复杂电网连锁故障模型评述

基于通信网络环境下的复杂电力系统连锁故障探究摘要：自从我国实行改革开放以来，随着我国市场经济发展速度的加快，科学技术的发展和人们生活水平和质量的提高，各行各业对于用电的需求大幅增加，电力企业只有不断改进电力系统，对电力系统的故障进行预防和及时维修处理，才能适应社会发展的需要。

本文通过对通信网络中的电力系统的概念、组成、特点等的介绍，对通信网络环境下电力系统的现状分析，并对通信网络中电力系统连锁故障进行陈述，提出相关应对措施，以促进我国电力系统的建设以及我国经济事业的蓬勃发展。

关键词：通信网络；电力系统；连锁故障中图分类号：tm711随着电力系统在通信网络当中的应用与普及，电力系统越来越复杂，系统运行时的不稳定性也随之增加。

因此，通信网络中的复杂电力系统出现故障将会给人们日常生产和生活带来诸多不便，不仅存在着潜在的危险，也容易引发事故。

基于上述原因，对通信网络环境下的复杂电力系统连锁故障进行探究，从而保证通信网络中的电力系统的正常平稳运行，对于保障我国居民、企业和国家机关等的正常通信、保障社会公共安全和利益、促进社会平稳快速发展等方面有着重要意义。

1通信网络环境下的电力系统概述1.1通信网络中的电力系统概念电力系统是指由发电、输电、变电、配电以及用电等环节组成的电能生产与消费系统，将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能，再经输电、变电系统和配电系统将电能供应到各用户手中[1]。

将这种电力系统与通信网络相结合，实现为满足用户对信息数据的接收与传达目的而运行的电力系统，称为电力通信系统。

1.2现状分析目前，电力通信系统的发展较为迅速，为了保障电力系统的顺畅稳定的运行，就必须保证电力通信网络的正常运作，因为越来越多的电力系统信息业务需要通过电力通信网络来完成传递和交换，由此可见电力通信网络是保证电力系统正常、可靠、稳定、安全运行的必要条件。

为了使电力系统能够正常的发电、供电以及科学地分配电能，保障电能的质量，能够对系统的故障进行充足的预防和及时的处理，因此，建立一个同步管理调度并相互适应的通信系统是解决以上问题的关键所在。

