روشی نوین برای تشخیص خطوط بحرانی با پتانسیل ایجاد خروج‌های پی‌در‌پی در شبکه‌های قدرت

نویسندگان

1 دانشگاه شهید بهشتی

2 دانشگاه آزاد اسلامی واحد پردیس

چکیده

خاموشی‏ها همواره از عوامل اصلی تهدید برای امنیت سیستم‏های قدرت هستند. خروج‏های پی‏درپی از اصلی‏ترین عوامل خاموشی‏ها شناخته می‏شوند. خطوط انتقال از مهم‌ترین تجهیزات شبکۀ قدرت هستند که خروج آن‏ها می‏تواند منجر به خروج‏های پی‏درپی بعدی شود. در این مقاله، با استفاده از درخت تصمیم‏گیری که از روش‏های هوش مصنوعی است، به شناسایی آنلاین خطوط بحرانی شبکه که منجر به ایجاد خروج‏های پی‏درپی می‏شوند، پرداخته می‏شود. درخت تصمیم آموزش‌دیده، قادر است در هر نقطۀ کار، شکننده بودن یا نبودن شبکه را تخمین بزند و بهره‏بردار خواهد توانست بر طبق آن شرایط بهره‏برداری را تغییر دهد. بدین منظور در گام اول با معرفی شاخص‏های مناسب و بر اساس خاموشی‏های ایجادشده در تمامی آرایش‏های بار و تولید مختلف و همچنین آرایش‌های مختلف شبکه، ورودی‏ها و خروجی‏های لازم برای درخت تصمیم تولید می‏شوند. در گام بعد، از نتایج به‌دست‌آمده در گام اول با استفاده از آموزش درخت تصمیم‏گیری، الگوریتمی برای شناسایی آنلاین خطوط بحرانی و شکنندگی شبکه برای ایجاد خاموشی پیشنهاد می‏شود. روش پیشنهادی در شبکۀ استاندارد 39 باس IEEE پیاده‌سازی و نتایج آن ارائه می‏شود.

 

