基于电气介数的电网连锁故障传播机制与积极防御分析

冷庆 唐荣

摘要：随着我国市场经济发展进程的不断加快，电力行业的稳定性所发挥出来的功能价值也越来越明显。就在电力资源为人们的日常生活带来便利的同时，也存在着非常大的运行风险。而电力所产生的一系列运行风险则无时无刻的威胁着人们的生命财产安全。在电力系统中，电网是电力运行过程中的主要载体，因而工作人员对电网连锁故障的传播机制和积极防御就显得尤为重要。文章阐述了电力介数的理论技术对电网连锁故障的传播机制和积极防御的益处。

关键词：电气介数；电网连锁故障；传播机制；积极防御

电网工作人员的专业技术是合理利用电力资源的有效保证。然而，随着经济发展需求的不断加快，对现有电力系统的应用技术提出了新的要求。电力技术需求的主要体现是对电气介数的电网连锁故障的预警和防御。对于这一要求，近几年我国电力系统与电力企业在电网连锁故障的防御问题上存在缺失，这就造成了电力灾害以及电网事故的频频发生。所以，电网工作人员在对此问题加强重视的同时，还要分析电气介数的电网连锁故障建模的实践过程。只有对电网连锁故障发生的原因有个系统的认识后，才能提高电网专业技术在电力系统中的引用，进而提高电力资源的利用效率。

一、电气介数的电网连锁故障建模实践

（一） 共性建模

电气介数能够反映和展现出全网潮流传播的实际占用节点情况，这与加权介数的技术理论相似。都是通过对占用节点的亮化作用来体现出全网在潮流传播方面的价值，并以此价值来思考电气介数系统中具有普遍适合性的建模生成。在网络中信息数据量庞大，这在一定程度上会影响建模的生成。所以，为了降低对建模的影响，要注意控制对节点被最短路径所占用的次数。并根据电路原理的理论基础，使电网介数能够在所有的路径中进行传播。这种共性建模的作用主要表现在两种情况下，一种是模型的调整系数是常数，而共性模型的获取方法是正比于当前节点的电网介数。所以，如果模型的实验还是不断的按照比例来调整，那么就很容易导致调整状态的减小或者是变慢。这在很大程度上增加了线路阻抗调整次数，严重的影响了调整速度。另一种是共性建模利用电气介数成功代替了加权介数，并作为节点过载退出了运行判断依据。与此同时，还增大了线路阻抗，降低了相应的传输容量。这种建模的物理理论背景更加负荷电力系统的实际应用情况。

（二） 算法流程

电气介数的故障建模是通过精密的数学演算和检验来实现的，如果对演算过程的重视度不够就不能保证其准确性，那么完成的建模就发挥不出其应有的作用。综上所述，电力系统的连锁故障的建模过程的數学演算流程是以下内容。首先，把故障发生前的系统状态设为W（O），并给出对应的α和β。然后再利用公式来计算出各个节点相应的介数阀值和电气介数。其中介数阀值的运算公式为

式中 是指发生故障前节点i的电气介数，而 和 是指节点i的运行阀值和极限阀值。其次，按条件的或者是任意的选择节点使其发生故障，而后将这一故障节点进行完全移除。并把设此电力系统的状态是W（t），t=1。再次，就是在W（t）的系统状态下重新计算各个节点的电气介数。如果各个节点的电气介数都没有超过电气介数的运行阀值，那么电网连锁故障就会停止运转。还可以通过W（t）对大于电气介数阀值的节点进行一定的调整，这样就可以成功的模拟节点电网连锁故障的过程。实现了这一轮模拟就可以令t=t+1来进行下一轮模拟。最后，就是对电网连锁故障出现前后的种种变化进行计算，尤其是对最大传输能力以及连通性水平的变化计算，这是评价故障出现严重程度的重要衡量因素。

二、电气介数的电网连锁故障传播机制与积极防御

（一）传播机制

传播机制是对电网连锁故障的发生过程进行分析的主要方法。传播机制对于电气介数的电网连锁故障的应用主要体现在众多的故障原因以及不同时间的长短过程上。然而将这些故障表现形式归类发现，这些故障都体现在发电机的停滞或者是供电线路在对连锁反映的跳闸方面。这两方面因素或长或短的过程都会导致电气系统的频率失稳、系统解列以及电压崩溃等故障的出现。这些故障的发生原因都是初始故障将引发的潮流问题大量的转移，使得相邻继电保护存在隐性故障或者是线路过载的问题。根据近几年频发的大停电事故案例，对其发生前后的数据变化进行详细的技术分析。进而发现偶然性的故障引发了电网相继短路或中断，而就是这些偶然故障是构成电网大停电故障的途径。这些电网短路或中断的的发生给电网灾难造成了不同程度的影响，通过详细的技术分析可将这些途径分为五个阶段。具体分为快速相继开断阶段、缓慢相继开断阶段、雪崩阶段、短暂震荡阶段以及漫长恢复阶段。再通过对发生故障时间的长短过程进行分析可做进一步划分，这样就可以把雪崩和短暂震荡两个阶段去掉。进而把电网连锁故障的物理变化过程归结到缓慢相继开断、漫长恢复以及快速相继开断这三阶段。最后，再对不同阶段故障前后的信息数据变化进行细致的分析，以避免日后的电网连锁故障的发生。

（二）积极防御

明确了电网连锁事故的发生阶段及原因，就可以对后续的故障问题进行有效的预测。除此之外，还可以通过电气介数对电网连锁故障的发生原因进行缜密的分析。这样就可以将众多问题发生的因素进行详细清晰的归类，有助于防御电网事故的工作人员找到积极防御的工作思路。对于电网连锁故障的出现，首先工作人员要做的就是对故障的维修和处理。电气介数并不能对系统运行阀值的关键节点进行直接的急停任务，还需要通过增大支路阻抗的同时减小传输容量的手段才能实现对于故障的控制。在此维修的过程中除了利用电气介数的技术理论外，还要考虑到人为因素。

比如，当电网连锁故障的初始阶段人为的移除部分的节点，也是降低剩余节点在全网中的电气介数比重的一项有效措施。因为人为移除也能在一定程度上实现降低电网连锁的故障影响的目的，进而根解决电力系统解列的事故问题。然而人为的移除节点需要在两个前提条件下进行，第一个条件是所移除的节点自身担负的电气介数要很小，这样就不会影响到电力系统的正常运行。所以，所移除的节点不能是关键性的。第二个条件是所移除的节点能为其他节点的电气介数带来很大作用，因为人为移除需要实现最大程度的降低剩余节点的介数水平。所以，适当的增加人为因素是增强电网事故防范的另一措施。这一防御内容需要工作人员不断提高自身的专业素质，如物理理论知识、高数，这样才能更好的管理一线的电力施工人员。此外，还要对电气介数的运行情况进行定期的监督，一旦发现问题就可以及时的进行解决。

总结：

总而言之，文章以电气介数的电网连锁故障传播机制与积极防御作为重点研究对象，提出了传播机制与积极防御的运作方式。具体解决了不同电气介数节点的失效问题，最大程度的降低了其对电网输电能力以及电力系统连通性的影响。电网连锁故障的产生原因是单一元件所引发的一系列连锁问题。而对于电力灾难事故的发生问题，只有通过电网相应技术的保护以及传播体质的完善来保证。除此之外，人力移除节点也是使电网连锁故障运行安全的因素之一。

参考文献：

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