《极端灾害下考虑连锁故障的电力系统弹性评估研究》篇一一、引言随着全球气候变化的影响，极端灾害如台风、暴雨、地震等频繁发生，对电力系统的稳定运行带来了巨大的挑战。

在极端灾害环境下，电力系统的连锁故障往往会导致大面积停电，给社会、经济和人民生活带来严重的影响。

因此，评估电力系统的弹性能力，特别是在极端灾害下的连锁故障应对能力，已成为电力系统研究和发展的重要方向。

本文旨在探讨极端灾害下考虑连锁故障的电力系统弹性评估方法及其应用。

二、电力系统的连锁故障及其影响电力系统的连锁故障是指在某一组件失效后，系统内其他组件相继发生失效，形成恶性循环的连锁反应，最终导致大范围的电力中断。

这种连锁反应在极端灾害条件下尤为明显，不仅会导致供电的持续中断，还可能对系统中的其他设备造成进一步的损害。

因此，研究电力系统在极端灾害下的连锁故障及其影响，对于提高电力系统的弹性和可靠性具有重要意义。

三、电力系统弹性评估的必要性电力系统的弹性是指系统在受到外部干扰后能够快速恢复稳定运行的能力。

在极端灾害下，电力系统的弹性直接决定了其能否在短时间内恢复正常供电。

因此，对电力系统进行弹性评估，不仅有助于了解系统在极端灾害下的抗干扰能力，还能为电力系统的优化和改进提供依据。

四、考虑连锁故障的电力系统弹性评估方法为了更准确地评估电力系统的弹性能力，我们需要考虑连锁故障的影响。

具体而言，可以从以下几个方面进行评估：1. 构建仿真模型：通过建立详细的电力系统模型，模拟极端灾害下的各种场景，包括不同强度的风、雨、地震等自然灾害。

2. 识别关键组件：通过分析电力系统的结构和功能，找出系统中的关键组件，如关键线路、关键节点等。

这些组件的失效往往会导致连锁故障的发生。

3. 评估连锁故障的影响：通过仿真分析，评估连锁故障对电力系统的影响程度和范围。

这包括对系统内各组件的失效概率、失效后果以及恢复时间等进行综合评估。

4. 计算系统弹性指标：根据仿真结果和评估结果，计算电力系统的弹性指标。

多源电力系统连锁故障建模与评估分析
胡福年;陈灵娟;陈军
【期刊名称】《控制工程》
【年(卷),期】2024(31)3
【摘要】双碳目标下可再生能源占比逐步提升,给电力系统稳定运行带来了巨大挑战。

基于此,借鉴复杂网络理论,融合电力系统随机潮流和金融领域风险价值理论,构建一种含高比例可再生能源的电力系统连锁故障模型,分析高比例可再生能源对电力系统连锁故障的影响程度。

从局部、全局和潮流特性3个方面分别提出电气度中心性、电气介数中心性和加权电网潮流转移熵指标来辨识电网中的脆弱节点,分析其在连锁故障演化进程中的作用,并以节点损耗率、线路损耗率和功率损耗率为指标分别对含高比例可再生能源的电力系统在随机和蓄意攻击下的鲁棒性进行评估分析,以改进IEEE39节点系统为例对所提方法进行仿真分析,验证其可行性和有效性。

【总页数】8页(P425-432)
【作者】胡福年;陈灵娟;陈军
【作者单位】江苏师范大学电气工程及自动化学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP711
【相关文献】
1.考虑继电保护隐性故障的电力系统连锁故障风险评估
2.台风灾害下考虑连锁故障的电力系统弹性评估
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基于复杂网络理论的电力系统级联故障分析电力系统是现代社会中不可或缺的基础设施之一。

然而，随着电力系统规模的不断扩大和复杂度的不断增加，电力系统的可靠性和稳定性也面临着越来越严峻的挑战。

特别是在电力系统级联故障事件中，由于复杂性和非线性特性，往往会引发电网大面积的瘫痪，给经济和社会带来极大的损失和影响。

因此，对电力系统级联故障的研究和预防具有非常重要的现实意义。

随着复杂网络理论的不断发展和应用，越来越多的学者开始将其运用于电力系统级联故障的研究中。

复杂网络理论可以描述节点之间的连通性，以及节点之间的交互关系。

将该理论引入到电力系统研究中，可以将节点看作电力系统中的各种元件（如变压器、发电机等），将节点之间的连接看作电力系统中的电力传输线路。

因此，可以将电力系统抽象成一个复杂网络，利用复杂网络理论研究电力系统级联故障的发展过程和产生机制。

基于复杂网络理论的电力系统级联故障分析主要包括两个方面：一是分析电力系统的网络拓扑结构，确定系统中的重要节点。

二是利用复杂网络模型研究电力系统的动力学行为，分析故障的传播和扩散过程。

关于电力系统拓扑结构的研究，可以通过复杂网络中的中心度指标将电力系统中的各种元件进行分类，确定哪些元件是网络中的重要节点。

中心度指标包括度中心度、介数中心度、接近中心度等多个指标，可以从不同维度对网络中的节点进行评价和排序，找出网络中的关键节点。

另外，复杂网络理论还为电力系统级联故障的动态行为提供了一种新的分析方法。

目前，常用的电力系统动态行为模型有四阶段、五阶段和六阶段等多个模型。

采用复杂网络理论，可以基于电力系统的拓扑结构建立相应的网络模型，并通过网络中的动态行为来研究故障的传播和扩散过程。

总的来说，基于复杂网络理论的电力系统级联故障分析方法具有以下优点：一是可以全面、系统地分析电力系统的网络拓扑结构，找出网络中的关键节点；二是可以描述电力系统中各元件的状态演化过程，分析故障的传播和扩散机制；三是可以为电力系统的运行管理提供提供科学合理的决策依据，减少级联故障的发生和扩散。

复杂电网级联失效模型综述摘要:电力网络是人工创造的复杂网络之一，担负着将电能从发电机节点输送至负荷节点的任务，而且电网是一类耦合方式多样，具有复杂的层次结构和多时间尺度等特性。

