電力系統故障的統計分布特性及其形成機理研究

《電力系統故障的統計分布特性及其形成機理研究》是依託長沙理工大學，由蘇盛擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：電力系統故障的統計分布特性及其形成機理研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：蘇盛
• 依託單位：長沙理工大學

項目摘要

電力系統故障的統計分布特性是進行電力系統可靠性分析的重要基礎。申請人通過分析電網故障數據，發現湖南、溫州等四地輸配電網路日故障跳閘次數服從冪律分布且具有自組織臨界性，而湖北輸電網則具有對數常態分配。為明確電網故障在何種因素作用下服從何種統計分布，課題將收集具有不同氣候特徵和經濟發展水平地域的電網故障數據；分類分析故障原因，建立由不同原因引起電網故障的機率分布模型；結合實際電網故障的統計分布，提出電網故障統計分布特性的形成機理。課題還將分析配電網可靠性指標的統計分布，驗證IEEE配電可靠性規程中配電網可靠性指標具有對數常態分配的假設是否具有普適性；再結合配電網可靠性數據，建立在各種原因影響下的可靠性指標機率分布模型，提出配電網可靠性指標統計分布特性的形成機理。本課題將深化對電力系統故障模式的認識，為提高電力系統的可靠性、尤其是極端天氣下的可靠性提供新的思路。

結題摘要

課題就電網故障的統計分布特性及其形成機理、大停電的統計分布特性及其形成機理以及氣候變化對電網安全影響展開了研究，其中後兩項是課題擬定研究內容之外新增的，而課題原擬研究的配電網可靠性指標的統計分布特性及其形成機理，因調研發現其與經典可靠性理論假設的沒有明顯差異，未做進一步研究。課題主要按以下三個模組展開工作： (1) 收集了全國具有不同氣候模式和地形特徵的11家輸、配電網（湖南、湖北、江西、長沙、南昌、張家界、六盤水、湛江、溫州、洪澤、濮陽）萬餘天近三萬條故障數據，分析發現電網故障僅在理想情況下具有經典可靠性理論所假設的指數分布，大多數電網的故障會在強度具有冪律特性的外界擾動下偏離指數分布，表現出冪律分布特性。 (2) 由於故障和大停電具有很強的關聯性，課題還分析了大停電統計分布特性及其形成機理。收集了1984至2007年間北美電網954條大停電事故詳細記錄；針對冪尾部分大停電極值部分事故原因分析發現，連鎖故障並不是導致大停電冪尾特性的唯一因素；即使沒有連鎖故障、在極端天氣和蓄意攻擊等外界擾動單獨作用下同樣可以導致超大規模的大停電、進而引發大停電統計特性的冪尾現象。由於大停電現象常用沙堆模型表述，為搞清外界擾動對大停電統計分布特性的影響，還建立了考慮外界擾動影響的沙堆模型，仿真分析表明，外界擾動的統計特性對沙堆模型崩塌規模的統計特性有重大影響。 (3) 由於外界擾動對大停電事故有突出影響，課題提出需要就氣候變化所致極端天氣強度和頻度變化對電網安全的影響展開研究。首先利用1984至2007年間北美大停電數據，量化評估了氣候變化對北美大停電的影響。然後還根據全國標準氣象站點氣象數據計算得到1973至1992和1992至2011年前後20年間日極值風速數據，利用閾值法計算得到兩者的五十年一遇極值風速。比對發現，在氣候變化的影響下，近年來內地多數地區的多年一遇極值風速有明顯所下降，這一趨勢在沿海地區並不明顯。依託相關工作，發表IEEE國際期刊論文3篇、核心期刊論文2篇、國際會議論文4篇；向科學通報、物理評論E輯、IEEE期刊、電力系統自動化和電網技術各投稿1篇，申請發明專利1項。資助期內獲國家技術發明二等獎一項，湖北省技術發明一等獎一項，湖北省優秀博士論文一項。