電力系統(tǒng)連鎖故障研究綜述

錢宇騁，陳 忠，楊 為，曹有霞，汪勛婷

（國(guó)網(wǎng)安徽省電力有限公司電力科學(xué)研究院，安徽 合肥 230009）

0 引言

近年來(lái)國(guó)內(nèi)外發(fā)生了多起連鎖故障引起的大停電事故［1－17］。這些大停電事故的原因已不再是單一的系統(tǒng)穩(wěn)定性破壞，其通常起始于單一故障，經(jīng)過(guò)一系列連鎖反應(yīng)，最終導(dǎo)致電網(wǎng)崩潰，演變成大停電事故［18］。

隨著聯(lián)網(wǎng)范圍的擴(kuò)大，連鎖故障影響范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，局部故障引發(fā)大面積停電的風(fēng)險(xiǎn)大大增加。特別是在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)從弱到強(qiáng)的過(guò)渡階段，外部災(zāi)害的影響、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定、大量電磁環(huán)網(wǎng)的存在以及新能源接入帶來(lái)的波動(dòng)性增加使全局范圍潛在的連鎖故障概率增大、所波及的范圍和所引發(fā)的損失也更嚴(yán)重，因而連鎖故障的風(fēng)險(xiǎn)更大。同時(shí)，龐大和復(fù)雜的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)也增加了連鎖故障分析與防控的難度，如果不能及時(shí)控制電網(wǎng)連鎖故障，其所引發(fā)的大停電事故將對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)、人民生活、國(guó)家穩(wěn)定造成極大影響。因此，對(duì)電力系統(tǒng)連鎖故障問(wèn)題的深入研究是電力系統(tǒng)安全防御的一項(xiàng)重要內(nèi)容。

1 連鎖故障的定義

電力系統(tǒng)中故障包括多重故障和單重故障，其中多重故障可根據(jù)故障間的時(shí)間關(guān)系分為多重同時(shí)故障（無(wú)時(shí)間先后關(guān)系）和相繼故障（有時(shí)間先后關(guān)系），而相繼故障又可根據(jù)故障間的因果關(guān)系分為獨(dú)立相繼故障 （故障間無(wú)內(nèi)在因果聯(lián)系）和連鎖故障（故障間有內(nèi)在因果關(guān)系）。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者根據(jù)連鎖故障的特點(diǎn)對(duì)連鎖故障進(jìn)行定義。北美電力系統(tǒng)可靠性委員會(huì)（NERC）［19］定義連鎖故障為由任何位置的事故（或條件）觸發(fā)的電力系統(tǒng)設(shè)備不受控制的連續(xù)損失，導(dǎo)致超出預(yù)定區(qū)域無(wú)法抑制的電力中斷。Dobson的課題組［20］認(rèn)為級(jí)聯(lián)故障是一個(gè)初始擾動(dòng)或一組擾動(dòng)觸發(fā)一個(gè)或多個(gè)相關(guān)聯(lián)元件故障的事件序列。IEEE PES CAMS的工作組［21］定義連鎖故障為一系列獨(dú)立元件的相關(guān)聯(lián)的故障，這些故障相繼削弱了電力系統(tǒng)。在該定義中，電力系統(tǒng)不僅包括物理元件還包括軟件、處理流程、人員及設(shè)計(jì)、運(yùn)行和管理電力系統(tǒng)的組織?！稄?fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論及其應(yīng)用》［22］中提到網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)節(jié)點(diǎn)或邊發(fā)生的故障（可能是隨機(jī)發(fā)生，也可能是蓄意攻擊造成的）會(huì)通過(guò)節(jié)點(diǎn)之間的耦合關(guān)系引起其他節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障，這樣產(chǎn)生的連鎖效應(yīng)，也稱為 “雪崩”。

根據(jù)上述定義，可以總結(jié)出多重故障、相繼故障和連鎖故障的關(guān)系，如圖1所示。

圖1 多重故障、相繼故障和連鎖故障的關(guān)系

從圖1中可以看出，相繼故障是停運(yùn)時(shí)間上相繼的多重故障，而連鎖故障是元件停運(yùn)間存在因果關(guān)系的相繼故障。因此，本文將連鎖故障定義為：由初始擾動(dòng)（可以是單重或多重）引起的多個(gè)元件、具有內(nèi)在因果關(guān)系的相繼停運(yùn)事件。