个别元件往往会造成电网发生级联失效，导致整体网络崩溃，带来巨大的损失。

本文主要对电网失效模型进行总结，主要包括容量负载模型、基于直流潮流的OPA模型、基于负荷转移的CASCADE模型和非线性容量负载模型，理论结果可为解决实际电网建设提供理论依据和合理的保护策略。

关键词：复杂网络,级联失效,动力学模型0 引言复杂网络理论已成为复杂系统与复杂性科学重要的研究工具与方法，并被广泛地应用于各个领域，包括社会经济、交通电力及生命科学等。

随着信息和网络技术的快速发展，现代社会对各类网络系统的依赖日益加深。

而且，实际中的网络并不总是稳定的，一个节点或连边的失效往往会对多个其它元素造成影响，使得它们失效，这些新节点的失效同样地又可能使得更多其它节点失效,最终导致大规模的故障，这种现象叫做级联失效。

过去十几年,大规模电网连锁停电事故频繁发生，2003年8月，美国及加拿大出现的严重停电事故，因为少量输电线的故障导致了大范围的停电事故；2012年印度三大电网先后出现故障，造成印度北部、东北部地区电网全面崩溃，这些突发事件造成了大规模的灾难性后果，大停电事故会造成社会经济的极大损失，也会对个人生活产生影响，大停电的主要演变形式是以故障蔓延为特征的级联失效，电网从单一故障演变为多次故障，最终可能导致整个电网崩溃。

因此，学者致力于研究级联失效原理并构建相应模型，以减少级联失效带来的损害。

本文主要总结了Motter和Lai最早提出的容量负载模型[1]，Dobson等提出直流潮流OPA模型[2]、和CASCADE连锁故障模型[4,5],非线性容量负载模型[6]。

1 容量负载模型（ML模型）Motter和Lai假设电网中节点的初始负载和容量呈线性关系，得到以下模型：（1）其中为容量；为负载；a为公差参数，表示节点负荷变化时引起的抗干扰能力的变化，a值越小，负载攻击对电网损害越大。

基于复杂网络理论的连锁故障建模与预防研究复杂网络连锁故障是一种时常发生在基础设施网络上的动力学现象,尤其是近年来发生在复杂电网中的大规模停电事故,给社会经济和人们生活带来了巨大的损失和影响。

因此,复杂电网连锁故障分析与预防已经引起了电力工作者的高度重视,并且已经成为一个亟待解决的问题。

为了克服过于注重个体动态特性的传统安全分析方法在揭示复杂电网整体动态行为上的缺陷,从系统论和整体论角度出发的系统科学理论与方法为揭示连锁故障的全局动态行为提供了新的研究思路。

复杂网络理论是系统科学中的重要分支之一,从网络拓扑的视角研究网络结构与网络功能之间存在的密切关系。

根据复杂电网的拓扑连接关系,建立相应的电力网络拓扑模型,并依此构建适合复杂电网连锁性停电事故分析的连锁故障模型,以探讨发生在电力系统中的连锁故障动力学特性,继而提出复杂电网连锁故障预防策略是抑制连锁故障传播以提高电力系统安全性的一种有力途径。

为此,本论文从复杂网络的视角出发,考虑电力网络所具有的特殊电气特性以及节点重要性对复杂电网连锁故障动力学行为影响上存在的差异,重点研究了复杂电网重要节点的识别算法以及连锁故障的建模过程,并进一步提出了连锁故障预防模型。

本论文的具体研究工作如下：1、复杂电网拓扑特性分析。

基于复杂网络理论分析网络的动力学性质主要是从构成网络骨架的节点和连边入手,研究网络拓扑对网络功能的影响。

该方法有别于传统电力系统分析,因此本文着重探讨了这两种分析方法之间存在的区别与联系。

进一步地,介绍了复杂电网的基本建模方法并依此构建了复杂网络拓扑模型,分析了复杂电网拓扑统计特性以及其与连锁故障动力学行为之间存在的复杂的关系。

2、复杂网络节点重要性识别算法研究。

根据网络拓扑结构的统计参量,首先提出了一种考虑节点对之间存在相互依赖关系的关联度中心性指标,并在其基础上提出了一种基于信息熵的多属性节点重要识别算法；进一步地,建立了考虑复杂电网自身电气特性的节点重要度评价指标,并依此提出了一种基于基尼系数的多属性节点重要度识别算法。

