基于节点注入功率的电网连锁跳闸危险度分析方法研究

发布时间：2020-05-01 02:05

【摘要】：电力系统发生大停电事故的主要原因是连锁故障,发连锁故障的早期阶段通常表现为连锁跳闸,所以研究电网的连锁跳闸的及其相关问题对预防连锁故障的发生有极其重要的意义。本文从连锁跳闸的临界状况入手,结合电网中继电保护的动作行为以及电网的节点注入功率,研究电网在受到初始故障扰动后发生连锁跳闸的危险度及其分析计算方法。首先,本文给出了用以衡量电网连锁跳闸危险度的数学模型,并以节点注入功率表达。针对我国输电网中广泛配置距离保护的情况,分别在支路层面和电网层面分析了连锁跳闸的表现形式,结合距离III段保护的动作行为,在计及其动作方程的情况下,对电网连锁跳闸的临界运行状态作了论述。在此基础上,进一步结合电力系统内在的各种实际物理约束条件,提出了一种以电网节点注入功率表达的,用以评价电网发生连锁跳闸可能性的量化指标——连锁跳闸危险度,并建立连锁跳闸危险度数学模型,该数学模型的目标函数定义为连锁跳闸的危险距离,为连锁跳闸危险度的倒数,危险距离为电力系统处于的连锁跳闸临界状态与正常运行之间的最小欧式距离,当危险距离越小时,电网的危险度就越大,发生连锁跳闸的可能性越大。然后,本文采用优化算法对危险度数学模型进行求解并给出详细过程。本文结合优化理论,根据危险度数学模型,将其中的约束条件以惩罚项的形式表达,再结合危险距离函数,给出了危险度数学模型的无约束表达形式,即建立了连锁跳闸危险度数学模型的惩罚函数。针对此惩罚函数,本文建立了适应度函数,并采用计算危险度的粒子群算法和计算危险度的遗传算法对其进行优化计算。最后,本文进行了算例分析,对给出的危险度分析模型和求解方法作出了进一步的说明和演示,具体算例于MATLAB2017b的仿真环境下进行,并分别按照粒子群算法和遗传算法的求解思路编制了分析程序,之后以IEEE-14节点系统和IEEE-39节点系统进行了算例分析。算例的结果表明,采用改进自适应遗传优化算法求解危险度数学模型最为合适,同时表明本文提出的连锁跳闸危险度数学模型是可行的、有效的,可为预防连锁跳闸乃至连锁故障的进一步研究以及电网的实际运行调度提供理论和技术支持。
【图文】：

电力网络,原始状态,节点,节点导纳矩阵

基于节点注入功率的电网连锁跳闸危险度分析方法研究线路切除后，为新的节点导纳矩阵，，相应的节点电压向量持不变。由式（2-1）和式（2-2）可表达这样一种含义，前后保持不变，节点导纳矩阵变化的同时，节点电压进行相发生连锁跳闸临界状态时，一定要保证在由节点注入功率络在发生初始故障前后潮流收敛。式（2-1）和式（2-2）同入功率能够确定一个已知网络拓扑结构的运行状态。单系统为例，对连锁跳闸危险度的概念进行说明，假设一图如图 2-1 所示。

网络图,电力网络,节点,临界状态

图 2-1 2 节点系统原始状态下运行的电力网络图所示网络图中节点 1 为平衡节点，节点 2 为 PQ 节点，本文注入功率表示其运行状况，则节点 1 和节点 2 的注入功率的运行状态。若该网络图的双回线路有一条因故障断开，而另转移过载，导致相应保护动作，则该网络会发生连锁跳闸故一条支路的保护装置处于动作与不动作的边界，那么该系统态，其电力网络图可如图 2-2 所示。
【学位授予单位】：福建工程学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM73

【参考文献】