ترجمه فارسی عنوان مقاله

طرح ارزیابی آسیب‌پذیری شبکه‌های انتقال سیستم‌های قدرت بر مبنای نظریه زنجیره خطا

عنوان انگلیسی

Vulnerability Assessment Scheme for Power System Transmission Networks Based on the Fault Chain Theory

کد مقاله	سال انتشار	تعداد صفحات مقاله انگلیسی
52988	2011	9 صفحه PDF

منبع

Publisher : IEEE (آی تریپل ای)

Journal : IEEE Transactions on Power Systems, Page(s): 442 - 450 ISSN : 0885-8950 INSPEC Accession Number: 11769664

فهرست مطالب ترجمه فارسی

چکیده

واژگان کلیدی

مقدمه

زنجیره‌های خطای سیستم قدرت

زنجیره‌های خطا و خرابی‌های پی‌در‌پی

شکل1. سیستم نمونه

مفاهیم زنجیره خطا

شکل 2. روابط منطقی و نمودار درختی خطا

تعیین زنجیره خطا

ارزیابی آسیب‌پذیری انتقال

شکل3. فلوچارت ارزیابی آسیب‌پذیری مبتنی بر زنجیره‌های خطا

مثال‌های عددی

شکل4. آرایش سیستم دارای 3 باس

جدول1. زنجیره‌های خطای سیستم دارای 3باس

شکل 5. شاخص‌های خطوط و بخش‌ها

سیستم دارای 3 باس

سیستم قدرت دارای 14باسIEEE

شکل 6. ترکیب بندی سیستم توان باس -14 IEEE

شکل 7. نتیجه محاسبه ثبات.

جدول 2. زنجیره‌های خطای سیستم توان دارای 14 باسIEEE

جدول 3. شاخص‌های آسیب‌پذیری خطوط انتقال

شکل 8 : آسیب‌پذیری‌های خطوط انتقال و احتمال خرابی زیاد

شکل 9 : نتایج مرکزیت بینابین

شکل 10. نتایج مقیاس Birnbaum و فاکتور اهمیت بحرانی بودن

شکل 11. نتایج مقیاس‌های ساختاری و شاخص‌های آسیب‌پذیری

شکل 12. مقایسه بین مقیاس‌های اهمیت ساختاری و شاخص‌های آسیب‌پذیری

شکل 13. بخش‌های انتقال سیستم دارای 14 باس IEEE

جدول 4. ارزیابی آسیب‌پذیری بخش‌های بحرانی

کاربرد روی شبکه کلی زنجیره

شکل 14. نمودار CGC

جدول 5. ارزیابی آسیب‌پذیری بخش‌های حساس CGC

زمان محاسبه

نتیجه گیری

ترجمه کلمات کلیدی

خرابی‌های متوالی، گسترش خرابی، نظریه زنجیره خطا، خاموشی گسترده، ناپایداری سیستم، شاخص ارزیابی آسیب‌پذیری

کلمات کلیدی انگلیسی

Cascading failures, failure extension, fault chain theory, large-scale blackouts, system instability, vulnerability assessment index.

ترجمه چکیده

– خطوط یا بخش‌های انتقال آسیب‌پذیر، اثرات مهمی بر خاموشی گسترده و خرابی‌های متوالی در شبکه‌های قدرت دارند. یک طرح جامع برای تحقیق در مورد آسیب‌پذیری شبکه انتقال بر اساس نظریه زنجیره خطای دانش انتقال ایمن در این مقاله ارائه می‌شود. در این طرح، فرایند خطای متوالی و ویژگی‌های کلی آن مطابق با زنجیره خطا توصیف می‌شوند. انتقال پخش بار، اضافه بار پی‌در‌پی خطوط و صدمه‌ دیدن بخش‌های انتقال مدل‌سازی شده و برای پیش‌بینی تمام زنجیره‌های خطا منسجم می‌‌گردند. بر اساس فرضیه زنجیره خطا، یک شاخص ارزیابی آسیب‌پذیری جدیدی معرفی می‌شود تا خطوط و بخش‌های مهم سهیم در پیشرفت عیب و ناپایداری سیستم تعیین شود. کارایی این طرح با ارائه مثال‌های عددی در مورد سیستم‌های قدرت سه فاز مشخص ‌می‌شود. با توجه به ویژگی‌های عملکرد و اثر گذرا، طرح پیشنهادی می‌تواند به روش موثری اجرایی شود.