复杂网络理论的电网连锁故障分析评估快速发展的电力系统在现代社会中发挥着重要的作用。

然而，电力系统也面临着故障、事故等种种问题。

为了能够更好的解决这些问题，复杂网络理论在电力系统中被广泛应用，用于电网连锁故障分析评估。

本报告将介绍复杂网络理论在电力系统故障分析评估中的应用。

一、复杂网络理论的基本理念复杂网络理论是一种研究各种复杂现象的分析工具，其基本理念是将一个大型或复杂系统转化成一个由节点和边组成的网络。

其中，节点表示系统中的元素或者个体，边则表示它们之间的相互作用或关系。

这种方法可以帮助我们更好的理解和描述复杂系统中的各种网络特征。

二、电力系统的网络模型电力系统是一个由节点和线路构成的图形模型，其中节点表示发电机、变压器、负载和交换站等设施，线路则表示连接它们之间的电气传输介质，例如电缆或导线。

三、复杂网络理论在电力系统的应用复杂网络理论可以帮助我们更好地分析电力系统中的故障及其后果。

以电网连锁故障为例，考虑电力系统中一个节点出现故障，它可能会影响周围的节点，从而导致更进一步的故障。

这种连锁反应可以形成一个复杂的网络拓扑，它是一个典型的复杂网络。

复杂网络理论可以帮助我们使用基本的网络指标，如度、聚集系数和介数，来分析电力系统中的故障传播。

例如，度可以用来判定节点在网络中的重要程度，而聚集系数可以用来衡量网络中的整体连接程度。

介数则可以度量一个节点在网路中的传播能力。

这些指标的应用可以帮助我们评估节点的风险和网络的稳定性。

除了基本的网络指标，复杂网络理论还可以用于构建网络模型或仿真模型，以帮助我们更好地理解和预测电力系统中的连锁故障。

例如，我们可以使用复杂网络模型来模拟电力系统中的各个节点和线路，从而验证分析其稳定性。

这种方法可以在实验室中进行，以便更好地理解和预测实际电力系统中可能出现的问题。

四、结论在复杂的电力系统中，复杂网络理论可以帮助我们更好地分析和评估连锁故障问题。

基于网络指标、模型和仿真模型，它可以帮助我们更好地理解电力系统中的复杂特征，从而更好地预测和管理可能的风险。

电网连锁故障评估方法综述摘要：近年来全球范围内发生了多起由连锁故障引发的大面积停电事件，引起了研究人员的高度重视。

本文根据国内外研究现状，将连锁故障研究方法分为模式搜索法、基于复杂系统理论和基于电力系统理论的方法、以及风险评估法。

对各种评估方法的实现手段和优缺点进行了详细的分析，并指出建立符合电网实际的连锁故障评估方法可为电网规划、运行和维护等工作提供相应的技术支持。

关键词：电力系统；连锁故障；评估方法1 引言随着坚强智能电网的兴建，电网已经成为世界上最复杂的人工网络之一。

电网的复杂性，一方面提高了电网的运行效率，另一方面也增加了电网运行的不确定性。

同时，电网扰动波及的范围更广，事故的后果也更加严重[1]。

因此，根据我国电网的现状和发展前景，考虑到连锁故障带来的严重后果，保证大规模互联电网的安全、稳定和经济运行是一个重大而迫切的问题，必须作为重大战略问题来解决。

韶关电网作为广东电网的重要组成部分，承担着韶关市7县3区，88.5万用户的电力供应。

对于日益壮大的韶关电网，其运行安全可靠性直接关系到韶关的经济发展和社会稳定。

因此，如何使韶关电网在连锁故障发生时快速决策，保护重点环节，使停电时间和范围都降到最低是我们迫切需要关注的问题。

2 连锁故障研究方法由于近年来世界范围内先后发生了多起由连锁故障引发的大面积停电事件，引起了国内外学者的广泛关注。

目前，连锁故障的研究包括传统模拟其物理过程的模式搜索法[2]、基于复杂系统理论[3-5]和基于电力系统理论[6-8]的方法，以及基于连锁故障过程的风险评估法[9-10]。

