本文關(guān)鍵詞：電網(wǎng)短路電流在線預(yù)測(cè)與限流決策的研究

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【摘要】：電力系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)中,對(duì)于短路電流限制措施的選定以及繼電保護(hù)裝置的整定通常依賴于短路電流的計(jì)算。目前,國(guó)內(nèi)主要利用運(yùn)算曲線法來(lái)進(jìn)行短路計(jì)算。該方法計(jì)算手段有限,不能完全滿足對(duì)計(jì)算結(jié)果精度的要求以及生產(chǎn)實(shí)際需要。隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展,針對(duì)上述傳統(tǒng)方法的缺陷,國(guó)內(nèi)外已研究出能精確計(jì)算任意時(shí)刻短路電流的大型仿真軟件。但這些軟件運(yùn)行時(shí)存在收集設(shè)備參數(shù)工作量大、建立暫態(tài)模型復(fù)雜困難的缺點(diǎn),并且還需進(jìn)行大量的調(diào)試工作,因此并不適于工程設(shè)計(jì)單位的實(shí)際工程應(yīng)用。本文分析了短路電流增大的原因和國(guó)內(nèi)外短路電流計(jì)算分析的現(xiàn)狀及監(jiān)測(cè)方面存在的不足,針對(duì)分析計(jì)算的精度和速度同時(shí)展開研究,主要內(nèi)容如下：從電力系統(tǒng)的基本模型出發(fā),分析了電力網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型、發(fā)電機(jī)模型及其主要負(fù)荷的參數(shù)模型,模型的選取兼顧了計(jì)算精確性和快速性,為本文后續(xù)的短路電流快速計(jì)算、超短期預(yù)測(cè)分析和快速?zèng)Q策計(jì)算打下理論基礎(chǔ)。以提高電網(wǎng)短路電流計(jì)算的速度為出發(fā)點(diǎn),考慮到電力系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣具有高度對(duì)稱、元素稀疏、生成和修改簡(jiǎn)單快捷的特性,提出了基于稀疏矩陣變換的故障電流計(jì)算方法。首先對(duì)導(dǎo)納矩陣的生成過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化,其次應(yīng)用三角分解法將導(dǎo)納矩陣分解形成因子表以便計(jì)算中快速調(diào)用；最后基于稀疏矩陣的低階更新原理和改進(jìn)的非負(fù)矩陣分解法,用矩陣的低階運(yùn)算替代對(duì)原始導(dǎo)納矩陣的修改,由于低階更新運(yùn)算具有解的唯一性,可以快速地獲得較為精確的短路電流值。在基于稀疏矩陣變換的短路電流計(jì)算結(jié)果基礎(chǔ)上,為了更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)未來(lái)時(shí)刻的短路電流水平,首先基于相似日負(fù)荷多點(diǎn)外推的方法,推導(dǎo)預(yù)測(cè)出當(dāng)前時(shí)刻后5分鐘的負(fù)荷趨勢(shì)值。其次利用遺傳算法優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的改進(jìn)訓(xùn)練模型對(duì)歸一化的輸入、輸出樣本值進(jìn)行迭代訓(xùn)練。最后將未來(lái)時(shí)刻的預(yù)測(cè)負(fù)荷作為最后一組輸入樣本,經(jīng)訓(xùn)練模型輸出超短期的預(yù)測(cè)電流理想值,達(dá)到對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行提前掃描、分析、預(yù)警的目的。在得到超短期預(yù)測(cè)短路電流的基礎(chǔ)上,結(jié)合繼電保護(hù)的開斷容量判斷5分鐘后的各節(jié)點(diǎn)是否處于安全狀態(tài)。當(dāng)預(yù)測(cè)到短路電流可能超標(biāo)時(shí)及時(shí)自動(dòng)進(jìn)行基于稀疏矩陣變換的輔助決策計(jì)算,選擇合適的開斷或是投運(yùn)策略以達(dá)到滿足短路電流的限制效果。最后,通過(guò)IEEE系統(tǒng)的仿真計(jì)算,得到一套完整的短路電流“計(jì)算分析-=預(yù)測(cè)掃描一決策控制”的在線計(jì)算實(shí)現(xiàn)方案,驗(yàn)證了本文所提出方法的有效性和實(shí)用性,為工程決策提供了理論分析依據(jù)和具體的指導(dǎo)意見(jiàn)。
【關(guān)鍵詞】：電力系統(tǒng)短路電流 在線計(jì)算分析 相似日負(fù)荷多點(diǎn)外推 遺傳算法 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 限流決策計(jì)算
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM713
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-18
• 1.1 論文研究的背景和意義11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究的歷史和現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 短路的基本概念12
