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A-653_考虑长时间尺度效应的北美大停电风险分析 中国高等学校电力系统及其自动化专业第29届学术年会，湖北宜昌：三峡大学，2013 考虑长时间尺度效应的北美大停电风险分析 苏 盛，段献忠，石东源 强电磁工程与新技术国家重点实验室（华中科技大学），湖北省 武汉市 430074 Email: eessheng@163.com 摘要：大停电风险源是随电网结构、调度管理方式和所处环境的变化而不断演化的，从风险分析的角度进行风 险源识别，并定性估计风险大小，可以为认识和防御大停电事故提供一种新的视角。本文利用1984至2007年间 北美大停电数据，首先识别了具有超大规模的极值大停电并分析其肇因；继而又从长时间尺度上，分析了各种风险源的演化趋势，最后结合各风险源的研究程度和防治措施进行了风险估计。 关键词：大停电; 风险源; 风险分析. Blackout risk analysis considering long term evolution Su Sheng, DUAN Xianzhong, Shi Dongyuan State Key Laboratory of Advanced Electromagnetic Engineering and Technology (Huazhong University of Science and Technology), Wuhan 430074 Abstract: Risk of blackout evolved with variation of power grid structure, its environment, and the way and philosophy of monitoring and controlling. Blackout risk analysis could provide a novel approach to analyze and prevent blackout by risk source identification and risk estimation. The blackout data of NERC during 1984 to 2007 is utilized to identify the extreme blackout and associated causes. Thereafter, the evolution of risk sources over long term and the way to mitigate blackout is analyzed to estimate blackout risk of each risk sources. Keywords: Blackout; risk sources; risk analysis. 1 引言 近年来，科研人员发现世界各国的大停电规模多有幂律特性[1,2]。研究表明，电力系统作为复杂系统具有的自组织临界性是大停电幂律分布的根本原因，而连锁故障则是其直接原因。基于该机理解释，研究人员构建了考虑电网物理特性和各种约束的仿真模型[3-6] ，可以用来进行连锁故障大停电的风险评估。 实际系统中，大停电风险源是随电网结构、调度管理方式和所处环境的变化而不断演化的，大停电风险评估难以反映此一特性[7]。考虑到大停电机理及其风险源的演化特性，从风险分析的角度进行风险源识别，并定性估计风险大小，可以为认识和防御大停电事故提供一种新的视角。本文利用北美大停电数据，识别风险源，并估计各种风险源引发大停电概率的变化趋势。 2 大停电风险源识别 为了分析长时间尺度上大停电风险的演化历程，并从中提炼出需要予以特别关注的的风险源，针对1984年至2007年北美大停电数据[8]展开了调研分析。 国家重点基础研究(973)项目(批准号: 2009CB219701)、国家自然科学基金项目(批准号:50907024) 数据集共包含有1039条大停电记录。因连锁故障和飓风等极端事件在相邻多个电网引发的大停电可能记录为多条数据，将同一天内具有明显相关性的大停电合并为一条。经合并处理后，总共有954条大停电记录。逐一分析事故原因，最终将大停电原因归结为过负荷与连锁故障、极端天气、地磁暴、地震、人为误操作、保护误动、设备故障及人为破坏等八类，并将由多个风险源共同引发的大停电，共同归因于这些风险源。因过负荷与连锁故障有显著的关联性，很难分清其中的界限，在此将过负荷和连锁故障归为一类。此外，尽管热浪与寒潮