發(fā)布時(shí)間：2020-05-01 02:05

【摘要】：電力系統(tǒng)發(fā)生大停電事故的主要原因是連鎖故障,發(fā)連鎖故障的早期階段通常表現(xiàn)為連鎖跳閘,所以研究電網(wǎng)的連鎖跳閘的及其相關(guān)問(wèn)題對(duì)預(yù)防連鎖故障的發(fā)生有極其重要的意義。本文從連鎖跳閘的臨界狀況入手,結(jié)合電網(wǎng)中繼電保護(hù)的動(dòng)作行為以及電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)注入功率,研究電網(wǎng)在受到初始故障擾動(dòng)后發(fā)生連鎖跳閘的危險(xiǎn)度及其分析計(jì)算方法。首先,本文給出了用以衡量電網(wǎng)連鎖跳閘危險(xiǎn)度的數(shù)學(xué)模型,并以節(jié)點(diǎn)注入功率表達(dá)。針對(duì)我國(guó)輸電網(wǎng)中廣泛配置距離保護(hù)的情況,分別在支路層面和電網(wǎng)層面分析了連鎖跳閘的表現(xiàn)形式,結(jié)合距離III段保護(hù)的動(dòng)作行為,在計(jì)及其動(dòng)作方程的情況下,對(duì)電網(wǎng)連鎖跳閘的臨界運(yùn)行狀態(tài)作了論述。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步結(jié)合電力系統(tǒng)內(nèi)在的各種實(shí)際物理約束條件,提出了一種以電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)注入功率表達(dá)的,用以評(píng)價(jià)電網(wǎng)發(fā)生連鎖跳閘可能性的量化指標(biāo)——連鎖跳閘危險(xiǎn)度,并建立連鎖跳閘危險(xiǎn)度數(shù)學(xué)模型,該數(shù)學(xué)模型的目標(biāo)函數(shù)定義為連鎖跳閘的危險(xiǎn)距離,為連鎖跳閘危險(xiǎn)度的倒數(shù),危險(xiǎn)距離為電力系統(tǒng)處于的連鎖跳閘臨界狀態(tài)與正常運(yùn)行之間的最小歐式距離,當(dāng)危險(xiǎn)距離越小時(shí),電網(wǎng)的危險(xiǎn)度就越大,發(fā)生連鎖跳閘的可能性越大。然后,本文采用優(yōu)化算法對(duì)危險(xiǎn)度數(shù)學(xué)模型進(jìn)行求解并給出詳細(xì)過(guò)程。本文結(jié)合優(yōu)化理論,根據(jù)危險(xiǎn)度數(shù)學(xué)模型,將其中的約束條件以懲罰項(xiàng)的形式表達(dá),再結(jié)合危險(xiǎn)距離函數(shù),給出了危險(xiǎn)度數(shù)學(xué)模型的無(wú)約束表達(dá)形式,即建立了連鎖跳閘危險(xiǎn)度數(shù)學(xué)模型的懲罰函數(shù)。針對(duì)此懲罰函數(shù),本文建立了適應(yīng)度函數(shù),并采用計(jì)算危險(xiǎn)度的粒子群算法和計(jì)算危險(xiǎn)度的遺傳算法對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算。最后,本文進(jìn)行了算例分析,對(duì)給出的危險(xiǎn)度分析模型和求解方法作出了進(jìn)一步的說(shuō)明和演示,具體算例于MATLAB2017b的仿真環(huán)境下進(jìn)行,并分別按照粒子群算法和遺傳算法的求解思路編制了分析程序,之后以IEEE-14節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)和IEEE-39節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)進(jìn)行了算例分析。算例的結(jié)果表明,采用改進(jìn)自適應(yīng)遺傳優(yōu)化算法求解危險(xiǎn)度數(shù)學(xué)模型最為合適,同時(shí)表明本文提出的連鎖跳閘危險(xiǎn)度數(shù)學(xué)模型是可行的、有效的,可為預(yù)防連鎖跳閘乃至連鎖故障的進(jìn)一步研究以及電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行調(diào)度提供理論和技術(shù)支持。
【圖文】：

基于節(jié)點(diǎn)注入功率的電網(wǎng)連鎖跳閘危險(xiǎn)度分析方法研究線路切除后， 為新的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣，，相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)電壓向量持不變。由式（2-1）和式（2-2）可表達(dá)這樣一種含義，前后保持不變，節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣變化的同時(shí)，節(jié)點(diǎn)電壓進(jìn)行相發(fā)生連鎖跳閘臨界狀態(tài)時(shí)，一定要保證在由節(jié)點(diǎn)注入功率絡(luò)在發(fā)生初始故障前后潮流收斂。式（2-1）和式（2-2）同入功率能夠確定一個(gè)已知網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的運(yùn)行狀態(tài)。單系統(tǒng)為例，對(duì)連鎖跳閘危險(xiǎn)度的概念進(jìn)行說(shuō)明，假設(shè)一圖如圖 2-1 所示。

圖 2-1 2 節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)原始狀態(tài)下運(yùn)行的電力網(wǎng)絡(luò)圖 所示網(wǎng)絡(luò)圖中節(jié)點(diǎn) 1 為平衡節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn) 2 為 PQ 節(jié)點(diǎn)，本文注入功率表示其運(yùn)行狀況，則節(jié)點(diǎn) 1 和節(jié)點(diǎn) 2 的注入功率的運(yùn)行狀態(tài)。若該網(wǎng)絡(luò)圖的雙回線路有一條因故障斷開(kāi)，而另轉(zhuǎn)移過(guò)載，導(dǎo)致相應(yīng)保護(hù)動(dòng)作，則該網(wǎng)絡(luò)會(huì)發(fā)生連鎖跳閘故一條支路的保護(hù)裝置處于動(dòng)作與不動(dòng)作的邊界，那么該系統(tǒng)態(tài)，其電力網(wǎng)絡(luò)圖可如圖 2-2 所示。
【學(xué)位授予單位】：福建工程學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM73

【參考文獻(xiàn)】

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