Fast Blocking Control Strategy Against Cascading Failures Considering Tripping Time of Transmission Lines

HUANG Siqi; LI Changcheng; KANG Haipeng

doi:10.7500/AEPS20221130011

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Fast Blocking Control Strategy Against Cascading Failures Considering Tripping Time of Transmission Lines

Application Research | 更新时间：2023-06-19

- Fast Blocking Control Strategy Against Cascading Failures Considering Tripping Time of Transmission Lines
- Automation of Electric Power Systems Vol. 47, Issue 12, Pages: 111-120(2023)
- 作者机构：
  
  广西大学电气工程学院，广西壮族自治区南宁市 530004
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  Guangxi Natural Science Foundation of China(2020GXNSFBA297069)
- DOI：10.7500/AEPS20221130011
  CLC：
- Received：30 November 2022，
  
  Revised：2023-03-15，
  
  Published Online：25 April 2023，
  
  Published：25 June 2023
- 稿件说明：
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黄思琪,李长城,康海鹏.计及输电线路开断时间的连锁故障快速阻断控制策略[J].电力系统自动化,2023,47(12):111-120.

HUANG Siqi,LI Changcheng,KANG Haipeng.Fast Blocking Control Strategy Against Cascading Failures Considering Tripping Time of Transmission Lines[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(12):111-120.
黄思琪,李长城,康海鹏.计及输电线路开断时间的连锁故障快速阻断控制策略[J].电力系统自动化,2023,47(12):111-120. DOI： 10.7500/AEPS20221130011.

HUANG Siqi,LI Changcheng,KANG Haipeng.Fast Blocking Control Strategy Against Cascading Failures Considering Tripping Time of Transmission Lines[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(12):111-120. DOI： 10.7500/AEPS20221130011.

摘要

从缩短控制时间的角度出发，基于过载主导型连锁故障的传播机理，建立一种兼顾经济性和快速性的连锁故障阻断控制方法。首先，利用线路过负荷保护模型量化线路开断时间，以开断时间最小的线路作为下一环节故障线路进行开断。基于此，考虑继电保护隐性故障构建连锁故障传播路径预测方法。然后，建立控制成本和阻断时间最小化的阻断控制模型，并定义故障环节风险重要度指标以选取阻断控制策略的最佳投入位置。最后，以IEEE 39节点系统和IEEE 118节点系统为算例进行仿真，结果表明所提模型可以在兼顾经济性的同时保证阻断控制策略实施的快速性，有效阻止故障蔓延，减少电网负荷损失。

Abstract

From the perspective of reducing the control time

based on the propagation mechanism of overload-dominated cascading failures

this paper develops a blocking control method against cascading failures

which takes into account economy and rapidity. First

the line overload protection model is used to quantify the line tripping time. The line with the minimum tripping time is tripped as the next fault link. Based on this

the prediction method for propagation paths of cascading failures is established considering the hidden failure of relay protections. Then

a blocking control model to minimize control cost and blocking time is presented

and the risk importance index of faulty links is defined to select the optimal position for applying the blocking control strategy. Finally

the IEEE 39-bus system and the IEEE 118-bus system are used as cases for simulation. The results show that the proposed model can ensure the rapidity of the implementation of the blocking control strategy while taking into account the economy

effectively preventing the spread of failures and reducing load loss.

关键词

Keywords

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胡秦然，丁昊晖，陈心宜，等 . 美国加州2020年轮流停电事故分析及其对中国电网的启示［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 24 ）： 11 - 18 .

HU Qinran ， DING Haohui ， CHEN Xinyi ， et al . Analysis on rotating power outage in California， USA in 2020 and its enlightenment to power grid of China ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 24 ）： 11 - 18 .

张鹏飞，麻常辉，李威，等 . 2021年欧洲电网两次解列事故分析及对中国电网安全的思考［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 24 ）： 22 - 29 .

ZHANG Pengfei ， MA Changhui ， LI Wei ， et al . Analysis of two splitting accidents of European power grid in 2021 and consideration on power grid security in China ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 24 ）： 22 - 29 .

朱元振，刘玉田 . 考虑源荷不确定性的高风险连锁故障快速筛选［J］. 电力系统自动化， 2023 ， 47 （ 5 ）： 92 - 103 .

ZHU Yuanzhen ， LIU Yutian . Fast screening of high-risk cascading failure considering uncertainties of source and load ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 5 ）： 92 - 103 .

刘雨濛，顾雪平，王涛 . 计及传播路径的电力系统连锁故障多阶段阻断控制［J］. 电力自动化设备， 2021 ， 41 （ 12 ）： 151 - 157 .

LIU Yumeng ， GU Xueping ， WANG Tao . Multi-stage blocking control of power system cascading failures considering propagation path ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2021 ， 41 （ 12 ）： 151 - 157 .

朱元振，刘玉田 . 基于深度学习直流闭锁判断的高风险连锁故障快速搜索［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 22 ）： 59 - 66 .

