电力工业论文_计及故障信息的电力系统暂态稳定

文章目录

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景和意义

1.2 国内外研究现状

    1.2.1 暂态稳定分析方法研究现状

    1.2.2 暂态稳定紧急控制策略研究现状

    1.2.3 潮流转移过负荷抑制策略研究现状

    1.2.4 继电保护故障信息及变电站通信现状

    1.2.5 存在的问题

1.3 本文主要研究工作

第2章 基于故障全景信息的暂态稳定分析方法

2.1 引言

2.2 电力系统暂态稳定故障影响因素分析

2.3 基于故障全景信息的多机系统暂态稳定分析

    2.3.1 含故障位置及接地电阻的导纳收缩矩阵

    2.3.2 基于故障全景信息的暂态稳定分析

2.4 算例仿真

    2.4.1 三机系统仿真算例

    2.4.2 新英格兰十机系统仿真算例

2.5 本章小结

第3章 基于故障电流分布系数的多机系统暂态稳定裕度评估方法

3.1 引言

3.2 基于故障电流分布系数的发电机电磁功率表达式

3.3 基于故障电流分布系数的单机能量函数

    3.3.1 单机能量函数

    3.3.2 随故障电流分布系数变化的单机能量函数解析表达式

3.4 关键机组判定方法及单机稳定裕度评估

3.5 算例仿真

3.6 本章小结

第4章 融合故障信息的暂态稳定切机控制策略

4.1 引言

4.2 考虑主导不稳定平衡点变化的切机灵敏度分析模型

4.3 牛顿—拉夫逊法求解切机灵敏度

    4.3.1 牛顿—拉夫逊迭代法

    4.3.2 切机灵敏度求解方法

4.4 结合继电保护故障信息制定紧急切机策略

4.5 算例仿真

    4.5.1 故障场景一

    4.5.2 故障场景二

4.6 本章小结

第5章 潮流转移过负荷紧急控制策略

5.1 引言

5.2 跨电压等级切机/切负荷系统架构

5.3 500kV及以上电压等级切负荷策略

    5.3.1 建立切机/切负荷数学模型

    5.3.2 过负荷区域划分

    5.3.3 改进最优粒子群算法

5.4 500kV以下电压等级切机/切负荷策略

    5.4.1 切负荷综合评价体系

    5.4.2 AHP-模糊综合评价法

    5.4.3 220kV环网运行对本策略的影响

5.5 算例仿真

    5.5.1 故障场景1

    5.5.2 故障场景2

5.4 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

攻读博士学位期间发表的论文及其它成果

攻读博士学位期间参加的科研工作

致谢

作者简介

文章摘要:我国电网已经成为世界上规模最大,电压等级最高的全国互联大电网,电网的动态特性和运行方式更加复杂多变,系统安全稳定运行所面临的挑战更加严峻。为预防大停电事故的发生,我国电网构建了安全稳定的三道防线,其中继电保护装置为第一道防线,负责快速切除故障元件,防止故障扩大;切机、切负荷等稳定控制措施为第二道防线,目的是防止系统失去稳定。然而,就电网目前运行现状而言,故障发生后第二道防线从继电保护装置处接收的信息仅包含故障元件及断路器开、合闸等有限信息,通过将这些有限信息与离线生成的事故预案相比对来判断系统当前稳定状态,第一、二道防线实际上仍处于各司其职的割裂状态。而随着继电保护技术的发展,现有的继电保护装置已经具备把故障时间、故障位置、故障类型、接地电阻以及过负荷程度等重要故障信息告知第二道防线的能力。如能将这些丰富故障信息及时传递给控制中心并由后者实现有效合理利用,使一、二道防线之间的关系由传统的“事态驱动”转变为“信息驱动”,将有利于减少计算误差,实现更加精准的稳定分析以及更加高效的控制决策,从而进一步提升电力系统的安全稳定运行水平。本文结合继电保护装置所能提供的故障信息,在电力系统暂态稳定分析方法、暂态稳定紧急控制策略以及潮流转移过负荷紧急控制策略三个方面进行了理论分析和研究,取得了如下研究成果:（1）提出了一种基于故障全景信息的暂态稳定分析方法。首先对影响系统暂态稳定的故障因素进行了分析,构建了以故障时间、故障位置、故障类型及接地电阻等信息为要素的故障全景信息,然后通过两次收缩系统导纳矩阵将故障全景信息融合到最终导纳阵中,从理论上推导了故障全景信息对发电机电磁功率的影响,在此基础上利用扩展等面积法形成不同故障场景下系统暂态稳定裕度的三维曲面,通过提取该曲面与零裕度平面的交线得到了系统的暂态稳定边界。最后,分别利用IEEE 3机系统和新英格兰10机系统进行了仿真验证,结果表明所提方法有利于提高系统在不同故障场景下暂态稳定判断的准确度。（2）提出了一种基于故障电流分布系数的多机系统暂态稳定裕度评估方法。首先通过继电保护装置提供的故障位置信息得到各发电机组的故障电流分布系数,进而推导了不同故障场景下发电机电磁功率以及单机能量函数随故障电流分布系数和故障持续时间变化的解析表达式,由表达式可以直接计算单机能量函数,避免了传统方法中求取发电机转子角度及角速度时复杂的积分计算过程。最后提出了一种关键机组的判别方法,通过计算关键机组的单机稳定裕度评估系统的暂态稳定情况。仿真结果表明,本方法可以有效判定不同故障场景下系统中的关键机组,所求得的单机稳定裕度及故障极限切除时间具有较高的准确度。（3）提出了一种融合故障信息的暂态稳定切机控制策略。首先将切机后系统暂态稳定裕度表达式中与主导不稳定平衡点相关的部分提取出来,通过建立切机量与主导不稳定平衡点的修正方程,利用牛顿—拉夫逊法计算主导不稳定平衡点的变化情况,以此为基础得到不同发电机组的切机灵敏度。然后结合继电保护装置提供的故障时间、故障地点、故障类型等故障信息计算故障切除时刻系统的暂态稳定裕度。最终按所求切机灵敏度和暂态稳定裕度制定切机策略。仿真结果表明,相比于传统切机策略,本策略所求切机灵敏度及切机量更加准确。同时,策略求解步骤直接、明确,既考虑了切机控制导致的主导不稳定平衡点的变化情况,又避免了反复求取主导不稳定平衡点时繁琐的计算过程,节省了计算时间。（4）提出了一种针对潮流转移过负荷的跨电压等级紧急控制策略。首先考虑不同电压等级下电网的架构特点,建立了跨电压等级分层切机/切负荷模型。一方面针对500kV及以上电压等级系统,结合继电保护处的线路过负荷信息划分过负荷区域,以切机/切负荷总量最小为目标函数,考虑电压和频率稳定约束,利用改进粒子群算法建立优化切机/切负荷方案。另一方面,针对500kV以下电压等级系统,基于变电站之间传递的发电机和线路负荷信息,采用层次分析和模糊综合评价法制定综合代价最优的紧急控制方案,最终实现跨电压等级的分层优化紧急控制。算例表明相较于其他策略,该策略在有效消除线路过负荷的同时使计算时间大幅减少,有利于实现工程在线应用。

文章来源：《电力系统保护与控制》 网址: http://www.dlxtbhykzzz.cn/qikandaodu/2021/1022/1063.html