智能电网的状态感知和脆弱性评估的理论与方法研究结题摘要

在构建防范极端天气、抵御人为外力破坏和防护信息安全的坚强智能电网的战略背景下，实现能连续的在线评估、预防控制和自动隔离及自我恢复的电网自愈控制，是实现坚强智能电网的关键技术。项目组在国家自然科学基金“智能电网的状态感知和脆弱性评估的理论和方法（编号：51137003）”的资助下，开展了深入的研究工作，取得了如下主要成果。 在智能电网故障识别方法方面，以电力系统重要电气设备异常的重要特征为出发点，分别提出了基于电气距离的复杂电网关键节点识别方法、基于动态潮流的电网连锁故障模型及关键线路识别方法和考虑考虑电压等级和运行状态的电网脆弱线路辨识；在智能电网运行状态的自我感知方法研究方面，以WAMS关键技术为基础，提出智能电网态势管理概念、模型、设计、算法以及基于决策树算法的实时安全评估策略，对系统的电压越限、温度越限、电压稳定、暂态稳定进行实时评估，有效提高智能电网状态识别、感知以及可视化的精确度；在建立广域电力系统和综合信息系统的故障感知和健康诊断评价指标体系方面，引入复杂系统理论中同配性的概念，提出了线路同配性指标。以综合信息系统对电力系统安全稳定的影响为对象，提出针对不同脆弱源定义不同的脆弱性指标，建立和完善了智能电网脆弱性评估指标体系及框架。在考虑大电网脆弱性的电网规划方面，提出一种考虑大停电风险的多阶段电网扩展规划方法。定义了一种幂律尾风险指标，评估停电规模尾分布的变化趋势，衡量规划方案的大停电风险。 项目从整体上充分完善了智能电网状态感知和脆弱性评估体系，并在多个方面取得重要突破。项目组在IEEE Transaction等国际期刊和本领域重要的国际会议上发表学术论文43篇，其中SCI收录16篇、EI收录24篇，获发明专利5项。并积极参与相关领域主流国际、会议、邀请国外专家访问的形式，与国外同行进行了深入的学术交流。项目按计划完成了预定的任务。

紧密结合我国大力发展智能电网的战略性策略，为构建能防范极端天气、抵御人为外力破坏和防护信息安全的坚强智能电网，实现能连续的在线评估、预防控制和自动隔离及自我恢复的电网自愈控制，以综合信息系统的实时信息为支撑，提出电力系统机电暂态过程的广域动态状态估计方法，为智能电网自愈控制所需的动态安全预测提供坚实的理论支持；以广域电力系统关键节点（机组）为对象，提出广域电力系统整体建模及模型参数的在线辨识和校正方法；提出广域电力系统和综合信息系统的故障感知和健康诊断评价指标和方法；以电力系统重要电气设备异常的重要特征为出发点，建立电力系统脆弱性评估理论与算法；以综合信息系统对电力系统安全稳定的影响为对象，提出针对不同脆弱源定义不同的脆弱性指标；利用定义的各种脆弱性指标，构建智能电网的脆弱性评估理论框架；开发具有多层次功能的智能电网状态感知与脆弱性评估技术支持系统，为构建智能电网提供重要理论支撑。

首先，本书对智能电网的新特征以及智能电网评估研究现状进行了阐述，并提出了传统评估方法的局限性与智能电网评估的新问题。然后，第2～5章对智能电网规划与评估理论的数学基础进行了系统介绍，包括经典评估理论与方法、经典规划理论与方法、评估理论与方法的扩展，以及规划理论与方法的扩展。在第6～15章，围绕智能电网的规划、运行和控制，介绍了基于传统和扩展的数学理论的智能电网规划与评估分析的模型与方法，包括智能电网技术效率评估、技术进步评估、动态评估、智能变电站技术成熟度评估、黑启动恢复方案评估、电磁环网运行方案评估、电动汽车充电决策方案评估，以及智能电网下的电力负荷预测、不确定条件下的源 网 荷协调规划、大数据相关技术用于智能电网评估。书中提供了大量实例，既包含智能电网技术、经济分析与评估的宏观问题，也涉及智能电网环境下先进技术在规划与运行控制应用中的相关具体问题。

状态检修理论与工程应用研究正进入蓬勃发展阶段。为实现状态监测、状态评估的现有研究成果定量地指导检修决策，拟展开以下研究：(1)可靠性研究。从统计分析角度研究基于状态评估结果的输变电设备平均可靠性，建立基于时间、状态的可靠性模型以指导中长期检修决策；从物理机理角度研究基于关键状态量的动态可靠性模型以指导短期检修决策。（2）检修经济性研究。从成本、效益两方面建立输变电设备检修经济性的评价体系和评价模型。（3）在安全、经济的总目标下构建统一的检修决策框架。探讨决策准则、决策条件、备选方案的分类方法以及各种决策方法的适用特点，解决单设备检修时机、检修方式决策模型与方法，以及多设备协调决策及联检决策模型与方法。检修决策理论研究具有深远的理论意义和重大的工程实用价值。

序

前言

第1章绪论

第2章经典评估理论及方法

第3章经典规划理论及方法

第4章评估理论与方法的扩展

第5章规划理论与方法的扩展

第6章智能电网技术效率评估

第7章智能电网技术进步评估

第8章智能电网动态评估

第9章智能变电站技术成熟度评估

第10章智能电网中黑启动恢复方案评估

第11章智能电网中电磁环网运行方案评估

第12章电动汽车充电决策方案评估

第13章智能电网下的电力负荷预测

第14章不确定条件下智能电网源网荷协调规划

第15章大数据相关技术用于智能电网评估

附录 2100433B