ZHU Yuanzhen ， LIU Yutian . Fast search for high-risk cascading failures based on deep learning DC blocking judgment ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 22 ）： 59 - 66 .

张晓华，徐伟，吴峰，等 . 交直流混联电网连锁故障特征事件智能溯源及预测方法［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 10 ）： 17 - 24 .

ZHANG Xiaohua ， XU Wei ， WU Feng ， et al . Intelligent method for characteristic event tracing and prediction of cascading failures in AC/DC hybrid power grid ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 10 ）： 17 - 24 .

鲍颜红，张金龙，衣立东，等 . 含大规模风电电力系统的安全稳定风险预防控制方法［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 13 ）： 187 - 194 .

BAO Yanhong ， ZHANG Jinlong ， YI Lidong ， et al . Prevention and control method of security and stability risk for power system with large-scale wind power integration ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 13 ）： 187 - 194 .

杨博，陈义军，姚伟，等 . 基于新一代人工智能技术的电力系统稳定评估与决策综述［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 22 ）： 200 - 223 .

YANG Bo ， CHEN Yijun ， YAO Wei ， et al . Review on stability assessment and decision for power systems based on new-generation artificial intelligence technology ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 22 ）： 200 - 223 .

任建文，魏俊姣，谷雨峰 . 基于多目标粒子群优化算法的连锁跳闸预防控制［J］. 电力自动化设备， 2016 ， 36 （ 7 ）： 53 - 59 .

REN Jianwen ， WEI Junjiao ， GU Yufeng . Preventive control based on multi-objective particle swarm optimization algorithm for cascading trips ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2016 ， 36 （ 7 ）： 53 - 59 .

邓慧琼，罗杰，王晓铭，等 . 考虑安全性和经济性的连锁故障预防控制策略［J］. 电力建设， 2022 ， 43 （ 5 ）： 100 - 108 .

DENG Huiqiong ， LUO Jie ， WANG Xiaoming ， et al . Preventive control strategy of cascading failure considering security and economy ［J］. Electric Power Construction ， 2022 ， 43 （ 5 ）： 100 - 108 .

甘国晓，耿光超，高波，等 . 考虑线路停运概率的电力系统连锁故障阻断控制［J］. 电网技术， 2020 ， 44 （ 1 ）： 266 - 272 .

GAN Guoxiao ， GENG Guangchao ， GAO Bo ， et al . Blocking control of power system cascading failures considering line outages probability ［J］. Power System Technology ， 2020 ， 44 （ 1 ）： 266 - 272 .

丁明，钱宇骋，张晶晶，等 . 基于风险评估的电力系统连锁故障协调控制模型［J］. 电力系统自动化， 2016 ， 40 （ 7 ）： 1 - 8 .

DING Ming ， QIAN Yucheng ， ZHANG Jingjing ， et al . Coordinated control model of power system cascading failures based on risk assessment ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2016 ， 40 （ 7 ）： 1 - 8 .

张晶晶，杨洋，李小燕，等 . 考虑安全和经济的电力系统连锁故障协调控制模型［J］. 中国电机工程学报， 2018 ， 38 （ 16 ）： 4784 - 4791 .

ZHANG Jingjing ， YANG Yang ， LI Xiaoyan ， et al . Coordinated control model of power system cascading failure considering security and economy ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2018 ， 38 （ 16 ）： 4784 - 4791 .

胡益，王晓茹，滕予非，等 . 特高压直流闭锁后的交直流混联受端电网最优切负荷方案［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 22 ）： 98 - 106 .

HU Yi ， WANG Xiaoru ， TENG Yufei ， et al . Optimal load shedding scheme for AC/DC hybrid receiving-end power grid after UHVDC blocking ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 22 ）： 98 - 106 .

胡剑，王建，熊小伏，等 . 计及线路动态电热特性的交直流混联电网过载控制策略［J］. 电力系统保护与控制， 2020 ， 48 （ 7 ）： 66 - 75 .

HU Jian ， WANG Jian ， XIONG Xiaofu ， et al . An overload control strategy for AC/DC hybrid power grid considering dynamic electro-thermal characteristics of transmission lines ［J］. Power System Protection and Control ， 2020 ， 48 （ 7 ）： 66 - 75 .

ZOCHOLL S E ， BENMOUYAL G . On the protection of thermal processes ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2005 ， 20 （ 2 ）： 1240 - 1246 .

姜盛波，杨军，王建雄，等 . 基于预防-紧急协调控制的大电网连锁故障防御策略［J］. 电力自动化设备， 2019 ， 39 （ 12 ）： 148 - 154 .

JIANG Shengbo ， YANG Jun ， WANG Jianxiong ， et al . Defense strategy against large power grid cascading failure based on coordinated preventive-emergency control ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2019 ， 39 （ 12 ）： 148 - 154 .

沈政委，孙华东，汤涌，等 . 传统交流电网与高比例新能源电网连锁故障差异性分析［J］. 电网技术， 2021 ， 45 （ 12 ）： 4641 - 4649 .

