本书针对现代电力系统处于源、网、荷以及环境等多重不确定性因素作用下运行风险不断加大的现状，在传统电力系统确定性调度理论的基础上综合考虑系统运行过程中所面临的不确定性，提出系统运行风险预测和防控的理论，通过量化各种不确定性风险因素，研究电力系统风险评估和风险调度方法，构建电力系统的风险防控体系，尽可能全面、客观地量化系统在遭受各类不确定因素下发生灾难性事件的概率性严重程度。本书内容包括电力系统风险评估与风险调度模型与基本理论、电力系统风险评估与风险调度方法、电力系统风险评估与风险调度实践等内容，形成一套从模型构建、评估调度方法、实践应用等风险评估与调度理论方法应用体系，支撑电力系统风险经济运行优化控制。
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前言
第一篇 电力系统风险评估与风险调度模型及基本理论
第1章 概述 3
1.1 现代电力系统运行的时代背景 3
1.2 电力系统运行面临的主要问题 4
1.2.1 极端外部灾害事件频发 4
1.2.2 物理系统与信息系统高度融合 4
1.2.3 现有电力调度方式已落后于智能电网自身的发展 5
1.3 风险评估与风险调度的内涵 6
1.3.1 电力系统可靠性评估的概念 6
1.3.2 电力系统风险评估的概念 7
1.3.3 电力系统风险调度的概念 8
1.4 本书的内容结构 10
参考文献 10
第2章 发电机设备风险模型 13
2.1 概述 13
2.2 常规发电机时变停运模型 13
2.2.1 传统的发电机停运模型 13
2.2.2 考虑老化失效的发电机综合时变停运模型 14
2.3 快速启停机组停运模型 15
2.4 风机时变停运模型 16
2.4.1 风速模型 16
2.4.2 风机的出力与风速的关系 16
2.5 光伏发电机组时变停运模型 17
2.5.1 太阳能电池阵列的可靠性模型 17
2.5.2 逆变器的可靠性模型 18
2.6 本章小结 18
参考文献 19
第3章 电网一次设备的风险评估模型 20
3.1 概述 20
3.2 一次设备风险概率建模 20
3.2.1 一次设备故障率建模思路 20
3.2.2 基于历史统计信息的故障率模型 21
3.2.3 基于检测量的故障率模型 21
3.2.4 基于老化和设备状态的故障率模型 22
3.3 架空输电线的时变停运模型 23
3.3.1 基于重负载潮流的输电线路停运模型 23
3.3.2 恶劣灾害条件下的输电线路停运模型 24
3.3.3 基于线路老化的停运模型 29
3.3.4 输电线路综合时变停运模型 31
3.4 变压器的时变停运模型 31
3.4.1 内部潜伏性故障的失效机理 32
3.4.2 内部潜伏性故障的油气特征 33
3.4.3 基于油气信息的变压器时变停运模型 34
3.4.4 基于PHM和油气信息的变压器时变停运模型 38
3.4.5 变压器综合时变停运模型 42
3.5 静态无功补偿装置时变停运模型 43
3.5.1 静态无功补偿设备的绝缘寿命模型 43
3.5.2 静态无功补偿设备的时变停运模型 46
3.6 高压断路器时变停运模型 50
3.6.1 断路器在线健康状态评估 50
3.6.2 考虑断路器状态的停运模型 52
3.7 本章小结 53
参考文献 54
第4章 电网二次系统的风险评估模型 55
4.1 概述 55
4.2 电力二次系统概述 55
4.3 电力二次系统共性 57
4.4 基于功能分解的电力二次系统信息模型 60
4.4.1 基本元素定义 60
4.4.2 系统功能树和功能图的构造 61
4.4.3 基于FBM的电力二次系统数学描述 63
4.5 电力二次系统功能风险建模 63
4.5.1 可靠性风险建模比较 63
4.5.2 基于可靠性框图的功能失效风险概率分析 64
4.6 二次系统对一次系统可靠性影响的风险模型 69
4.6.1 电力二次系统对一次系统的作用分类 69
4.6.2 考虑二次系统作用的一次系统可靠性分析 70
4.6.3 基于非序贯蒙特卡罗模拟法的风险评估 72
4.7 本章小结 75
参考文献 76
第5章 高风电渗透率下的电力系统短期和中期可靠性评估 78
5.1 概述 78
5.2 发电系统可靠性模型 79
5.2.1 风电场的可靠性模型 79
5.2.2 传统发电机的可靠性模型 83
5.2.3 快速启停机组的可靠性模型 86
5.2.4 混合发电和备用提供商的可靠性模型 87
5.3 考虑输电网络影响的系统可靠性模型 89
