本书面向互联电网的连锁故障引发大停电的现实问题，介绍交直流电力系统连锁故障特性及其阻断技术。
全书共分为三篇，其主要内容包括分析、介绍大电网连锁故障的发生与发展的特性与机理；提出适用于大电网中的连锁故障阻断技术；研究大电网连锁故障仿真分析系统，为大电网连锁故障分析提供仿真平台。
全面地介绍电网连锁故障成因、传播机理等基本特性，研究了适用于大电网中的连锁故障阻断技术
前 言
电网之间的大规模互联，在有效提高系统的运行效率、获得极大的经济效益的同时，也增加了系统运行的不确定性。局部电网某些故障的影响有可能波及附近的区域电网，并诱发连锁反应，导致元件相继退出运行造成大面积停电甚至整个电网的崩溃，使电网的整体安全性面临严峻的威胁。
电网在连锁故障发生时，能够有效地对系统中的故障进行隔离、消除其不良影响，是保证大电网的安全稳定运行的关键。随着特高压交流、直流输变电工程的不断深入推进，电网方式也由此变得更加复杂多样，电气联系变得日益紧密，对电力系统中连锁故障的处理能力提出了更高的需求。
当前特高压交直流输电系统快速发展，对大电网连锁故障阻断技术的改进研究提出了迫切需求，由此，基于一批国内外高校、研究机构和能源、电力企业的理论研究、技术开发和生产实际应用情况，特编写了本书，对电力系统交直流电力系统连锁故障特性及其阻断技术进行分析介绍。
本书较为全面地介绍了电网连锁故障成因、传播机理等基本特性，研究了适用于大电网中的连锁故障阻断技术；并将相关技术付诸实践，开发了电网连锁故障仿真分析系统。本书解决了连锁故障阻断技术中故障发展过程难以预测、故障导致的停电风险计算量大以及阻断多重扰动下的暂态失稳阻断等困难问题。此外，本书充分结合河南电网实际运行情况对相关研究内容进行了详细的分析与应用，具有较高的工程实用性，为大电网的规划、建设提供了有力的支撑。
本书共分为三篇，分别从大电网中的连锁故障特性、大电网中连锁故障阻断技术、大电网连锁故障仿真分析系统的研发三个方面进行了系统性的介绍。
第一篇章主要介绍了大电网连锁故障的基本特性，包括典型连锁故障的诱因与发展过程、面向特高压交直流互联电网连锁故障的建模与仿真方法、大电网连锁故障的产生与传播机理、基于复杂网络理论的电网社团行为对大停电风险的影响分析以及基于K 核分解理论的电网连锁故障中的关键元件的辨识技术。
第二篇章在大电网连锁故障特性相关研究的基础上继续开展深入研究，提出适用于大电网中的连锁故障阻断技术。该部分基于连锁故障分支过程对大电网的停电风险进行了快速评估，提出了考虑过载风险控制的连锁故障阻断方法与基于轨迹特征根暂态失稳判据及在线预测算法，并研究了发电机/电网主动控制在连锁故障阻断中的应用。
第三篇在前两篇章的基础上，将相关技术付诸实践，研究大电网连锁故障仿真分析系统，包括研究开发仿真分析算法、模型以及可视化平台，为大电网连锁故障分析提供仿真平台。
本书的编写得到了国网河南省电力公司相关科技项目的大力资助，在此深表谢意。
本书内容涉及多学科相关专业知识，尽管编者竭力求实，但挂一漏万，书中错误与不妥之处仍在所难免，恳请广大读者不吝指正。
编 者
2021年12月
博士，高级工程师，IEEEPES直流电力系统技术委员会成员，IEEE电力与能源协会和工业应用协会会员。主要从事电力系统电压优化运行与控制等方面工作。先后参与国家自然科学基金项目2项，国家电网公司总部科技项目3项，河南省电力公司科技项目7项。获省部级科技进步二等奖1项，国网河南省电力公司科技进步一等奖1项。以第二作者身份，在IEEETransactionsonIndustryApplications、电网技术等权威期刊会议上发表论文8篇，其中SCI检索论文2篇，EI检索论文6篇，申请国家发明专利4项、授权1项。
前言
篇 大电网连锁故障特性
1 概述 2
2 电网典型连锁故障分析 3
2.1 世界范围内的连锁故障案例分析 3
2.2 电力系统连锁故障诱发原因 6
2.3 电网连锁故障发展过程 9
3 大规模交直流电网连锁故障建模方法 12
3.1 连锁故障的理论模型特征 12
3.2 适用于连锁故障的交直流等值方法 13
3.3 直流输电系统建模 32
3.4 频率稳定及控制系统建模 45
3.5 树木相关的慢速过程建模 59
4 典型连锁故障形成机理及传播特性 67
4.1 连锁故障与电力系统自组织临界 67
4.2 电力系统临界态的表征 68
4.3 电力系统的自组织过程 74
5 基于复杂网络理论的社团行为对大停电风险的影响 82
5.1 电网的复杂网络拓扑特征 82
5.2 电网拓扑结构对停电风险的影响 84
5.3 其他社团行为对停电风险的影响 87
6 基于K ? 核分解理论的电网关键元件识别技术 99
6.1 基于连锁故障模型的元件相互作用分析 99
6.2 K ? 核分解法 106
6.3 算例及分析 109
第二篇 大电网连锁故障阻断技术
7 概述 115
8 基于连锁故障分支过程的停电风险 118
8.1 Galton ? Watson分支过程分析 118
8.2 连锁故障的分支过程机理 125
8.3 仿真分析 129
9 考虑过载风险控制的连锁故障阻断 134
9.1 连锁故障路径与风险分析 135
9.2 考虑过载风险控制的潮流模型 137
9.3 考虑过载风险控制的连锁故障阻断方法 142
10 基于轨迹特征根的暂态失稳判据及在线预测算法 146
10.1 暂态失稳判据 146
10.2 失稳判据有效性 152
10.3 暂态稳定在线预测算法 162
11 发电机/电网主动控制在连锁故障阻断中的应用 165
11.1 发电机在线功率控制在连锁故障阻断中的应用 165
11.2 电网主动解列控制及其在连锁故障阻断中的应用 169
11.3 算例分析 177
第三篇 大电网连锁故障仿真分析系统
12 概述 192
13 大规模继电保护与安全自动装置建模技术研究 194
13.1 装置建模的原理与方法 195
13.2 模型优化算法研究 210
14 大规模电网连锁故障并行仿真技术研究 216
14.1 连锁故障并行仿真的流程与接口设计 216
14.2 大规模电网暂态并行仿真方法 226
14.3 连锁故障并行仿真算法实现 243
15 连锁故障仿真二次模型库构建与开发 246
15.1 继保与安置装置模型 246
15.2 直流输电控制保护系统暂态建模 309
15.3 模型库的构建与使用 328
16 连锁故障仿真分析系统研发 333
16.1 连锁故障仿真系统总体设计 334
16.2 继电保护与安全自动装置配置设计与实现 339
16.3 连锁故障仿真设计与实现 349
参考文献 356
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