SHEN Zhengwei ， SUN Huadong ， TANG Yong ， et al . Analysis of cascading failure differences between traditional AC power grid and high-proportion new energy power grid ［J］. Power System Technology ， 2021 ， 45 （ 12 ）： 4641 - 4649 .

周杨涵，胡博，邵常政，等 . 计及老化线路电流承载能力退化特性的电力系统连锁故障分析［J/OL］. 电力自动化设备［ 2023-03-15 ］. https：//doi.org/10.16081/j.epae.202302017 https://doi.org/10.16081/j.epae.202302017 .

ZHOU Yanghan ， HU Bo ， SHAO Changzheng ， et al . Cascading failure analysis of power system considering current carrying capability degradation of aging lines ［J/OL］. Electric Power Automation Equipment ［ 2023-03-15 ］. https：//doi.org/10.16081/j.epae.202302017 https://doi.org/10.16081/j.epae.202302017 .

EPPSTEIN M J ， HINES P D H . A “random chemistry” algorithm for identifying collections of multiple contingencies that initiate cascading failure ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2012 ， 27 （ 3 ）： 1698 - 1705 .

KANG Haipeng ， LI Changcheng . A novel time evolution-based cascading failure model considering auto-reclosers . IEEE Transactions on Circuits and Systems II： Express Briefs ， 2023 ， 70 （ 4 ）： 1570 - 1574 .

周景，张衡，刘盾盾，等 . 考虑连锁故障的输电网扩展规划方法［J］. 电力自动化设备， 2021 ， 41 （ 12 ）： 136 - 142 .

ZHOU Jing ， ZHANG Heng ， LIU Dundun ， et al . Expansion planning method of transmission network considering cascading failures ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2021 ， 41 （ 12 ）： 136 - 142 .

蔡晔，刘放，曹一家，等 . 电力信息物理系统低代价多阶段高危攻击策略研究［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 20 ）： 1 - 8 .

CAI Ye ， LIU Fang ， CAO Yijia ， et al . Research on low-cost multi-stage high-risk attack strategy for power cyber-physical system ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 20 ）： 1 - 8 .

包铭磊，杨阳，丁一，等 . 考虑天然气系统影响的电力系统连锁故障评估［J］. 电网技术， 2019 ， 43 （ 1 ）： 32 - 40 .

BAO Minglei ， YANG Yang ， DING Yi ， et al . Assessment of cascading failures in power system considering effects of natural gas system ［J］. Power System Technology ， 2019 ， 43 （ 1 ）： 32 - 40 .

钱宇骋，赵常威，陈忠，等 . 考虑暂态过程仿真的连锁故障多时域演化模型［J］. 山东电力技术， 2019 ， 46 （ 1 ）： 20 - 28 .

QIAN Yucheng ， ZHAO Changwei ， CHEN Zhong ， et al . Multi-timescale cascading failure evolution model considering transient process simulation ［J］. Shandong Electric Power ， 2019 ， 46 （ 1 ）： 20 - 28 .

毛思杰，贾燕冰，张琪 . 计及过载线路发热严重程度的紧急控制方法研究［J］. 电力系统保护与控制， 2019 ， 47 （ 16 ）： 34 - 42 .

MAO Sijie ， JIA Yanbing ， ZHANG Qi . Research on emergency control method considering severity of overheating of overload line ［J］. Power System Protection and Control ， 2019 ， 47 （ 16 ）： 34 - 42 .

周强明，姜盛波，鲁鸿毅，等 . 基于FP-growth算法的大电网关键线路辨识方法［J］. 电力自动化设备， 2018 ， 38 （ 4 ）： 89 - 95 .

ZHOU Qiangming ， JIANG Shengbo ， LU Hongyi ， et al . Critical line identification method based on FP-growth algorithm for large power grid ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2018 ， 38 （ 4 ）： 89 - 95 .

李妍莎，蔡晔，曹一家，等 . 面向联合检修的电力信息物理系统输电线路脆弱相关性辨识［J］. 电力系统保护与控制， 2022 ， 50 （ 24 ）： 120 - 128 .

LI Yansha ， CAI Ye ， CAO Yijia ， et al . Vulnerable correlation identification of a transmission line in the power cyber physical system for federated maintenance ［J］. Power System Protection and Control ， 2022 ， 50 （ 24 ）： 120 - 128 .

吴宇航，王涛，范辉，等 . 利用灵敏度分析的规模风电并网系统连锁故障阻断控制［J/OL］. 电网技术［ 2022-12-30 ］. https：//doi.org/10.13335/j.1000-3673.pst.2022.1086 https://doi.org/10.13335/j.1000-3673.pst.2022.1086 .

WU Yuhang ， WANG Tao ， FAN Hui ， et al . Blocking control of cascading failure for large-scale wind power systems system using sensitivity analysis ［J/OL］. Power System Technology ［ 2022-12-30 ］. https：//doi.org/10.13335/j.1000-3673.pst.2022.1086 https://doi.org/10.13335/j.1000-3673.pst.2022.1086 .

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