5.4 可靠性评估过程 90
5.4.1 可靠性指标 90
5.4.2 可靠性评估的计算步骤 91
5.5 算例分析 92
5.6 本章小结 95
参考文献 96
第二篇 电力系统风险评估与风险调度方法
第6章 电力系统运行风险评估方法 101
6.1 概述 101
6.2 随机过程 101
6.3 马尔可夫过程 101
6.4 解析法 103
6.5 模拟法 104
6.5.1 蒙特卡罗技术 104
6.5.2 交叉熵重采样技术 105
6.5.3 离散多状态空间非序贯仿真技术 107
6.5.4 考虑时齐马尔可夫过程的序贯仿真技术 110
6.5.5 考虑非时齐马尔可夫过程的序贯仿真技术 112
6.6 本章小结 114
参考文献 114
第7章 电力系统随机状态后果评价方法 116
7.1 概述 116
7.2 互联大电网的状态后果评价 116
7.2.1 安全稳定约束 116
7.2.2 静态安全分析 116
7.2.3 中断供电的能量损失 119
7.2.4 电网拓扑完整性 122
7.2.5 经济损失 124
7.2.6 控制代价 125
7.3 配电网的状态后果评价 125
7.3.1 概述 125
7.3.2 配电网可靠性指标 126
7.3.3 用户停电损失估算 128
7.4 后果严重度的定性描述 133
7.4.1 概述 133
7.4.2 一般计算流程 134
7.4.3 严重度评级 134
7.5 本章小结 137
参考文献 137
第8章 考虑可靠性的大规模光伏系统经济性评估方法 139
8.1 概述 139
8.2 光伏系统可靠性模型 140
8.2.1 太阳能电池板阵列可靠性模型 140
8.2.2 逆变器可靠性模型 142
8.2.3 产能单元可靠性模型 142
8.2.4 期望产能 143
8.3 光伏系统成本分析 143
8.4 光伏系统的可行配置鉴别 144
8.5 应用实例 145
8.6 本章小结 150
参考文献 150
第9章 电力系统风险调度方法 152
9.1 概述 152
9.2 基于风险的预防控制 153
9.2.1 基本概念 153
9.2.2 ROPC模型 156
9.2.3 ROPC问题的求解 157
9.2.4 DSMOPSO算法流程 158
9.3 多阶段协调的风险调度 159
9.3.1 MCRD基本概念 159
9.3.2 MCRD数学优化模型 161
9.3.3 MCRD的求解 162
9.4 多区互联电力系统的分散协调风险调度 166
9.4.1 CDRD基本概念 166
9.4.2 分散协调风险调度的架构与区域分解机制 167
9.4.3 分散协调风险调度的优化模型 169
9.4.4 CDRD的求解 170
9.5 智能电网背景下的风险调度 173
9.5.1 时间解耦协调的风险调度模型与方法 174
9.5.2 空间解耦协调的风险调度模型与方法 175
9.5.3 市场环境下的智能电网风险调度模型与方法 177
9.6 本章小结 178
参考文献 179
第10章 重构电力系统的可靠性评估方法 181
10.1 概述 181
10.2 高风电渗透率下重构电力系统的可靠性分析方法 181
10.2.1 概述 181
10.2.2 发电系统可靠性网络等效 182
10.2.3 实时运行下的偶发故障管理模式 189
10.2.4 仿真步骤及可靠性分析 191
10.2.5 算例分析 194
10.3 基于最优减载技术的重构电力系统可靠性评估 198
10.3.1 概述 198
10.3.2 现有的负荷减载和发电再调度方法综述 199
10.3.3 用户对切负荷的响应 200
10.3.4 偶发事故管理模型 201
10.3.5 问题建模 202
10.3.6 可靠性指标 204
10.3.7 IEEE RTS算例分析 208
10.4 本章小结 213
参考文献 213
第11章 计及FACTS校正控制策略的电网静态安全风险评估技术 216
11.1 概述 216
11.2 柔性交流输电的风险控制问题 216
11.3 基于风险灵敏度的FACTS设备位置配置 217
11.3.1 电网静态安全风险指标 217
11.3.2 FACTS设备的功率注入模型 221
11.3.3 FACTS设备的位置配置 224
11.4 FACTS校正控制机理 227
11.5 FACTS校正控制数学优化模型 228
11.6 计及FACTS校正控制的风险评估流程 230
11.7 算例分析 231
