3、电力系统级联故障识别的最优控制方法

电力系统级联故障识别的最优控制方法

1. 引言

电力系统的稳定与安全运行对能源、交通、金融和通信等相互依赖的关键基础设施系统有着重大影响。然而，电力系统中脆弱组件的意外情况以及操作人员的态势感知错误，可能会引发断路器的连锁反应，导致大规模停电。例如，2003 年 8 月 14 日北美发生的级联停电，影响了 5000 万人；2006 年 11 月德国一名操作员的误操作，致使 1500 万欧洲人断电；2012 年 7 月 31 日印度泰姬陵附近的继电器故障，引发了严重的级联停电，影响了 6 亿人。

电力系统中的级联停电是一系列组件故障，至少包括一个由初始意外情况引发的触发组件故障，以及随后因输电线路过载和操作人员态势感知错误导致的跳闸组件故障。除线路故障外，天气条件、人为因素（如操作员误操作）、设备老化等多种因素也会导致级联停电。不过，级联故障不一定会导致级联停电或负荷削减。

现有的级联模型主要分为三类：
- 第一类模型 ：仅揭示拓扑特性，忽略电网物理特性，无法准确描述电网级联演化。
- 第二类模型 ：关注电力系统准稳态，通过求解直流或交流潮流方程计算支路潮流。
- 第三类模型 ：采用级联故障动态建模，考虑组件动态影响。

实际上，除线路故障外，温度、频率、短路、接触不良等多种因素可能导致支路阻抗变化。一些干扰或故障可通过阻抗或导纳变化描述，例如输电线路故障会导致相关母线间阻抗无穷大或导纳为零。通常使用线性或非线性规划来确定破坏性干扰，但目前缺乏研究初始干扰对级联故障动态影响的数学框架和理论成果，以往的优化公式也不足以描述输电线路的