کلیدواژه‌ها


[1] Dobson, I., Carreras, B. A., Newman, D. E., "A Loading Dependent Model of Probabilistic Cascading Failure", Probability in the Engineering and Informational Sciences, Vol. 19, No. 1, pp. 15-32, 2005. [2] Liao, H., Apt, J., Talukdar, S., "Phase Transitions in the Probability of Cascading Failures", Electricity Transmission in Deregulated Markets, conference at Carnegie Mellon University, Pittsburgh PA USA Dec. 2004. [3] Baldick, R., Chowdhury, B., Dobson, I., Dong, Z., Gou, B., Hawkins, D., Huang, H., Joung, M., Kirschen, D., et al. "Initial Review of Methods for Cascading Failure Analysis in Electric Power Transmission Systems IEEE PES CAMS Task Force on Understanding, Prediction, Mitigation and Restoration of Cascading Failures", IEEE Power and Energy Society General Meeting Conversion and Delivery of Electrical Energy in the 21st Century, pp. 1–8, 2008. [4] Xue Yusheng, Xie Yunyun, Wen Fushuan, et al. "A Review on Cascading Failures in Power Systems", Automation of Electric Power Systems, Vol. 19, No. 1, pp. 29-40, 2013. [5] Vaiman, M., Bell, K., Chen, Y., Chowdhury, B., Dobson, I., Hines, P., Papic, M., Miller, S., Zhang, P., "Risk Assessment of Cascading Outages: Methodologies and Challenges", IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 27, No. 2, pp. 631–641, May 2012. [6] Stott, B., Jardim, J., Alsac, O., "DC Power Flow Revisited", IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 24, No. 3, pp. 1290–1300, Aug. 2009. [7] Yakup, K., Verma, T., Araujo, N. A. M, Warnier, M., "Matcasc: A Tool to Analyse Cascading Line Outages in Power Grids", IEEE International Workshop on Intelligent Energy Systems (IWIES), pp. 143-148, Nov. 2013. [8] Dagur, D., Parimi, M., Wagh, S. R., "Prediction of Cascade Failure Using Probabilistic Approach with AC Load Flow", IEEE Innovative Smart Grid Technologies-Asia (ISGT Asia), pp. 542-547, May 2014. [9] Chen, J., Thorp, J. S., "A Reliability study of Transmission System protection via a Hidden Failure DC Load Flow Model", Fifth International Conference on Power System Management and Control, pp. 384–389, April 2002. [10] Diao, R., Vittal, V., Sun, K., Kolluri, S., Mandal, S., Galvan, F., "Decision Tree Assisted Controlled Islanding for Preventing Cascading Events", IEEE/PES Power Systems Conference and Exposition ( PSCE '09), pp. 1–8, March 2009. [11] Ren, H., Dobson, I., Carreras, B. A., "Long-term Effect of the n-1 Criterion on Cascading Line Outages in an Evolving Power Transmission Grid", IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 23, No. 3, pp. 1217-1225, July 2008. [12] Dobson, I., Carreras, B., Lynch, V. E., Newman, D. E., "An Initial Model of Complex Dynamics in Electric Power System Blackouts", International Conference on System Sciences, Proceedings of the 34th Annual Hawaii, pp. 710–718, 2001. [13] Carreras, B. A., Newman, D. E., Dobson, I, Poole, A., "Evidence for Self-Organized criticality in a Time Series of Electric Power System Blackouts", IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers, Vol. 51, No. 9, pp. 1733–1740, Sep. 2004. [14] Dobson, I., Carreras, B. A., Lynch, V. E., Newman, D. E., "Complex Systems Analysis of Series of Blackouts: Cascading Failure, Critical Points, and Self-Organization", Bulk Power System Dynamics and Control-VI, Cortina d’Ampezzo, Italy, August, 2004, [15] Rios, M., Kirschen, D., Jayaweera, D., Nedic, D., Allan, R., "Value of Security: Modeling Time-Dependent Phenomena and Weather Conditions", IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 17, No. 3, pp. 543–548, Aug. 2002. [16] Kirschen, D., Jayaweera, D., Nedic, D., Allan, R., "A Probabilistic Indicator of System Stress", IEEE Transactions on Power Systems., Vol. 19, No. 3, pp. 1650–1657, Aug. 2004. [17] Mei, S., He, F., Zhang, X., Wu, S., Wang, G., "An Improved OPA Model and Blackout Risk Assessment", IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 24, No. 2, pp. 814–823, May 2009. [18] Dobson, I., Carreras, B., Newman, D., "A Probabilistic Loading-Dependent Model of Cascading Failure and possible implications for Blackouts", International Conference on System Sciences, Proceedings of the 36th Annual Hawaii, pp. 15–32, 2003. [19] Yan, J., Yufei, T., He, H., Sun, Y., "Cascading Failure Analysis with DC Power Flow Model and Transient Stability Analysis", IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 30, No. 1, pp. 285-297, 2015. [20] Final Report, "14th Blackout in the United States and Canada", United States Department of Energy and National Resources Canada, U.S.-Canada Power System Outage Task Force, 2004. [21] Final Report, "System Disturbance", :union: for the Coordination of Transmission of Electricity (UCTE), 2006. [Online]. Available: http://www.ucte.org [22] Sanghavi, M., Tadepalli, S., Boyle, T. J., Downey, M., Nakayama, M. K., "Efficient Algorithms for Analyzing Cascading Failures in a Markovian Dependability Model", IEEE Transactions on Reliability, Vol. 66, No. 2, pp. 258-280, 2017. [23] J. J. Grainger, J. Stevenson, and D. William, "Power System Analysis". McGraw-Hill, 1994. [24] Amraee, Turaj, and Soheil Ranjbar. "Transient Instability Prediction Using Decision Tree Technique", IEEE Transactions on Power Systems, Vol 28, No. 3, pp. 3028-3037, 2013.