11.7.1 FACTS校正控制对电网静态安全风险的影响 231
11.7.2 FACTS配置位置对电网静态安全风险的影响 233
11.7.3 FACTS配置容量对电网静态安全风险的影响 235
11.8 本章小结 235
参考文献 236
第12章 基于风险指标排序的安全约束最优潮流分析 237
12.1 概述 237
12.2 安全约束最优潮流 238
12.3 电力系统风险评估理论基础 239
12.3.1 概率性的评估方法 239
12.3.2 严重度指标 240
12.4 数学模型与相关指标 241
12.4.1 安全约束最优潮流数学模型 241
12.4.2 考虑天气状况的输电线路停运模型 242
12.4.3 考虑输电线路停运概率的改进过载风险指标 244
12.5 算法流程 245
12.5.1 传统SCOPF算法流程 245
12.5.2 基于故障风险指标排序的SCOPF算法流程 246
12.6 算例分析 247
12.7 本章小结 251
参考文献 252
第13章 基于时空解耦的自治系统风险调度模型与算法 253
13.1 概述 253
13.2 基于空间解耦的互联电力系统风险调度方法 253
13.3 基于时间解耦的自治电力系统风险调度方法 260
13.4 本章小结 264
参考文献 265
第14章 电力市场下互联微网协同自治调度形态与策略 267
14.1 概述 267
14.2 基于产消方式的互联微网分散能量管理方法 267
14.3 考虑风险因子的互联自治微网协同调度方法 278
14.4 本章小结 282
参考文献 283
第15章 电网人因可靠性分析及风险评估 284
15.1 概述 284
15.2 人因可靠性研究现状 284
15.2.1 人因可靠性理论研究现状 284
15.2.2 人因可靠性方法研究现状 285
15.2.3 电网人因可靠性和操作风险研究现状 286
15.3 电力系统中人为可靠性概述 287
15.3.1 电力操作可靠性概念 287
15.3.2 电力系统生产特点 288
15.3.3 电力系统安全生产中人为分析的重要性 289
15.3.4 CREAM方法简介 291
15.3.5 CREAM方法针对电力系统的改进 293
15.4 电力系统中的人为失误 302
15.4.1 电力系统中人为失误机理 302
15.4.2 电力系统中人为影响因素 304
15.5 电力运行操作人为可靠性分析 306
15.5.1 时间相关型场景下人为可靠性分析(TR-HRA) 306
15.5.2 过程相关型场景下人为可靠性分析(PR-HRA) 307
15.5.3 应急相关型场景下人为可靠性分析(ER-HRA) 309
15.5.4 算例分析 310
15.6 考虑人为失误的设备风险建模及可靠度评估 314
15.6.1 考虑人为失误的设备风险模型 314
15.6.2 算例分析(IEEE 9节点测试系统可靠性评估) 315
15.6.3 考虑人为因素的设备可靠度评估 317
15.7 电力检修中的人为可靠性分析 320
15.7.1 人为因素导致的不完美检修 320
15.7.2 考虑人为因素的设备定期检修模型 321
15.7.3 算例分析 322
15.8 设备检修过程中人为失误管理 326
15.9 电力调度操作中人为可靠性分析 327
15.9.1 调度操作过程中的人为失误 327
15.9.2 考虑人为因素的紧急调度操作可靠性分析 327
15.9.3 人为因素对电力系统连锁故障影响 328
15.9.4 算例分析(IEEE 24节点测试系统可靠性评估) 329
15.10 本章小结 331
参考文献 332
第16章 考虑风电和风险约束的经济调度 336
16.1 概述 336
16.2 含风电的RCED模型 336
16.3 含风电的CEED模型 338
16.4 仿真分析1 340
16.5 仿真分析2 345
16.6 本章小结 349
参考文献 350
第三篇 电力系统风险评估与风险调度实践
第17章 电力系统风险调度体系及架构设计 353
17.1 概述 353
17.2 电力系统风险调度体系介绍 354
17.2.1 风险跟踪 354
17.2.2 风险校核 356
17.2.3 风险控制 357
17.3 电力系统风险调度架构设计 359
17.3.1 硬件架构 361
17.3.2 软件架构 362
17.3.3 功能架构 365
17.4 电力系统风险调度指标定级体系 367