2 連鎖故障主導(dǎo)模式

連鎖故障的主導(dǎo)模式是指在某個(gè)主導(dǎo)因素影響下的連鎖故障擴(kuò)散模式。連鎖故障的主導(dǎo)模式主要與連鎖故障中的臨界事件以及故障傳播的主要助推因素有關(guān)［23］，為了便于分析闡述，首先需要對(duì)連鎖故障的發(fā)展過(guò)程進(jìn)行階段劃分。

通過(guò)分析已發(fā)生的大停電事故可知，大停電事故通常與一系列相繼開(kāi)斷有關(guān)。由偶然故障引發(fā)相繼開(kāi)斷，并演化為大停電的過(guò)程，可以劃分為源發(fā)性故障階段、緩慢相繼開(kāi)斷階段、快速相繼開(kāi)斷階段、振蕩階段、雪崩階段和恢復(fù)階段［24］。

源發(fā)性故障階段會(huì)出現(xiàn)難以預(yù)測(cè)的源發(fā)性故障，如線路跳閘或短路故障等，導(dǎo)致系統(tǒng)偏離原定運(yùn)行方式。連鎖故障傳播階段是連鎖故障過(guò)程的主要發(fā)展階段，其包括緩慢相繼開(kāi)斷階段和快速相繼開(kāi)斷階段。其中，緩慢相繼開(kāi)斷階段中的事件并非獨(dú)立事件，事件之間存在著某種弱相關(guān)，具體可表現(xiàn)為線路開(kāi)斷后，原來(lái)線路上的潮流轉(zhuǎn)移至其他相關(guān)線路上，使線路重載，引起線路下垂并觸樹(shù)的情況；由于緩慢相繼開(kāi)斷階段的故障間隔和整體持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，是進(jìn)行干預(yù)、緩解危機(jī)的最佳時(shí)機(jī)，此時(shí)可以依靠在線穩(wěn)定分析實(shí)現(xiàn)預(yù)防控制，阻止后續(xù)的開(kāi)斷。當(dāng)連鎖故障過(guò)程進(jìn)入快速相繼開(kāi)斷階段后，事件相關(guān)性逐步增強(qiáng)，事件發(fā)生的頻率也逐步增大；由于快速相繼開(kāi)斷階段的故障間隔很短，會(huì)出現(xiàn)來(lái)不及對(duì)下一次可能發(fā)生的相繼開(kāi)斷做出預(yù)防性決策的情況，因此在該階段內(nèi)主要依靠緊急控制來(lái)避免系統(tǒng)振蕩。大量元件的開(kāi)斷大大降低了傳輸功率的穩(wěn)定極限值，隨著臨界事件（指連鎖故障過(guò)程中使系統(tǒng)進(jìn)入振蕩和崩潰階段的事件，該事件稱為臨界事件）的發(fā)生，系統(tǒng)進(jìn)入振蕩階段和雪崩階段；隨著連鎖故障過(guò)程進(jìn)入末期，系統(tǒng)各類整定方式嚴(yán)重偏離，系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)極快的、難以逆轉(zhuǎn)的全面崩潰，即大停電事故發(fā)生；調(diào)度員難以及時(shí)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)做出準(zhǔn)確判斷，僅能依靠校正控制對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制，減小停電范圍，并減輕恢復(fù)控制的困難。最后，大停電過(guò)程進(jìn)入恢復(fù)階段。

連鎖故障大停電事故可以根據(jù)故障傳播主要推動(dòng)因素與臨界事件性質(zhì)劃分為過(guò)載主導(dǎo)型、配合主導(dǎo)型、結(jié)構(gòu)主導(dǎo)型［23］。

1）過(guò)載主導(dǎo)型是指大停電的主要推動(dòng)因素是有功潮流轉(zhuǎn)移引起的線路相繼過(guò)載開(kāi)斷［25］。過(guò)載主導(dǎo)型的緩慢相繼開(kāi)斷階段持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，期間電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)保持相對(duì)完整，且一般不發(fā)生失穩(wěn)，只有當(dāng)系統(tǒng)狀態(tài)不斷惡化直至臨界事件觸發(fā)時(shí)，才會(huì)進(jìn)入震蕩和崩潰階段，其中最為常見(jiàn)的現(xiàn)象是無(wú)序切機(jī)甩負(fù)荷與電壓崩潰。

