基于電氣介數的電網連鎖故障傳播機制與積極防御分析

冷慶 唐榮

摘要：隨著我國市場經濟發展進程的不斷加快，電力行業的穩定性所發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險。而電力所產生的一系列運行風險則無時無刻的威脅著人們的生命財產安全。在電力系統中，電網是電力運行過程中的主要載體，因而工作人員對電網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的理論技術對電網連鎖故障的傳播機制和積極防御的益處。

關鍵詞：電氣介數；電網連鎖故障；傳播機制；積極防御

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

一、電氣介數的電網連鎖故障建模實踐

（一） 共性建模

電氣介數能夠反映和展現出全網潮流傳播的實際占用節點情況，這與加權介數的技術理論相似。都是通過對占用節點的亮化作用來體現出全網在潮流傳播方面的價值，并以此價值來思考電氣介數系統中具有普遍適合性的建模生成。在網絡中信息數據量龐大，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，要注意控制對節點被最短路徑所占用的次數。并根據電路原理的理論基礎，使電網介數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在兩種情況下，一種是模型的調整系數是常數，而共性模型的獲取方法是正比于當前節點的電網介數。所以，如果模型的實驗還是不斷的按照比例來調整，那么就很容易導致調整狀態的減小或者是變慢。這在很大程度上增加了線路阻抗調整次數，嚴重的影響了調整速度。另一種是共性建模利用電氣介數成功代替了加權介數，并作為節點過載退出了運行判斷依據。與此同時，還增大了線路阻抗，降低了相應的傳輸容量。這種建模的物理理論背景更加負荷電力系統的實際應用情況。

（二） 算法流程

電氣介數的故障建模是通過精密的數學演算和檢驗來實現的，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揮不出其應有的作用。綜上所述，電力系統的連鎖故障的建模過程的數學演算流程是以下內容。首先，把故障發生前的系統狀態設為W（O），并給出對應的α和β。然后再利用公式來計算出各個節點相應的介數閥值和電氣介數。其中介數閥值的運算公式為

式中 是指發生故障前節點i的電氣介數，而 和 是指節點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點使其發生故障，而后將這一故障節點進行完全移除。并把設此電力系統的狀態是W（t），t=1。再次，就是在W（t）的系統狀態下重新計算各個節點的電氣介數。如果各個節點的電氣介數都沒有超過電氣介數的運行閥值，那么電網連鎖故障就會停止運轉。還可以通過W（t）對大于電氣介數閥值的節點進行一定的調整，這樣就可以成功的模擬節點電網連鎖故障的過程。實現了這一輪模擬就可以令t=t+1來進行下一輪模擬。最后，就是對電網連鎖故障出現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，這是評價故障出現嚴重程度的重要衡量因素。

二、電氣介數的電網連鎖故障傳播機制與積極防御

（一）傳播機制

傳播機制是對電網連鎖故障的發生過程進行分析的主要方法。傳播機制對于電氣介數的電網連鎖故障的應用主要體現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形式歸類發現，這些故障都體現在發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致電氣系統的頻率失穩、系統解列以及電壓崩潰等故障的出現。這些故障的發生原因都是初始故障將引發的潮流問題大量的轉移，使得相鄰繼電保護存在隱性故障或者是線路過載的問題。根據近幾年頻發的大停電事故案例，對其發生前后的數據變化進行詳細的技術分析。進而發現偶然性的故障引發了電網相繼短路或中斷，而就是這些偶然故障是構成電網大停電故障的途徑。這些電網短路或中斷的的發生給電網災難造成了不同程度的影響，通過詳細的技術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階段。再通過對發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。進而把電網連鎖故障的物理變化過程歸結到緩慢相繼開斷、漫長恢復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據變化進行細致的分析，以避免日后的電網連鎖故障的發生。

（二）積極防御

明確了電網連鎖事故的發生階段及原因，就可以對后續的故障問題進行有效的預測。除此之外，還可以通過電氣介數對電網連鎖故障的發生原因進行縝密的分析。這樣就可以將眾多問題發生的因素進行詳細清晰的歸類，有助于防御電網事故的工作人員找到積極防御的工作思路。對于電網連鎖故障的出現，首先工作人員要做的就是對故障的維修和處理。電氣介數并不能對系統運行閥值的關鍵節點進行直接的急停任務，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對于故障的控制。在此維修的過程中除了利用電氣介數的技術理論外，還要考慮到人為因素。

比如，當電網連鎖故障的初始階段人為的移除部分的節點，也是降低剩余節點在全網中的電氣介數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降低電網連鎖的故障影響的目的，進而根解決電力系統解列的事故問題。然而人為的移除節點需要在兩個前提條件下進行，第一個條件是所移除的節點自身擔負的電氣介數要很小，這樣就不會影響到電力系統的正常運行。所以，所移除的節點不能是關鍵性的。第二個條件是所移除的節點能為其他節點的電氣介數帶來很大作用，因為人為移除需要實現最大程度的降低剩余節點的介數水平。所以，適當的增加人為因素是增強電網事故防范的另一措施。這一防御內容需要工作人員不斷提高自身的專業素質，如物理理論知識、高數，這樣才能更好的管理一線的電力施工人員。此外，還要對電氣介數的運行情況進行定期的監督，一旦發現問題就可以及時的進行解決。

總結：

總而言之，文章以電氣介數的電網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節點的失效問題，最大程度的降低了其對電網輸電能力以及電力系統連通性的影響。電網連鎖故障的產生原因是單一元件所引發的一系列連鎖問題。而對于電力災難事故的發生問題，只有通過電網相應技術的保護以及傳播體質的完善來保證。除此之外，人力移除節點也是使電網連鎖故障運行安全的因素之一。

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