ترجمه مقدمه

وقوع چندین خرابی‌‌ و خاموشی‌های متوالی در سال‌های اخیر، نیاز ما به ارزیابی آسیب‌پذیری را مشخص می‌سازد. خاموشی‌های گسترده، مشکلات بزرگی برای جامعه به وجود می‌آورد که عموما به دلیل وجود توالی پیچیده معایب پی‌در‌پی تبدیل به مشکلات گسترده‌ای می‌شوند. بخش‌های انتقال آسیب‌پذیر سیستم‌های قدرت، نقش مهمی را در جریان گسترش خرابی ایفا می‌کند. آسیب‌پذیری انتقال برق، مقیاسی برای تعیین ضعف سیستم و میزان اثر خطوط و بخش‌های معیوبسیستم قدرت با توجه به خرابی‌های متوالی می‌باشد. شناسایی این خطوط و بخش‌ها و بررسی میزان ‌آسیب‌پذیری شبکه انتقال، پیش‌شرط لازم برای نظارت و کنترل ایمنی سیستم‌های قدرت می‌باشد. ارزیابی آسیب‌پذیری در واقع چالش مدلسازی خرابی پی‌در‌پی و تعیین میزان آسیب‌پذیری است. دو روش مدلسازی اصلی برای ارزیابی آسیب‌پذیری شبکه‌های انتقال ارائه شده‌اند. راهکار اول، روش بررسی شبکه پیچیده بر اساس چگونگی اسقرار آن می‌باشد که خرابی‌های متوالی را بدون در نظر‌گرفتن پخش‌ بار بررسی می‌کنند. یک مدل مبنی بر شبکه محلی برای شناسایی خطوط آسیب‌پذیر ارائه شده است. روش توپولوژیکی بر اساس قابلیت انتقال برای تحلیل آسیب‌پذیری ساختاری شبکه‌های قدرت طراحی شد. این استانداردهای نحوه استقرار شبکه‌های انتقال از قبیل توزیع زاویه، مرکزیت بینابین و کارایی شبکه می‌تواند از یک جنبه عمومی‌تریبا مسئله آسیب‌پذیری مواجه شود. البته کمیت‌های الکتریکی و محدودیت‌های پخش بار برای مدلسازی خرابی متوالی در این روش ارزیابی مورد توجه قرار نمی‌گیرند. روش دوم در مورد تغییر آهسته از یک حالت ماندگار به حالت‌های دیگر، اضافه بار متعدد و قطع خطوط انتقال از طریق مدل‌های حالت ماندگار سیستم قدرت قابل توصیف هستند. برخی از روش‌های ارزیابی آسیب‌پذیری با استفاده از مدل حالت ماندگار، پروسه گذرا و پایداری سیستم را نادیده می‌گیرند به طوریکه آنها نمی‌توانند رفتار سیستم را با دقت نشان دهند. بر مبنای مدل حالت ماندگار، ارزیابی آسیب‌پذیری از طریق روش تحلیل احتمال وقوعn-kقابل اجرا می‌شود که در آن زمان محاسبات زیادی صرف خواهد شد. بنابراین یک موضوع مهم، چگونگی تعیین پیشامدهای معتبر n-k برای بررسی حداکثر تعداد احتمالات با توجه محدودیت زمانی می‌باشد. انتخاب پیشامد، ارائه شده در 18 و19، می‌تواند کمترین تعداد خطوطی که باعث ایجاد یک عیب با شدت معین می‌شود را مشخص کرده و احتمالات متعدد زیادی را به طور جزئی از طریق تحلیل n-k شناسایی کند. این روش می‌تواند راهی برای تضمین تحلیل ایمنی n-k مرتبه بالاتر بدون وجود مسئله ترکیبی بزرگ ارائه دهد. به علاوه، ارزیابی آسیب‌پذیری سیستم‌های قدرت ناشی از خاموشی‌های عمدی، مورد‌توجه برخی از محققان قرار گرفته است.Salmeron و همکاران، اولین نفراتی بودند که مسئله تهدید مخرب را به عنوان یک مشکل حداکثر – حداقل بیان کردند. قالب برنامه‌نویسی دو‌سطحی عمومی، توابع هدف مختلفی را برای مخرب و کاربر به کار برده است تا آسیب‌پذیری‌های حساس را توسط Arroyo و همکاران شناسایی کند. تکنیک‌های برنامه‌نویسی دوسطحی در شناسایی هدف بالقوه عوامل مخرب، خوب ظاهر شده‌اند. تحلیل آسیب‌پذیری حمله عمدی در تعیین مجموعه اجزای حساس که توسط مقدار ریزش بار ارزیابی می‌شود، مورد هدف قرار می‌گیرد. این هدف نهایی برای مقاوم‌کردن قسمت‌های حساس در برابر حمله‌های عمدی است. هدف این مقاله تشخیص وقایع مهمی است که در ایجاد خرابی‌های متوالی و ناپایداری گسترده تحت حملات تصادفی یا عمدی نقش دارند و هدف نهایی آن، جلوگیری از خاموشی گسترده از طریق نطارت و کنترل ایمنی آنلاین می‌باشد. این مقاله، مساله ارزیابی آسیب‌پذیری را در دو مرحله مشخص می‌کند:1) توسعه مدل تئوری زنجیره خطای قطع برق پشت سر هم؛ 2) تعیین میزان