电力系统自组织临界特性与大电网安全PDF电子书下载

第1章　绪论 1

1.1　从复杂性科学角度看大电网 1

1.2　SOC理论与大停电 6

1.3　大停电数据的SOC实证分析 8

1.4 电力网络的复杂特性 8

1.5　连锁故障模型 10

1.5.1　基于网络拓扑结构的连锁故障模型 11

1.5.2　基于元件级联失效的连锁故障模型 15

1.5.3　基于电网动态特性的连锁故障及大停电事故模型 16

1.6　本书内容概览 20

第2章　SOC若干基本概念 22

2.1　随机变量 22

2.1.1　概率 22

2.1.2　随机变量和分布函数 24

2.1.3　连续型随机变量 25

2.1.4　随机变量的数字特征 27

2.2　随机过程 29

2.2.1　随机过程及其数字特征 30

2.2.2　平稳随机过程 32

2.2.3　各态历经过程 35

2.2.4　随机信号时域特征的估计 36

2.3　随机过程的频域特性——能量和谱 38

2.3.1　实随机过程的功率谱密度 38

2.3.2　实随机过程的互功率谱密度 40

2.4　Brown运动和噪声 41

2.4.1　Brown运动 42

2.4.2 噪声 43

2.5　中心极限定理 45

2.5.1　一般形式的中心极限定理 46

2.5.2　Donsker不变原理 47

2.6　标度不变性 47

2.6.1　多尺度系统和自相似性 48

2.6.2　标度不变性的示例 49

2.7　涨落 50

2.8　幂律与相关性 52

2.8.1　幂律 52

2.8.2　Levy分布 53

2.8.3　Levy分布与长程相关 55

2.8.4　SWV方法 58

2.8.5　R/S方法 59

2.8.6　R/S方法与Levy幂律分布 59

2.8.7　广义中心极限定理 60

2.9　几点讨论 61

第3章　SOC一般性原理 62

3.1　组织与自组织 62

3.2　SOC现象与临界态 64

3.2.1 自然界中的SOC现象 64

3.2.2　临界态和非临界态 68

3.3　SOC特征 69

3.4　基于控制论的SOC 71

3.4.1　演化系统的数学描述 71

3.4.2 系统演化过程和SOC 72

3.5　SOC与复杂性 73

3.6　SOC与混沌 74

3.7 SOC与HOT 75

3.8　几点讨论 77

第4章 电力系统SOC基础 78

4.1　电网演化机制模型 79

4.1.1　暂态过程模拟 80

4.1.2　快动态过程模拟 86

4.1.3　慢动态过程模拟 88

4.1.4　电网生长演化过程模拟 91

4.2 电力系统大停电的SOC现象 98

4.2.1　我国电网停电事故统计的幂律特征 98

4.2.2 基于SWV方法的我国电网事故自相关性分析 103

4.2.3　基于R/S方法的我国电网事故自相关性分析 107

4.3 电力系统控制与SOC 108

4.4　电力系统风险评估 109

4.4.1 VaR 109

4.4.2 CVaR 110

4.4.3　基于历史统计数据的停电风险评估 111

4.4.4 关于VaR和CVaR的进一步讨论 112

第5章　基于直流潮流的大停电事故模型 114

5.1　直流潮流及优化模型 114

5.1.1　直流潮流简介 114

5.1.2　基于直流潮流的优化问题 117

5.2　OPA模型 118

5.2.1 OPA模型简介 118

5.2.2　基于OPA模型的电力系统SOC分析 120

5.3　改进OPA模型 127

5.3.1 改进OPA模型设计 127

5.3.2 基于改进OPA模型的电力系统SOC分析 130

5.4　若干问题的讨论 143

第6章　基于交流潮流的大停电事故模型 144

6.1　最优潮流数学模型 144

6.2　模型设计 145

6.2.1　模型结构 145

6.2.2　快动态过程（内部循环） 145

6.2.3　慢动态过程（外部循环） 147

6.2.4　模型特点 147

6.3　连锁故障仿真 148

6.3.1　控制参数设计 148

6.3.2　IEEE30节点系统 149

6.3.3　东北500kV主干网系统 153

6.3.4 网络拓扑对连锁故障的影响 159

6.4　宏观SOC特征提取及临界性分析 160

6.4.1　快动态的临界性 161

6.4.2　宏观SOC特征提取 162

6.4.3　东北500kV主干网系统临界性分析 164

6.5　几点讨论 166

第7章　计及无功／电压特性的大停电事故模型 167

7.1　大停电事故模型Ⅰ 167

7.2　大停电事故模型Ⅰ的无功／电压分析方法 168

7.2.1　临界电压分析方法 168

7.2.2　基于常规潮流的无功／电压模态分析方法 170

7.2.3　基于最优潮流的无功／电压模态分析方法 172

7.3　基于大停电事故模型Ⅰ的SOC分析 175

7.3.1　三类临界特征指标 175

7.3.2　仿真算例 176

7.3.3　典型运行参数对停电事故分布的影响 187

7.4　大停电事故模型Ⅱ 191

7.5　大停电事故模型Ⅱ的无功／电压分析方法 192

7.5.1　负荷裕度算法 192

7.5.2　大停电事故模型Ⅱ切负荷环节的精确建模 194

7.6　基于大停电事故模型Ⅱ的SOC分析 197

7.6.1　大停电过程中临界特征指标变化趋势 197

7.6.2　典型运行参数对停电分布的影响 198

7.7　几点讨论 200

第8章　基于OTS的大停电事故模型 202

8.1　暂态稳定裕度指标 202

8.1.1　暂态稳定裕度指标的构建 203

8.1.2　暂态稳定裕度指标的计算 205

8.1.3　暂态稳定裕度指标灵敏度的求取 206

8.2　OTS数学模型和算法实现 207

8.2.1 常规最优潮流（OPF） 208

8.2.2　暂态稳定约束处理 209

8.2.3　含暂稳约束的最优潮流（OTS） 209

8.2.4　OTS算法实现 210

8.2.5　10机39节点系统仿真分析 210

8.2.6　OTS算法的几点说明 217

8.3　大停电事故模型 218

8.3.1　暂态过程（内层循环） 219

8.3.2　快动态过程（中层循环） 221

8.3.3　慢动态过程（外层循环） 224

8.4　连锁故障过程模拟 226

8.5　宏观SOC特征提取及临界性分析 232

8.6　快动态临界性及风险评估 234

8.7　进一步的讨论 236

第9章 电源及电网规划应用 237

9.1 现有电源及电网规划的不足 237

9.2　关键线路辨识方法 239

9.3　关键电源辨识方法 243

9.4　线路传输容量增长因子与停电风险 246

9.5　重载线路切除概率与停电风险 247

9.6　小结 250

第10章 电力应急管理平台应用 251

10.1 电力应急平台简介 251

10.1.1 电力应急平台总体结构 252

10.1.2　辅助决策系统基本原理 254

10.2　基于直流潮流的电网灾变预测预警模型 255

10.2.1　模型设计 255

10.2.2　仿真分析 257

10.3　基于交流潮流的电网灾变预测预警模型 270

10.3.1　模型设计 270

10.3.2　仿真分析 272

10.4　小结 277

附录A　IEEE30节点系统线路参数 279

附录B　东北电网500kV主干网络线路参数 280

附录C　IEEE118节点系统线路参数 281

附录D　电力设备停运影响因素分类 285

附录E　电力设备停运概率模型 286

附录F　名词索引 290

参考文献 293