考虑振荡中心迁移的电网失步解列判据及策略研究

发布时间：2018-02-17 06:00

本文关键词： 电力系统失步解列振荡中心迁移失步解列判据失步解列策略事故链　出处：《武汉大学》2014年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：随着电力系统互联规模的扩大,区域电网的相互影响越发复杂,区域电网的局部故障可能通过联络线波及整个系统,引发大停电事故。国内外近年来频发的大停电事故表明传统的三道防线已难以适应大规模互联电力系统发展的需求,失步解列控制作为第三道防线的重要控制措施,是预防大停电事故的重要保障,但是现有失步解列控制受离线整定、安装点固定、就地测量控制、缺乏全局信息等因素的影响,难以适应复杂多变的系统运行方式,当振荡中心迁移时,解列装置更是面临失效的风险。因此,在系统发生失步振荡时,如何快速有效的实施解列控制措施,对于电力系统的安全稳定具有重要的意义。鉴于此,论文从振荡中心迁移现象入手,研究引起振荡中心迁移的原因与影响因素,研究振荡中心动态迁移规律,研究振荡中心迁移对失步解列控制的影响,研究具有强适应性的失步解列判据,研究合理的失步解列策略,并对连锁故障下的失步振荡进行研究： (1)以两机系统为模型,基于等频差原则,推导了失步振荡过程中等值机功角、联络线电流、电压、联络线有功功率、母线电压相角差等电气量的表达式,研究了失步振荡过程中电气量的变化特征,为振荡中心、失步解列判据的研究提供依据。 (2)以实际电力系统事故中振荡中心迁移所造成的危害为依据,通过对CEPRI-36节点系统进行单一故障扫描,分析振荡中心与失稳模式的相互联系,研究故障切除时间对失步振荡的影响,研究引起振荡中心迁移的原因与影响因素,研究振荡中心的动态迁移规律。从失步振荡现象入手,发现了失稳模式与振荡中心的对应关系,传统的同调判别准则对于失步振荡并不适用,提出了计及失稳模式与振荡中心对应关系的发电机同调识别方法,认为故障切除时间是失稳模式改变的主要原因和影响因素,失稳模式改变是振荡中心迁移的主要原因,在此基础上提出了电力系统振荡中心的动态迁移规律及对失步解列控制的影响,并在实际系统算例中进行了仿真验证,作为全文研究工作的理论基础。 (3)依据前文所得出振荡中心迁移对解列控制的影响,分别对现有失步解列装置中所采用的基于ucosφ的失步解列判据、基于相位角的失步解列判据进行了原理分析,并依据振荡中心迁移现象,根据失步中心出现频率与支路两端母线频差的对应关系,提出了基于支路两端母线频差的失步解列判据。对振荡中心迁移下的失步解列判据的适用性进行分析,仿真结果表明,受振荡中心迁移的影响,基于轨迹变化的解列判据受动作区域整定的影响,可能发生误判,而本文所提出的基于支路两端母线频差的失步解列判据具有良好的适用性。 (4)以前文分析得出的振荡中心迁移对现有失步解列控制所采用的解列判据、动作周期、动作时序、安装地点、解列策略等方面的影响,分别从主动解列和被动解列两个角度对失步解列策略进行研究。主动解列方面,提出了基于改进同调分群—半监督谱聚类的主动解列策略,应用图论的方法,以线路传输有功功率的绝对值作为权值,生成系统的无向权图,采用改进同调分群方法进行同调机群的识别,基于谱聚类算法以最小潮流冲击为目标函数进行图分割,以考虑同调约束的半监督谱聚类算法确保解列后子系统的连通性；被动解列方面,提出基于广域测量信息的自适应失步解列策略,通过获取线路两端母线频率和电压相角,采用基于线路两端母线频差和电压相角差的复合判据,动态跟踪并定位振荡中心,当振荡中心所在断面满足可行解列断面时,立刻实施解列操作。通过在实际系统算例中的仿真验证,证明了本文所提出的两种解列策略的有效性。因此,得出本文的一般性结论：鉴于失步振荡过程中可能出现的振荡中心迁移现象,主动解列策略的制定关键在于同调分群的准确性,当确定初始同调分群时,立即开始断面搜索并实施解列；自适应解列策略的关键在于能够动态的定位振荡中心,当振荡中心所在断面满足可行解列断面时,立即实施解列操作,以避免振荡中心迁移可能造成的动作失效、误动作以及无序解列等风险。 (5)从连锁故障的角度,依据事故链原理,模拟电网线路故障、潮流转移、线路相继过载的典型故障模式,构造合理的多重扰动序列,分析系统在连锁故障下的失步振荡及振荡中心迁移现象,结果表明,受线路相继开断的影响,振荡中心发生了迁移,振荡中心可能落在区域电网内部,将使安装在区间联络线上的失步解列装置失去作用,采用本文所提出的基于广域测量信息的自适应失步解列策略可以快速有效的定位振荡中心、判断失步状态并实施解列控制。
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【学位授予单位】：武汉大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM712

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