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基于随机交互图与特征分析的连锁故障分析与缓解
Analysis and Mitigation of Cascading Failures Using a Stochastic Interaction Graph With Eigen-Analysis
Zhenping Guo · Xiaowen Su · Kai Sun · Byungkwon Park 等5人 · IEEE Transactions on Power Systems · 2024年7月
在复杂网络系统研究中，通常基于无向图模型进行特征分析。然而，在电力系统连锁故障分析中，故障间的相互作用具有方向性，需引入有向图以刻画故障传播路径。为此，本文提出一种随机交互图模型及其特征分析方法。通过定义并分析随机交互矩阵的特征值模式（其模为1、0或介于两者之间），可识别局部或大范围的故障传播模式及关键参与元件。利用特征向量识别广泛传播模式中的关键组件，并降低其故障概率，从而有效抑制连锁故障。在NPCC 140节点系统上的仿真数据验证了所提模型与策略的有效性。
解读: 该随机交互图与特征分析技术对阳光电源大型储能系统和微电网产品具有重要应用价值。在PowerTitan储能系统集成中，可建立储能单元、PCS变流器、升压变压器间的故障传播有向图模型，通过特征值分析识别关键薄弱环节，优化冗余配置策略。对于多机并联的ST系列储能变流器，该方法可量化单机故障向系统扩散的风险...
基于能量函数嵌入的准稳态模型实现连锁故障高效仿真
Efficient Simulation of Cascading Outages Using an Energy Function-Embedded Quasi-Steady-State Model
Zhenping Guo · Xiaowen Su · Kaiyang Huang · Kai Sun 等6人 · IEEE Transactions on Power Systems · 2025年1月
本文提出一种嵌入能量函数的准稳态模型，用于在考虑暂态稳定性的同时高效模拟电网连锁故障。与传统准稳态模型相比，该模型结合短期动态仿真与能量函数法，无需完整暂态稳定仿真即可评估系统暂态稳定性及故障传播过程。每次扰动后，模型首先进行短时域仿真获取扰动后轨迹，继而搜索势能局部最大点并利用牛顿法求解相关不稳定平衡点，最后基于此点估算暂态能量裕度以预测发电机失步。该模型在NPCC 140节点系统上验证了其精度与计算效率，并与嵌入暂态稳定仿真的准稳态模型进行了对比。
解读: 该连锁故障高效仿真技术对阳光电源PowerTitan大型储能系统及ST系列储能变流器的电网支撑功能具有重要价值。文中提出的能量函数嵌入准稳态模型可应用于储能系统的构网型GFM控制策略优化：通过快速评估暂态稳定裕度，储能系统可在电网扰动时动态调整有功/无功输出，预防连锁故障扩散。该方法的计算高效性使其...
含风电渗透的信息物理电力系统连锁故障安全评估
Security Assessment of Cascading Failures in Cyber-Physical Power Systems with Wind Power Penetration
Xingye Xu · Kaishun Xiahou · Wei Du · Yang Liu 等6人 · IEEE Transactions on Power Systems · 2025年4月
本文提出一种高比例风电接入下的信息物理电力系统（CPPS）连锁故障安全评估方法。首先，建立考虑电力系统信息物理耦合及网络攻击风险的数学模型，并基于马尔可夫链蒙特卡罗（MCMC）方法构建风电随机模型。在此基础上，提出含风电接入的信息物理电力系统连锁故障模型。为提高连锁故障仿真的准确性，提出一种基于相位估计的线性潮流（PELPF）方法，该方法不仅能使计算精度与牛顿 - 拉夫逊法相当，还能显著提高计算效率并避免收敛问题。此外，基于PELPF方法构建了应对连锁故障中网络攻击的恢复控制模型。最后，引入两个...
解读: 该研究对阳光电源的储能与风电产品线具有重要参考价值。从技术层面，可直接应用于ST系列储能变流器的故障预警与安全防护系统，特别是在大型风储联合项目中的PowerTitan储能系统。研究提出的多阶段动态故障传播模型，有助于优化储能PCS的GFM控制策略，提升系统在高比例风电接入场景下的稳定性。同时，该安...
地磁扰动下电磁暂态视角中的级联故障导致电压崩溃
Voltage Collapse Owing to Cascading Failures Under Geomagnetic Disturbances in Electromagnetic Transient Perspective
Wen-Kai Xin · Chun-Ming Liu · Afshin Rezaei-Zare · Ze-Zhong Wang · IEEE Transactions on Power Systems · 2025年1月
强太阳活动引发的严重地磁扰动（GMDs）会导致电网变压器产生大量无功功率损耗和谐波电流，后者易引发电容补偿装置继电保护误动作，造成系统无功不足与局部失衡，进而诱发级联故障甚至电压崩溃，导致大范围停电。本文分析了级联故障的机理与触发条件，提出了敏感设备作用下的电压崩溃演化过程，并基于四站八节点及IEEE 118-GMD系统的电磁暂态仿真验证了理论正确性。通过仿真结果总结了地磁暴期间级联故障的发生模式，识别了电压崩溃的触发条件与影响因素，为准确快速识别风险节点、及时采取防灾措施提供了指导。
解读: 该研究对阳光电源电网级储能系统（PowerTitan/ST系列）具有重要防护价值。地磁扰动引发的电压崩溃机理分析可指导储能变流器开发快速无功支撑策略：在GMD事件中，储能系统可通过构网型GFM控制快速注入无功功率，补偿变压器损耗，防止电压崩溃级联扩散。建议在iSolarCloud平台集成地磁扰动监测...
量化气电系统故障传播速度：一种半隐式仿真方法
Quantify Gas-to-Power Fault Propagation Speed: A Semi-Implicit Simulation Approach
Ruizhi Yu · Suhan Zhang · Yong Sun · Wei Gu 等6人 · IEEE Transactions on Power Systems · 2025年5月
现代清洁能源电力系统高度依赖天然气的安全供应，易受管道破裂与泄漏故障引发的气体扰动影响。本文首次基于仿真研究此类故障在气-电耦合系统中的跨系统传播速度。建立了故障的微分代数方程模型，结合特征线法确定故障处边界条件；采用基于刚性精确Rosenbrock格式的半隐式方法进行故障后仿真，兼具隐式稳定性与显式计算效率；并提出基于连续Runge-Kutta法的关键时刻定位策略以精确捕捉动态事件。案例验证了该方法在精度与效率上的优势，揭示了故障位置与管道摩擦对传播速度的影响，以及气-电双向耦合可能引发的连锁...
解读: 该气-电故障传播速度量化技术对阳光电源PowerTitan大型储能系统与微电网解决方案具有重要应用价值。在燃气-光伏-储能混合能源系统中，ST系列储能变流器需应对燃气机组故障引发的快速功率波动。研究提出的半隐式仿真方法可集成至iSolarCloud智能运维平台，实现毫秒级故障传播预测，为储能系统GF...