• 1.2.2 短路電流計(jì)算的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.3 短路電流預(yù)測(cè)的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.4 限制短路電流措施的研究現(xiàn)狀15
• 1.3 課題來(lái)源15-16
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容16-18
• 第2章 電力系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型選取及等值網(wǎng)絡(luò)建立18-25
• 2.1 引言18
• 2.2 電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型18-20
• 2.2.1 原支路的特性方程18
• 2.2.2 節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣方程18-20
• 2.3 電力系統(tǒng)元件的等效模型20-22
• 2.3.1 發(fā)電機(jī)模型20
• 2.3.2 輸電線路模型20-22
• 2.3.3 變壓器模型22
• 2.4 電網(wǎng)仿真計(jì)算等值網(wǎng)絡(luò)的建立22-24
• 2.4.1 等值網(wǎng)絡(luò)建立的基礎(chǔ)--序網(wǎng)絡(luò)23-24
• 2.4.2 電力等值網(wǎng)絡(luò)參數(shù)生成24
• 2.5 本章小結(jié)24-25
• 第3章 基于稀疏矩陣特性的短路電流在線計(jì)算25-40
• 3.1 引言25
• 3.2 稀疏導(dǎo)納矩陣生成過(guò)程的優(yōu)化25-28
• 3.2.1 稀疏矩陣存儲(chǔ)方法25-26
• 3.2.2 劃分零序電氣島26
• 3.2.3 節(jié)點(diǎn)編號(hào)優(yōu)化方法26-28
• 3.3 基于稀疏矩陣變換的短路電流快速計(jì)算28-35
• 3.3.1 稀疏矩陣低階更新理論在故障電流求解中的應(yīng)用28-29
• 3.3.2 故障時(shí)修改導(dǎo)納矩陣AY的形成29-32
• 3.3.3 基于改進(jìn)非負(fù)矩陣分解法的修正導(dǎo)納矩陣低秩分解32-34
• 3.3.4 基于稀疏矩陣變換的多重故障計(jì)算設(shè)計(jì)34-35
• 3.4 仿真算例35-39
• 3.4.1 IEEE標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)35-37
• 3.4.2 模型選取對(duì)短路電流計(jì)算的影響37-39
• 3.4.3 采用廣東地區(qū)T_0時(shí)刻數(shù)據(jù)的IEEE30節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)39
• 3.5 本章小結(jié)39-40
• 第4章 基于負(fù)荷預(yù)測(cè)的超短期短路電流在線預(yù)測(cè)40-55
• 4.1 引言40
• 4.2 基于相似日負(fù)荷多點(diǎn)外推的超短期負(fù)荷預(yù)測(cè)樣本構(gòu)造40-43
• 4.2.1 超短期負(fù)荷預(yù)測(cè)的原理40-41
• 4.2.2 基于相似日負(fù)荷多點(diǎn)外推的超短期負(fù)荷預(yù)測(cè)模型41-42
• 4.2.3 超短期負(fù)荷預(yù)測(cè)樣本的構(gòu)造42-43
• 4.2.4 發(fā)電機(jī)的出力分配43
• 4.3 基于遺傳算法優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法的預(yù)測(cè)算法設(shè)計(jì)43-47
• 4.3.1 遺傳算法優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的綜合算法設(shè)計(jì)44-45
• 4.3.2 帶動(dòng)量項(xiàng)的自適應(yīng)學(xué)習(xí)率BP改進(jìn)算法45-46
• 4.3.3 遺傳算法的設(shè)計(jì)46-47
• 4.4 短路電流超短期在線預(yù)測(cè)方法實(shí)現(xiàn)47-51
• 4.5 算例分析51-54
• 4.5.1 節(jié)點(diǎn)超短期負(fù)荷預(yù)測(cè)51-53
• 4.5.2 超短期短路電流智能辨識(shí)53-54
• 4.6 本章小節(jié)54-55
• 第5章 限制短路電流的決策在線計(jì)算55-66
• 5.1 引言55
• 5.2 常用的限制短路電流措施55-57
• 5.3 基于稀疏矩陣變換的限流決策在線快速計(jì)算57-63
• 5.3.1 低階更新理論在拓?fù)湔{(diào)整后短路計(jì)算中的應(yīng)用57-58
• 5.3.2 限流措施的修改導(dǎo)納矩陣及其W、H~T的構(gòu)造58-63
• 5.4 算例分析63-65
• 5.4.1 采用廣東電網(wǎng)數(shù)據(jù)的IEEE30節(jié)點(diǎn)63-64
• 5.4.2 IEEE系統(tǒng)中開斷多回路計(jì)算64-65
• 5.5 本章小結(jié)65-66
• 結(jié)論與展望66-69
• 參考文獻(xiàn)69-73
• 致謝73-74
• 附錄 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及科研情況74

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2 林s，

本文編號(hào)：908683