2）配合主導(dǎo)型是指大停電的主要推動(dòng)因素是繼電保護(hù)等二次裝置不合理定值、設(shè)備可靠性低下（如斷路器誤動(dòng)或拒動(dòng)，保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)）等導(dǎo)致連鎖故障擴(kuò)大。根據(jù)以往的大停電事故可知，此類事件一般作為配合主導(dǎo)型連鎖故障的臨界事件，且通常發(fā)生在源發(fā)故障階段［26］。

3）結(jié)構(gòu)主導(dǎo)型是指引發(fā)大停電的主要推動(dòng)因素是區(qū)域互聯(lián)電網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線意外切除、連鎖故障發(fā)展初期解列裝置過(guò)早動(dòng)作等造成的電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)重大損害。此類模式往往極易導(dǎo)致系統(tǒng)解列為多個(gè)子系統(tǒng)，使各子系統(tǒng)的功率平衡被破壞，導(dǎo)致各子系統(tǒng)出現(xiàn)頻率、電壓失穩(wěn)的狀況。結(jié)構(gòu)主導(dǎo)型連鎖故障與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)脆弱性［27］密切相關(guān)，通常可泛指電網(wǎng)中所有因脆弱環(huán)節(jié)被破壞而導(dǎo)致的連鎖故障。

電力系統(tǒng)連鎖故障的成因和發(fā)展是極其復(fù)雜的，涉及電網(wǎng)的各個(gè)方面。就已發(fā)生的連鎖故障實(shí)例來(lái)看，過(guò)載主導(dǎo)型、配合主導(dǎo)型、結(jié)構(gòu)主導(dǎo)型的分類有一定合理性。將已發(fā)生的部分大停電事故按照上述分類方法進(jìn)行初步分類，如表1所示。需要說(shuō)明的是，這3種類型劃分依據(jù)的是大停電過(guò)程中起主導(dǎo)作用的因素，而事實(shí)上絕大部分大停電事故都受到了多種因素共同影響。例如，2006年華中“7·1”停電事故的主導(dǎo)作用因素是保護(hù)裝置無(wú)故障誤動(dòng)以及安控裝置拒動(dòng)，但連鎖故障過(guò)程中的線路相繼過(guò)負(fù)荷也起到了推波助瀾的作用，可以看出該連鎖故障過(guò)程中同時(shí)存在二次裝置的配合失效和線路相繼過(guò)負(fù)荷等多種作用因素，但由于二次裝置的配合失效是導(dǎo)致連鎖故障的主導(dǎo)因素，所以該連鎖故障屬于配合主導(dǎo)型連鎖故障。

表1 大停電事故分類

3 國(guó)內(nèi)外連鎖故障研究現(xiàn)狀

3.1 連鎖故障模型研究現(xiàn)狀

電力系統(tǒng)具有高維度、線性和非線性，定長(zhǎng)和時(shí)變，連續(xù)和離散，集中參數(shù)和分布參數(shù)，確定性和隨機(jī)性等復(fù)雜混合特性，這導(dǎo)致電力系統(tǒng)連鎖故障分析難以準(zhǔn)確囊括所有可能的故障場(chǎng)景，所得結(jié)論也難免“掛一漏萬(wàn)”。針對(duì)這些問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)連鎖故障的方法模型進(jìn)行了大量研究。

3.1.1 連鎖故障理論模型

目前，從方法論的角度，可以將連鎖故障的研究分成2大類。第1類是宏觀系統(tǒng)論方法，該方法從系統(tǒng)整體特性分析其安全性，主要包括基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的方法和基于復(fù)雜系統(tǒng)的自組織臨界理論方法；第2類是物理過(guò)程還原論方法，該方法側(cè)重還原連鎖故障的物理過(guò)程，主要包括基于模式搜索理論的方法。

考慮實(shí)現(xiàn)目標(biāo)、不足之處和適用范圍這3個(gè)方面，根據(jù)已有文獻(xiàn)，歸納和總結(jié)了連鎖故障模型的研究現(xiàn)狀，如表2所示。

