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电力战略防御系统的若干问题the Strategic Power Infrastructure Defense (SPID)System 电力系统研究所 周双喜 2002.12.13 电力战略防御系统的几个问题 （1）现代电力系统 （2）电力系统灾难性事故的一般历程 （3）继电保护的隐藏故障 （4）系统的脆弱性估计 （5）SPID系统的功能要求 （6） SPID电力战略防御系统的关键技术 （7） SPID御系统技术上的挑战 （8）工作设想 （9）参考文献 三道防线 引子 如何应对电力系统的灾难性事故？ ∧ 法国对付电压崩溃的重要战略-三级电压控制 ∧1996年美国西部两次大停电（电压、角度） ∧弹导导弹战略防御系统（MND） ∧美国大学知名学者：Chen-Ching Liu, Juhwan Jung(University 0f Washington); Gerald . T.Heydt(Arizona State University ）； Vijal Vittal(Iowa State University); Arun G.Phadke(Virginia Tech) ∧中国：三道防线；数字电力系统；计算机在线稳定监控系统；基于GPS/PMU的电力系统动态安全控制 一、现代电力系统（1）如何认识电力系统？ （1）如何认识电力系统？ （1）动态电力系统（物流）：能量变换、传输、分配和使用的一次系统，即发电、输电、变电、配电和用电。对于物流系统，侧重研究能量转化和变换、电能传输和分配以及电力系统可靠、稳定、安全、经济运行的规律； （2）信息系统（信息流）：保障动态电力系统可靠、稳定、安全和经济运行的监控、保护、自动控制、调度自动化等的电能管理系统。主要研究如何获得物流系统和设备的各种状态信息的获取、传输、处理、和应用，这个系统主要有传感器、通信网络和计算机构成。 （3）电能量的交易系统（货币流）。主要研究电能这种特殊商品，如何通过市场进行交易，电能如何定价，在市场运营下如何保障电力系统可靠、稳定、安全和经济运行。 一、现代电力系统（2）电力系统的脆弱性（vulnerability）原因 ? 自然灾害和气候条件 ? 大的电力系统元件故障 ? 控制和保护系统故障 ? 信息和通信系统故障 ? 电力系统不稳定问题 ? 负荷对电力系统的反作用 ? 人为的错误 ? 不合适/错误的系统模拟和估计 ? 竞争的电力市场环境中的脆弱性 ? 不能获得、综合和利用可靠的信息 （2）电力系统的脆弱（vulnerability）原因 二、电力系统灾难性事故的发展历程和控制措施 三、保护系统隐藏的故障（1） （Hidden Failure） 方向比较闭锁（DCB） 保护系统隐藏的故障(2) 1983年10月27日瑞典电网电压崩溃事故是由于线路距离保护级联动作于跳闸而恶化的; 1996年7月2日美国西部停电中一个隐藏故障使230kV线路跳闸。连同其他一些同时的切换操作产生了导致在爱达荷区域的电压降低。 继电保护系统隐藏故障是电力系统灾难性事故的一种机理； 继电保护可能因传送一个跳闸信号到有关不该跳闸的断路器而失败，也可能因没有送跳闸信号到该跳闸的断路器而失败； 这种故障通常是被后备保护掩盖着的，因为后备保护设计成在主保护失败情况时动作。后备保护的不希望的动作比主保护的误动对电力系统有更大的影响，可能导致灾难性的事件； 这种隐藏的故障不是经常发生的，但它对电力系统影响的风险却是灾难性的 四、系统脆弱性估计（1）考虑电力系统脆弱性时的电力系统框架 脆弱性估计（2） 电力系统脆弱性定义：电力系统因人为因素、信息、计算（软、硬件）、通信、电力系统元件、以及保护或控制设备的事故而导致大范围停电的灾难性事故的危险状态。 这里人为的因素包括故意破坏、投切操作和运行中的差错、电力市场中的博弈等侵入到计算机、保护/控制网络。 采用概率的方法进行系统脆弱性的评估，这种概率评估技术主要包括随机事件发生的概率、影响及其这种影响的不确定性分析等技术 要建立各个子系统的数学和逻辑模型以及子系统间相互作用的经验模型。 系统脆弱性估计（4） 风险评估体系的4个主要部分： ? 事件识别 ? 风险计算 ? 快速网络分析 ? 决策分析 事件识别 传统的仅仅包括所谓可信事件，如失去一个或两个元件。SPID研究扩展到包括与保护故障有关的事件的识别，通信和信息系统故障的识别等。 识别各个事件之间的相关性。 对导致灾难性停电的级联事件排序，（利用数值分析工具如扩展的暂态和中期稳定程序ETM