基于潮流介数和UPFC的小世界电网连锁故障模型研究

随着规模的不断扩大和结构的日益复杂，电力网络已经成为当今世界覆盖最广、结构最复杂的人造系统之一。近年来，由单一故障引发连锁反应而导致的电网大面积停电事故频繁发生，充分暴露了大型互联电网脆弱性的一面。小世界网络理论为大规模互联电力网络整体动态特性的研究提供了一种有效途径。本文在已有的小世界电网连锁故障模型基础上进行研究，主要研究内容如下： ①针对已有小世界电网连锁故障衡量指标的不足，结合电力系统运行实际，提出最小失负荷百分比这一连锁故障衡量指标，并在基于电气介数的小世界电网连锁故障模型中引入直流最优负荷削减模型来求取最小失负荷百分比。通过与已有故障衡量指标的比较来验证其正确性与合理性。 ②深入分析已有反映电网节点重要程度的节点介数（Betweenness）的特点，提出基于电网实际潮流分布的潮流介数指标。该指标弥补了加权介数和电气介数的不足，能更真实地反映出各节点在全网功率传播中所起的作用，且在一定程度上间接体现了电网无功和电压因素的影响。在基于电气介数的小世界电网连锁故障模型的基础上，提出基于潮流介数的小世界电网连锁故障模型，用潮流介数代替电气介数，并用基于交流最优负荷削减模型的最小失负荷百分比来评估故障的严重程度。 ③在基于潮流介数的小世界电网连锁故障模型中，引入统一潮流控制器（Unified Power Flow Controller，UPFC）代替已有模型中线路参数的调整方式，并用计及UPFC的交流最优负荷削减模型求取的最小失负荷百分比作为故障衡量指标，从而提出基于潮流介数和UPFC的小世界电网连锁故障模型。同时，提出基于线路潮流介数的UPFC位置优化策略。 ④基于Matlab编程环境实现求解上述模型的算法，以IEEE39节点系统为例进行仿真分析，验证了所提方法的可行性和有效性。