基于潮流嫡的复杂电网自组织临界态判断模型.pdf

第35卷第7期 2011年4月10日电力系统自动化 Automation of Electric Power Systems ,2011 基于潮流熵的复杂电网自组织临界态判断模型曹一家1,王光增2,曹丽华1,丁理杰3 (;。浙江省金华市321017; ,四川省成都市610072) 摘要:为研究复杂电网大停电的发生机理,同时找出影响大停电发生的关键因素,文中基于熵理论提出了电网的潮流熵概念,用以定量描述线路潮流分布的不均衡性。基于潮流熵提出了复杂电网自组织临界态判断模型。对IEEE 118节点系统的仿真结果表明,潮流熵对电网连锁故障的传播具有重要影响,是决定系统是否进入自组织临界态的重要因素。使用该判断模型分析了IEEE 118 节点系统在给定的平均负载率下进入自组织临界态时的潮流熵。潮流熵较好地解释了实际电网在平均负载率较低时由于线路潮流分布的高度不均衡性而进入自组织临界态的现象。关键词:潮流熵;连锁故障;隐性故障模型;自组织临界性 0 引言电网的大规模互联一方面提高了系统的运行效率,将电能从发电厂输送到千里之外的用户,另一方面也增加了电网的复杂性和不确定性。使系统扰动波及的范围更广。近年来国内外发生了多起互联电网大停电事故u21。电力系统是一个广延耗散系统, 这样的系统将会逐渐演变达到自组织临界态[3]。自组织l临界态的一个重要特征就是在这个系统上发生的故障规模与对应的累积概率之间呈现幂律特性。国内外学者对电网的自组织临界性进行了广泛而深入的研究Hq 研究人员提出了多种连锁故障模型对电网的连锁故障进行仿真,进而研究影响电网连锁故障传播及自组织临界行为的因素。例如:OPA(ORNL- Pserc—Alaska)直流潮流模型u 3|、隐性故障模型[1416]、连锁(CASCADE)故障模型【17。80和高优化容忍(HOT)模型Ll虬等。文献[20]使用OPA模型进行仿真。通过模拟负荷的增长,得到了当系统总体负荷水平达到总传输容量(文中定义为与发电机相连线路的最大传输容量之和)的90%左右时,系统处于自组织临界态。而文献[16]使用隐性故障模型。通过模拟负荷增长(模型中反映的是线路平均负载率),,系统处于自组织临界态。文献[3]通过对中国华北电网收稿日期:2010—06—03;修回日期:2010—12—24。国家重点基础研究发展计划(973计划)资助项目(2004CB2l 7902);国家自然科学基金资助项目(50977022); 国家自然科学基金创新群体项目(60721062)。 2005年夏大方式下的运行数据进行分析,,这与文献[16,203得到的临界值有较大出入。那么究竟还存在什么重要因素决定着系统是否处于自组织临界态呢? 1850年德国物理学家克劳修斯提出了熵理论。熵理论在信息科学、生命科学、系统科学、管理科学、行为科学等众多领域得到了广泛应用,并取得了丰硕的成果。熵是对系统混乱和无序状态的一种量度,系统的有序程度越低,则其熵越大;反之,系统的有序程度越高,其熵就越小。本文基于熵理论提出了电网潮流熵的概念,用以定量描述线路