從表2可以看出，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論和自組織臨界理論可以從宏觀角度解釋連鎖故障發(fā)生和發(fā)展機(jī)理，但其不能對(duì)連鎖故障過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)模擬，無(wú)法充分體現(xiàn)連鎖故障發(fā)展過(guò)程中系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程，難以實(shí)現(xiàn)連鎖故障的在線預(yù)警和防控。而基于模式搜索理論的模型可以在搜索過(guò)程中考慮多種因素的影響，通過(guò)連鎖故障序列的形式展現(xiàn)連鎖故障的發(fā)展過(guò)程，便于預(yù)測(cè)連鎖故障發(fā)展路徑，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)一步研究連鎖故障的控制方案，因此通常采用基于模式搜索理論的模型來(lái)預(yù)測(cè)連鎖故障的發(fā)展過(guò)程。

連鎖故障模式搜索理論的一個(gè)重要研究模型就是事故鏈模型，其不僅能夠建立連鎖故障與元件狀態(tài)之間的關(guān)系，使得連鎖故障問(wèn)題轉(zhuǎn)變?yōu)樵顟B(tài)和元件之間的關(guān)聯(lián)性問(wèn)題，還能夠?qū)㈦娋W(wǎng)的各種不確定影響因素與元件狀態(tài)聯(lián)系起來(lái)，使得電網(wǎng)的在線運(yùn)行條件能夠在事故鏈模型中得到體現(xiàn)［82］。此外，事故鏈模型將連鎖故障的預(yù)警問(wèn)題轉(zhuǎn)化為對(duì)事故鏈環(huán)節(jié)的監(jiān)視問(wèn)題，將連鎖故障的防御問(wèn)題轉(zhuǎn)化為對(duì)事故鏈的阻斷問(wèn)題，為連鎖故障的預(yù)防和控制提供了理論基礎(chǔ)［83］。文獻(xiàn)［32］將事故鏈理論應(yīng)用于連鎖故障的預(yù)測(cè)，建立了連鎖故障的事故鏈模型。文獻(xiàn)［35］使用事故鏈模型表征系統(tǒng)自組織臨界態(tài)的發(fā)展，并在此基礎(chǔ)上計(jì)及惡劣天氣的影響，預(yù)測(cè)連鎖故障。文獻(xiàn)［34］考慮了多種因素對(duì)事故鏈中間環(huán)節(jié)的影響，并構(gòu)造相應(yīng)指標(biāo)用于進(jìn)行事故鏈的預(yù)測(cè)。文獻(xiàn)［37］為了實(shí)現(xiàn)連鎖故障的預(yù)測(cè)計(jì)算量和預(yù)測(cè)事故鏈數(shù)量的平衡，提出基于事故鏈模型與模糊聚類算法的連鎖故障事故鏈模型。

表2 連鎖故障模型研究現(xiàn)狀

3.1.2 連鎖故障仿真模型

從仿真的角度，基于模式搜索理論方法的連鎖故障預(yù)測(cè)模型采用以電力系統(tǒng)分析算法為核心的仿真模型，具體可分為基于直流潮流的穩(wěn)態(tài)模型、基于交流潮流的穩(wěn)態(tài)模型、基于穩(wěn)定計(jì)算的暫態(tài)模型以及基于穩(wěn)定計(jì)算和潮流計(jì)算交替的混合模型。

基于穩(wěn)態(tài)模型的連鎖故障仿真，考慮電網(wǎng)潮流特性，將連鎖故障視為離散的狀態(tài)轉(zhuǎn)移過(guò)程，重點(diǎn)考慮每級(jí)故障的暫態(tài)過(guò)程消失后的潮流變化情況，忽略故障發(fā)生后暫態(tài)過(guò)程和系統(tǒng)穩(wěn)定性問(wèn)題。其中基于交流潮流的穩(wěn)態(tài)模型的數(shù)學(xué)模型是一組非線性方程，潮流計(jì)算準(zhǔn)確度較高，在連鎖故障分析中得到廣泛應(yīng)用：文獻(xiàn)［70-71］提出了基于交流潮流穩(wěn)態(tài)模型的Manchester模型模擬電力系統(tǒng)連鎖故障，文獻(xiàn)［51-56］提出了一種基于交流潮流穩(wěn)態(tài)模型的OPA模型?；谥绷鞒绷鞯姆€(wěn)態(tài)模型在基于交流潮流的穩(wěn)態(tài)模型的基礎(chǔ)上對(duì)潮流方程進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，忽略了線路電阻和并聯(lián)支路，不考慮無(wú)功和電壓直接的關(guān)系，數(shù)學(xué)模型是一組線性方程，與交流潮流的計(jì)算結(jié)果相比存在一定誤差［84］，但其有效降低了模型復(fù)雜度，計(jì)算速度快，且無(wú)收斂性問(wèn)題，可用于快速模擬連鎖故障。

