆性基元的风险进行评估和等级划分，并结合风险等级的释义为连锁故障预警奠定基础。结合电网脆性源辨识和脆性基元模糊综合评估，并考虑恶劣天气对电网脆性的影响及其发生后输电线路的故障率，建立了基于复杂系统脆性理论的连锁故

8、障预警模型。该模型能够快速地、有效地预警不同风险等级的脆性基元，为调度员调整系统运行方式、平衡电网潮流分布等决策提供直观的依据。华北电力人学博士学位论文鉴于无法掌握连锁故障各个阶段的事故状态信息，建立了基于不完全信息下复杂电网连锁故障多阶段对策防御模型。该模型提出了事故状态指标用来衡量不完全信息情况下连锁故障对电网的影响，同时赋予