17.4.1 风险发生概率定级 368
17.4.2 风险严重程度定级 368
17.4.3 风险定级 370
17.4.4 多风险处理方法 370
17.5 本章小结 372
参考文献 372
第18章 电网运行多维度风险管控系统实现及应用 374
18.1 概述 374
18.2 互联大电网运行风险评估设计 374
18.3 多维度风险管控系统实现及应用 377
18.3.1 风险信息采集 377
18.3.2 风险辨识模块 379
18.3.3 风险评估模块 380
18.3.4 风险预警与管控模块 383
18.4 本章小结 387
参考文献 387
第19章 安徽省某地区配电网风险规划应用 388
19.1 概述 388
19.2 风险规划模型 388
19.2.1 风险规划含义 388
19.2.2 含分布式新能源的配电网风险规划数学模型 389
19.3 基于风险光水协调规划方法 391
19.4 风险规划理论应用 395
19.4.1 35kV网络风险规划理论应用 397
19.4.2 10kV网络风险规划理论应用 400
19.4.3 35kV和10kV网络联合风险规划理论应用 402
19.5 本章小结 406
参考文献 406
第20章 电网多维度运行风险调度与应急指挥系统实现及应用 407
20.1 概述 407
20.2 电网防灾减灾工作 408
20.2.1 我国电网灾害防御方面已有的工程与项目 408
20.2.2 我国电网安全防御体系的探讨 409
20.2.3 主要解决的问题 412
20.3 电网多维度运行风险调度与应急指挥系统实现及应用 412
20.3.1 系统建设的意义 412
20.3.2 系统框架与功能 413
20.3.3 数据源与数据接口 414
20.3.4 主要的功能模块 414
20.3.5 系统的开发与实现 417
20.3.6 系统的主要功能界面设计 419
20.4 本章小结 422
参考文献 422
第21章 电网操作人因可靠性分析及事故预控系统 424
21.1 概述 424
21.2 需求分析 424
21.2.1 系统总体需求分析 425
21.2.2 系统体系结构需求 425
21.2.3 用户及权限需求 426
21.2.4 功能需求 427
21.2.5 用户界面需求 428
21.3 系统设计 428
21.3.1 系统架构设计 428
21.3.2 系统功能设计 430
21.3.3 系统功界面展示方案设计 434
21.3.4 系统数据库设计 434
21.4 系统展示及功能介绍 435
21.5 本章小结 439
参考文献 439
第22章 面向调度运行的动态风险评估与管控实现及应用 440
22.1 概述 440
22.2 面向调度运行的风险评估方法 441
22.2.1 基于事件树的调度操作状态模拟 441
22.2.2 调度操作风险指标计算 443
22.2.3 调度操作风险评估框架 445
22.2.4 算例分析 446
22.3 面向调度运行的风险定级方法 449
22.3.1 调度运行风险后果值量化评估 449
22.3.2 调度运行风险概率值量化评估 450
22.3.3 调度运行风险值量化评估 452
22.4 面向调度运行的风险评估平台实现 453
22.4.1 风险信息采集模块 453
22.4.2 设备风险辨识模块 456
22.4.3 调度操作风险评估模块 456
22.4.4 调度操作风险比较模块 458
22.4.5 电网运行风险评估模块 460
22.4.6 离线Web版风险管理工具 461
22.5 本章小结 463
参考文献 464
附录A 风险评估基础知识 465
A.1 概述 465
A.2 概率论引论 465
A.2.1 样本空间与事件 465
A.2.2 概率的定义 467
A.2.3 条件概率 470
A.2.4 独立事件 473
A.2.5 贝叶斯公式 475
A.3 随机过程 477
A.3.1 随机过程 478
A.3.2 泊松过程 479
A.3.3 马尔可夫链 482
A.4 优化方法 486
A.4.1 整数线性规划 486
A.4.2 规划问题及其求解方法 495
A.4.3 分支定界方法 498
附录B 风险评估测试模型 501
B.1 风险评估IEEE RTS-79模型 501
B.2 风险评估IEEE RTS-96模型 505
B.3 风险调度各下级调度中心的优化模型 505
附录C 术语 508
京公网安备 11010102004214号