3.1 模式搜索法模式搜索法通过建立符合电网实际物理过程的模型和算法对电网中连锁故障的各主要事件，包括初始扰动的发生、电网电气量的变化以及继电保护装置的动作等行为进行仿真模拟，以此来寻找电网最可能的连锁故障传播和演化路径，主要可分为解析法和随机模拟法两大类[2]。

其中，解析法不适合处理连续参数及由不确定性因素引起的连锁故障问题；随机模拟基于蒙特卡洛概率抽样算法，综合考虑了连锁故障事件的不确定性，为搜索到所有的故障模式，相应的时间耗费随着剧增，且对长时间的保护动作特性模拟不够。

2008年8月Power System Technology Aug. 2008 文章编号：1000-3673（2008）15-0041-06 中图分类号：TM711 文献标识码：A 学科代码：470·4054电网连锁故障的概率分析模型及风险评估邓慧琼1，艾欣1，余洋洋1，张艳1，刘昊2（1．华北电力大学电气与电子工程学院，北京市昌平区102206；2．北京电力公司调度通信中心，北京市西城区100031）Probability Analysis Model and Risk Assessment of Power System Cascading Failure DENG Hui-qiong1，AI Xin1，YU Yang-yang1，ZHANG Yan1，LIU Hao2（1．School of Electrical and Electronic Engineering，North China Electric Power University，Changping District，Beijing 102206，China；2．Dispatching and Communication Center，Beijing Electric Power Corporation，Xicheng District，Beijing 100031，China）ABSTRACT:According to physical process during the occurrence and development of cascading failure and combining with the probabilistic characters of various stages of the event, a probabilistic analysis method for power network cascading failure is established by which the detailed probabilistic description to various links of cascading failure can be conducted. By means of simulating cascading failure process, the indices such as voltage out of limit and occurrence of isolated load etc. are adopted to perform risk assessment of cascading failure to find the vulnerable spot of power system. Applying the simulation and risk assessment software for power system cascading failure, which is programmed based on the above-mentioned theory, to IEEE 39-bus test system, the reasonableness of the proposed probabilistic analysis model and risk assessment method is validated.KEY WORDS: power system；cascading failure；probability analysis；risk assessment摘要：按照连锁故障发生、发展的物理过程，并结合各个阶段事件的概率特点，建立了一种电网连锁故障的概率分析方法，对连锁故障的各个环节进行了详细的概率描述。

基于风险评估的电力系统连锁故障协调控制模型在电力系统中，连锁故障是一个极其重要的问题。

一旦发生连锁故障，可能会引发整个电力系统的崩溃，导致严重的灾难。

如何建立一种有效的连锁故障协调控制模型成为了电力系统领域的研究热点之一。

而基于风险评估的方法，为建立这样的模型提供了可行的思路。

一、风险评估在电力系统中的重要性电力系统是一个复杂的大型系统，包括发电、输电和配电等环节。

在这个系统中，各种设备和元件都可能存在故障风险，而这些风险的存在可能会对整个系统的运行造成严重影响。

对电力系统中各种潜在风险进行评估和分析，是保障电力系统安全稳定运行的关键一环。

针对连锁故障这一特殊情况，风险评估的重要性更为凸显。

因为一旦出现连锁故障，可能会引发系统大范围的瘫痪，造成巨大的经济损失和社会影响。

基于风险评估的连锁故障协调控制模型，不仅可以帮助系统管理人员预测和识别潜在的风险，还可以指导他们采取相应的措施，以降低系统发生连锁故障的可能性。

二、基于风险评估的连锁故障协调控制模型的建立1. 风险评估的原理及方法风险评估是一种系统性的方法，用于识别和分析潜在风险，评估其可能造成的影响，并确定相应的应对措施。