آسیپ‌پذیری خطوط و بخش‌ها. مدل تئوری زنجیره خطای سیستم قدرت از روی مدل دومینوی علت حادثه Heinrich توسعه می‌یابد. این مدل خرابی متوالی را به عنوان نوعی از اثر دومینو می‌داند. این موضوع نشان می‌دهد که هر اتفاق در خرابی‌های متوالی همواره به سایر اتفاقات وابسته است. بنابراین خاموشی پی‌در‌پی، نتیجه یک سری از اتفاقاتی است که مرحله به مرحله پشت سر هم اتفاق می‌افتد. اولین بخش این تحقیق با ارائه یک روش پیش‌بینی به همراه یک شاخص نرمالیزه‌شده برای به دست آوردن آنلاین زنجیره‌های خطابه نتیجه می‌رسد. مزایای این روش از این قرار هستند:1)پارامترهای عملیاتی و پایداری سیستم برای ارزیابی قابل محاسبه هستند.2) شمارش پیشامدی که طبق آن تمام پیشامدهای موجود منجر به ناپایداری سیستم در سیستم‌های قدرت گسترده می‌تواند اجتناب شودرا برمی‌شمرد. با استفاده از شباهت‌های بین مفاهیم ایمنی عملکرد و قابلیت اطمینان، در صورتیکه بالاترین حادثه قطع برق سیستم باشد، زنجیره خطای سیستم می‌تواند به عنوان حداقل عامل خرابی مجموعه عیوب سیستم در نظر گرفته شود. یک تلاش کلی در این مقاله این است که مسئله تحلیل آسیب‌پذیری شبکه انتقال را به یک مساله سنجش اهمیت مجموعه خطا تبدیل کنیم. اهمیت متغیر اندازه‌گیری شده به دو روش قابل تقسیم بندی است: روش احتمالی(مانند مقیاس Brinbaum و عامل اهمیت بحرانی) و روش قطعی(مانند مقیاس اهمیت ساختاری). از آنجایی که این روش‌ها بر روی اهمیت ساختاری خطوط متمرکز می‌شوند، وابستگی قبلی احتمال هر جزء از یک خرابی برای سیستم‌های قدرت گسترده مناسب نمی‌باشند. ارزیابی بعدی بر حسب موقعیت در زنجیره خطا می‌تواند به طور موثری اتفاقات را مرتب کند. اما این ارزیابی احتمالات حادثه در زنجیره‌های خطا و اهمیت یک بخش در زنجیره‌های خطای مختلف را نادیده می‌گیرد. بنابراین، شاخص آسیب‌پذیری جدیدی از میزان اهمیت ساختاری برای غلبه بر موانع ارائه می‌شود. اعتبار طرح تحلیل پیشنهادی مبنی بر زنجیره خطا از طریق انجام آزمایش‌هایی بر روی سیستم با سه باس، سیستم قدرت با 14باس IEEE و شبکه برق مرکزی چین ثابت می‌شود. مشاهده می‌شود که روش پیشنهادی می‌تواند ویژگی‌های عملیاتی شبکه انتقال را حفظ کرده و با روش موثری اجرایی شود. ادامه این مقاله به ترتیب زیر سازماندهی می‌شود. در بخش 2، مفهوم و روش شناسایی زنجیره خطا ارائه می‌شود. در بخش 3، شاخص آسیب‌پذیری و روش ارزیابی تکمیل می‌شود. بخش 4، نتایج عددی به دست آمده را برای توصیف عملکرد طرح ارائه‌شده بیان می‌کند. در بخش 5، نتایج مرتبط بیان می‌شوند.

دانلود رایگان 2 صفحه اول مقاله لاتین (PDF)

پیش نمایش مقاله

چکیده انگلیسی

Vulnerable transmission lines or sections have great impacts on large-scale blackouts and cascading failures in power grids. A comprehensive scheme to study transmission vulnerability based on the fault chain theory of security science is proposed in this paper. In this scheme, the cascading failure process and its generic features are described according to a fault chain. Power flow transfer, sequent overload of lines, and damage of transmission sections are modeled and normalized to predict all the fault chains. On the basis of the fault chains, a new vulnerability assessment index is presented to identify critical lines and sections contributing to failure extension and system instability. The effectiveness of the proposed assessment scheme is demonstrated via numerical examples on three power systems. Considering operation properties and transient impact, the proposed scheme can be executed in an efficient way.