计及跨域连锁故障的电力信息物理系统N-k协同故障场景筛选双层优化模型

作     者：孙溶佐 蔡晔 曹一家 施星宇 谭玉东 赵一睿 

作者机构：长沙理工大学电网防灾减灾全国重点实验室 国网湖南省电力有限公司经济技术研究院 强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学) 

出 版 物：《中国电机工程学报》 (Proceedings of the CSEE)

年 卷 期：2025年

核心收录：

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金项目52277076 湖南省科技创新计划资助(2024RC3163) 长沙市杰出创新人才项目(kq2306011) 

主　　题：连锁故障 电力信息物理系统 多阶段双层规划理论 可观性 可控性 

摘      要：经典N-k安全分析方法往往以危害最大为目标筛选源发故障事故集，忽略了信息-物理交互作用的协同放大效应及跨域连锁故障传播过程，结果易偏保守。因此，本文首先对信息-物理协同故障源发、跨域连锁故障传播中系统拓扑与运行状态的变化进行刻画，揭示系统可观性与可控性对故障跨域传播的影响机理。其次，建立计及跨域连锁故障的N-k协同故障场景筛选双层优化模型，其中上层以负荷损失最大为目标，辨识高危信息-物理协同故障场景及跨域连锁故障传播路径；下层以负荷损失最小为目标对可控发电机及负荷进行最优调整。然后，采用网络流算法对本文模型进行快速求解。最后，以IEEE 39节点系统和某省500kV系统进行仿真验证，结果表明本文模型能有效辨识出系统中的高危高阶协同故障组合及跨域连锁故障传播路径；当通信通道故障规模较小时，可控性对故障传播起主导作用，应优先增加控制业务备用通道；当通信通道故障规模较大时，可观性对故障传播起主导作用，应优先增加量测业务备用通道。