相比穩(wěn)態(tài)模型，暫態(tài)模型采用微分代數(shù)方程，通過(guò)時(shí)域仿真可以有效模擬連鎖故障發(fā)展過(guò)程中的系統(tǒng)狀態(tài)、元件動(dòng)作以及控制措施之間的相互影響，提供準(zhǔn)確的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)信息，仿真精度高，可用于連鎖故障的全過(guò)程動(dòng)態(tài)仿真［12］，但由于模型復(fù)雜度較高，計(jì)算量也遠(yuǎn)大于穩(wěn)態(tài)模型。文獻(xiàn)［85］考慮了動(dòng)態(tài)過(guò)程中機(jī)組保護(hù)、變壓器勵(lì)磁保護(hù)、低頻低壓減載、線路過(guò)載等因素，提出了一種基于長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)仿真的電力系統(tǒng)連鎖故障模型；文獻(xiàn)［86］將電力系統(tǒng)的機(jī)電暫態(tài)過(guò)程、中期過(guò)程和長(zhǎng)期過(guò)程進(jìn)行有機(jī)地統(tǒng)一，提出了電力系統(tǒng)全過(guò)程動(dòng)態(tài)仿真模型。

混合模型是對(duì)穩(wěn)態(tài)模型和暫態(tài)模型的一種折中，其核心就是在穩(wěn)態(tài)模型的基礎(chǔ)上嵌入一個(gè)暫態(tài)模型，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生擾動(dòng)時(shí)，進(jìn)入暫態(tài)模型，以模擬擾動(dòng)發(fā)生后的暫態(tài)過(guò)程和系統(tǒng)穩(wěn)定性問(wèn)題，當(dāng)系統(tǒng)到達(dá)平衡點(diǎn)時(shí)，暫態(tài)模型結(jié)束，返回穩(wěn)態(tài)模型中更新系統(tǒng)狀態(tài)并進(jìn)行潮流計(jì)算，之后繼續(xù)搜索下一級(jí)故障。文獻(xiàn)［29-31］在搜索連鎖故障過(guò)程中考慮保護(hù)動(dòng)作和控制措施，并交替進(jìn)行潮流計(jì)算和穩(wěn)定計(jì)算；文獻(xiàn)［87－89］將連鎖故障過(guò)程分為電失穩(wěn)前開(kāi)斷階段和電失穩(wěn)后開(kāi)斷階段，電失穩(wěn)前開(kāi)斷階段考慮熱穩(wěn)定問(wèn)題引起的元件開(kāi)斷，并使用穩(wěn)態(tài)仿真模型進(jìn)行模擬，電失穩(wěn)后開(kāi)斷階段考慮電穩(wěn)定問(wèn)題引起的元件開(kāi)斷，并使用暫態(tài)仿真模型進(jìn)行模擬。

3.2 連鎖故障控制研究現(xiàn)狀

現(xiàn)實(shí)的電力系統(tǒng)與復(fù)雜的、不可預(yù)測(cè)的環(huán)境密切聯(lián)系，它隨時(shí)都可能受到來(lái)自自然或人為因素的干擾，然而，雖然在任何電網(wǎng)中連鎖故障都會(huì)以一定概率存在，而防御措施的不完善才是連鎖故障造成嚴(yán)重后果，甚至演化為大停電事故的關(guān)鍵原因［90］。因此，連鎖故障防御控制的研究就顯得十分重要。目前，連鎖故障控制的方法可大體分為3類。