在电力系统中，风险评估通常包括以下几个步骤：- 对系统中各种设备和元件进行全面的调查和分析，了解其可能存在的故障风险。

- 对这些风险进行定量或定性的评估，确定其可能造成的影响和概率。

- 根据评估结果，制定相应的风险管理措施，以降低系统发生连锁故障的可能性。

2. 连锁故障协调控制模型的建立建立基于风险评估的连锁故障协调控制模型，需要考虑到系统中各种不同类型设备之间的协调性，以及在故障发生时的应对措施。

为此，可以从以下几个方面来建立这样的模型：- 对电力系统中各种可能引发连锁故障的设备进行风险评估，确定其在系统中的重要性和可能存在的故障风险。

- 建立一套连锁故障协调控制的策略和算法，以保证在故障发生时，系统能够迅速反应，并采取适当的措施，以最大程度地降低连锁故障对系统的影响。

输电系统连锁故障的运行风险评估算法
随着风电、太阳能，水电和核电等可再生能源的发展，大容量输电系统中的负荷变化变得越来越大，输电网络也面临着越来越大的运行风险。

输电系统的安全稳定、可靠性是保障社会经济发展、安全可靠运行的重要保障。

因此，在保证输电系统安全稳定运行的前提下，分析和研究输电系统连锁故障的运行风险，并对其进行评估，以及相关的技术措施的推荐，保障输电系统的安全稳定。

输电系统的连锁故障评估分析是面向输电系统安全评估的基础工作，目的在于分析输电系统中可能发生的复杂故障并进行风险评估。

因此，有效地评估输电系统的连锁故障，是研究输电系统安全可靠性运行的基础。

输电系统的连锁故障评估算法主要包括：识别主要失效模式和组态，识别准确失效路径及变电站状态，构建失效模式概率变量，建立失效风险评估模型，确定风险评估结果的可靠性，量化风险评估参数，推导具体故障对系统的影响，构建失效风险控制模型，通过失效风险控制分析，实现安全可靠性最优化。

此外，输电系统中出现的连锁故障评估还需要考虑由系统变电站构建的模型，装备设备状态下更新事故模型，计算服务层状态机和发电机属性数据库等内容，从而形成完整的输电系统连锁故障评估算法。

输电系统连锁故障评估算法的有效实施，可以为输电系统安全稳定运行提供必要的保障，实施有效的故障预报，降低风险，提高输电系统的安全性和可靠性。

基于复杂系统脆性理论的电网连锁故障预警模型探究摘要：近年来，电力系统的连锁故障事件频繁发生，给电网的稳定运行和电力供应带来了严峻恐吓。

针对这一问题，本文基于复杂系统脆性理论，对电网连锁故障预警模型展开探究。

起首，通过对电网故障样本数据的分析，建立了电网的脆性参数模型，从而quantitative分析了电网的脆弱性。

然后，依据脆性参数模型，提出了基于复杂网络的电网连锁故障预警模型，并接受改进的遗传算法对该模型进行求解。

最后，通过实际电网数据的仿真试验，验证了本文所提出的预警模型的有效性和准确性。

关键词：复杂系统，脆性理论，连锁故障，预警模型1. 引言电力系统作为一个巨大而复杂的系统，由各种电力设备、线路和变电站组成，其合理运行对于正常的电力供应至关重要。

然而，在电网运行过程中，由于各种原因，如设备故障、线路过载、短路等，电力系统可能发生连锁故障，导致系统崩溃和电力供应中断。

2. 复杂系统脆性理论复杂系统脆性理论是对系统脆性的器量和分析进行探究的理论框架。

在复杂系统中，各个组成部分之间存在着复杂的互相作用干系，当系统的一个或多个组成部分受到扰动时，可能会引发整个系统的连锁反应。

因此，通过探究复杂系统的脆弱性，可以猜测和防范系统的连锁故障事件。

3. 电网脆性参数模型在电网连锁故障预警探究中，起首需要建立电网的脆性参数模型，从而quantitative分析电网的脆弱性程度。

电网的脆性参数包括电力设备的可靠性、线路的阻抗、节点的重要性等指标。

通过对电网故障样本数据的分析，可以得到这些脆性参数的数值表达式。

4. 基于复杂网络的电网连锁故障预警模型基于建立的电网脆性参数模型，本文提出了基于复杂网络的电网连锁故障预警模型。

该模型将电网看作一个复杂网络，节点表示电网的各个部分，边表示它们之间的互相干系。

通过对电网连锁故障数据的分析，得到了电网的拓扑结构。

然后，依据节点的重要性和边的强度，计算了每个节点的脆弱性指数。