降低初始故障概率［53，55，71］。 增加用于預(yù)防控制的投資固然可以降低初始故障的發(fā)生概率，但由于初始故障隨機(jī)性較強(qiáng)，其本身發(fā)生概率很低，因此該方法對(duì)減小連鎖故障風(fēng)險(xiǎn)的作用很?。?1］。此外，隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，連鎖故障中包含的故障組合規(guī)模也急劇增加，容易產(chǎn)生組合爆炸問(wèn)題，這就導(dǎo)致難以在線分析連鎖故障中所有可能的故障組合。

釋放系統(tǒng)的壓力，使系統(tǒng)遠(yuǎn)離臨界態(tài)［91-92］。從這一角度出發(fā)，文獻(xiàn)［95］使用沙堆模型模擬系統(tǒng)自組織臨界特性，提出了在故障前采取基于小棍機(jī)制的控制措施減少高風(fēng)險(xiǎn)運(yùn)行狀態(tài)的出現(xiàn)概率，在故障后采取可以減小故障傳遞的控制措施，以及基于主動(dòng)解列的控制措施阻斷故障傳播路徑。文獻(xiàn)［96］基于文獻(xiàn)［95］所提的控制規(guī)則，采用直流潮流模型驗(yàn)證了這些控制規(guī)則在抑制大停電事故方面的有效性。

及時(shí)阻斷連鎖故障的傳播［93-94］。從這一角度出發(fā)，文獻(xiàn)［97］提出了一種基于多智能體計(jì)算的連鎖故障控制方法，實(shí)現(xiàn)切機(jī)切負(fù)荷方案的優(yōu)化配置。文獻(xiàn)［98-99］將博弈思想應(yīng)用于連鎖故障的預(yù)防，提出連鎖故障對(duì)弈防御模型。文獻(xiàn)［100］基于我國(guó)的5級(jí)電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)，提出了基于多智能體系統(tǒng)的廣域協(xié)同預(yù)控制系統(tǒng)。

隨著電力市場(chǎng)的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)性與安全性的優(yōu)化協(xié)調(diào)問(wèn)題日趨迫切，過(guò)于保守控制方案會(huì)產(chǎn)生過(guò)高的控制費(fèi)用，而過(guò)于樂(lè)觀的控制方案又可能導(dǎo)致系統(tǒng)進(jìn)入不安全狀態(tài)。由于風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)能夠兼顧安全和經(jīng)濟(jì)雙重指標(biāo)，因此連鎖故障的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，尤其是風(fēng)險(xiǎn)控制已成為目前研究的熱點(diǎn)。連鎖故障風(fēng)險(xiǎn)控制就是針對(duì)連鎖故障過(guò)程中的各種風(fēng)險(xiǎn)因素，采取措施減少連鎖故障概率，降低連鎖故障后果。文獻(xiàn)［101］以連鎖故障風(fēng)險(xiǎn)最小為目標(biāo)，提出了連鎖故障發(fā)展過(guò)程中的預(yù)防控制方法。文獻(xiàn)［102］針對(duì)傳統(tǒng)緊急控制和校正控制的不足，提出了基于模糊風(fēng)險(xiǎn)分析的預(yù)測(cè)性緊急控制，并構(gòu)造相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)啟動(dòng)判據(jù)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)行緊急控制和校正控制的協(xié)調(diào)。文獻(xiàn)［82］分別考慮從事故前的風(fēng)險(xiǎn)控制和事故中的風(fēng)險(xiǎn)控制，建立了基于事故鏈風(fēng)險(xiǎn)的連鎖故障預(yù)防控制模型。

4 連鎖故障研究的改進(jìn)方向

當(dāng)進(jìn)行連鎖故障預(yù)測(cè)時(shí)，在保證預(yù)測(cè)路徑準(zhǔn)確的前提下，希望選取計(jì)算速度快的仿真模型，以實(shí)現(xiàn)連鎖故障快速模擬。然而，現(xiàn)有的連鎖故障過(guò)程研究大多是采用穩(wěn)態(tài)模型、暫態(tài)模型和混合模型中的某一個(gè)仿真模型，而很少對(duì)比各仿真模型在連鎖故障預(yù)測(cè)時(shí)的一致性和差異性，也未從預(yù)測(cè)連鎖故障路徑的角度對(duì)各仿真模型在連鎖故障不同階段預(yù)測(cè)時(shí)的適用性進(jìn)行分析。因此，有必要針對(duì)連鎖故障不同階段的特點(diǎn)，選擇最合適的仿真模型，以兼顧預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性和快速性。

從連鎖故障預(yù)測(cè)的角度出發(fā)，現(xiàn)有連鎖故障預(yù)測(cè)模型主要應(yīng)用于預(yù)測(cè)緩慢相繼開(kāi)斷階段中連鎖故障的發(fā)展路徑，通常采用穩(wěn)態(tài)仿真模型，未考慮連鎖故障發(fā)展過(guò)程中動(dòng)態(tài)過(guò)程，同時(shí)也忽略了連鎖故障中不同物理現(xiàn)象和控制對(duì)策的時(shí)間特性，難以體現(xiàn)連鎖故障的物理現(xiàn)象和控制對(duì)策的時(shí)間關(guān)系。在連鎖故障動(dòng)態(tài)過(guò)程較多的階段，比如快速相繼開(kāi)斷階段中，現(xiàn)有連鎖故障預(yù)測(cè)模型無(wú)法有效模擬連鎖故障在不同物理現(xiàn)象和控制對(duì)策相互作用下的動(dòng)態(tài)過(guò)程，使得預(yù)測(cè)的連鎖故障路徑存在較大誤差。因此，只有考慮連鎖故障不同階段的特點(diǎn)，對(duì)不同時(shí)間尺度下的物理現(xiàn)象和控制對(duì)策進(jìn)行詳細(xì)的時(shí)間劃分，才能準(zhǔn)確模擬連鎖故障在不同物理現(xiàn)象和控制對(duì)策相互作用下的發(fā)展過(guò)程，有效預(yù)測(cè)連鎖故障的發(fā)展路徑。

在連鎖故障控制方面，雖然連鎖故障發(fā)生概率很小，但無(wú)法通過(guò)電網(wǎng)規(guī)劃杜絕其發(fā)生的可能。從阻斷連鎖故障傳播的角度出發(fā)，緩慢相繼開(kāi)斷階段由于其故障間隔和整體持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，是進(jìn)行干預(yù)、緩解危機(jī)的最佳時(shí)機(jī)。傳統(tǒng)安全穩(wěn)定控制方法由于安全分析計(jì)算和實(shí)時(shí)狀態(tài)感知能力的不足，不能有效阻止大停電的發(fā)生，這已被多次大停電事故所證實(shí)?，F(xiàn)有的連鎖故障防御模型大多是分別從事故前和事故中來(lái)求取預(yù)防連鎖故障的控制策略，忽略了兩者在經(jīng)濟(jì)性和安全性上的互補(bǔ)特性，沒(méi)有考慮將不同控制進(jìn)行協(xié)調(diào)優(yōu)化。因此，連鎖故障的防御需要根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的狀態(tài)信息，在兼顧經(jīng)濟(jì)性和安全性的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮不同控制間的互補(bǔ)特性，實(shí)現(xiàn)連鎖故障的協(xié)調(diào)控制。

5 結(jié)語(yǔ)

詳細(xì)地對(duì)連鎖故障產(chǎn)生、發(fā)展、預(yù)防和防御控制措施等進(jìn)行綜述。連鎖故障的定義強(qiáng)調(diào)了各跳閘事件之間的關(guān)聯(lián)性，將大停電事故按照過(guò)載主導(dǎo)型、配合主導(dǎo)型、結(jié)構(gòu)主導(dǎo)型機(jī)理進(jìn)行分類，并分析了3類連鎖故障的機(jī)理。從方法論角度，連鎖故障模型的研究包括基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的方法、基于自組織臨界的方法和模式搜索法；從仿真模型角度，連鎖故障模型的研究包括基于直流潮流的穩(wěn)態(tài)模型、基于交流潮流的穩(wěn)態(tài)模型、基于穩(wěn)定計(jì)算的暫態(tài)模型以及基于穩(wěn)定計(jì)算和潮流計(jì)算交替的混合模型。連鎖故障控制主要從降低初始故障概率釋放系統(tǒng)的壓力，使系統(tǒng)遠(yuǎn)離臨界態(tài)及時(shí)阻斷連鎖故障的傳播這3個(gè)方面進(jìn)行研究。針對(duì)現(xiàn)有的連鎖故障研究現(xiàn)狀，提出了連鎖故障研究的改進(jìn)方向。