本文關鍵詞： 電力系統(tǒng) 失步解列 振蕩中心遷移 失步解列判據(jù) 失步解列策略 事故鏈　出處：《武漢大學》2014年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：隨著電力系統(tǒng)互聯(lián)規(guī)模的擴大,區(qū)域電網(wǎng)的相互影響越發(fā)復雜,區(qū)域電網(wǎng)的局部故障可能通過聯(lián)絡線波及整個系統(tǒng),引發(fā)大停電事故。國內外近年來頻發(fā)的大停電事故表明傳統(tǒng)的三道防線已難以適應大規(guī)模互聯(lián)電力系統(tǒng)發(fā)展的需求,失步解列控制作為第三道防線的重要控制措施,是預防大停電事故的重要保障,但是現(xiàn)有失步解列控制受離線整定、安裝點固定、就地測量控制、缺乏全局信息等因素的影響,難以適應復雜多變的系統(tǒng)運行方式,當振蕩中心遷移時,解列裝置更是面臨失效的風險。因此,在系統(tǒng)發(fā)生失步振蕩時,如何快速有效的實施解列控制措施,對于電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定具有重要的意義。 鑒于此,論文從振蕩中心遷移現(xiàn)象入手,研究引起振蕩中心遷移的原因與影響因素,研究振蕩中心動態(tài)遷移規(guī)律,研究振蕩中心遷移對失步解列控制的影響,研究具有強適應性的失步解列判據(jù),研究合理的失步解列策略,并對連鎖故障下的失步振蕩進行研究： (1)以兩機系統(tǒng)為模型,基于等頻差原則,推導了失步振蕩過程中等值機功角、聯(lián)絡線電流、電壓、聯(lián)絡線有功功率、母線電壓相角差等電氣量的表達式,研究了失步振蕩過程中電氣量的變化特征,為振蕩中心、失步解列判據(jù)的研究提供依據(jù)。 (2)以實際電力系統(tǒng)事故中振蕩中心遷移所造成的危害為依據(jù),通過對CEPRI-36節(jié)點系統(tǒng)進行單一故障掃描,分析振蕩中心與失穩(wěn)模式的相互聯(lián)系,研究故障切除時間對失步振蕩的影響,研究引起振蕩中心遷移的原因與影響因素,研究振蕩中心的動態(tài)遷移規(guī)律。從失步振蕩現(xiàn)象入手,發(fā)現(xiàn)了失穩(wěn)模式與振蕩中心的對應關系,傳統(tǒng)的同調判別準則對于失步振蕩并不適用,提出了計及失穩(wěn)模式與振蕩中心對應關系的發(fā)電機同調識別方法,認為故障切除時間是失穩(wěn)模式改變的主要原因和影響因素,失穩(wěn)模式改變是振蕩中心遷移的主要原因,在此基礎上提出了電力系統(tǒng)振蕩中心的動態(tài)遷移規(guī)律及對失步解列控制的影響,并在實際系統(tǒng)算例中進行了仿真驗證,作為全文研究工作的理論基礎。 (3)依據(jù)前文所得出振蕩中心遷移對解列控制的影響,分別對現(xiàn)有失步解列裝置中所采用的基于ucosφ的失步解列判據(jù)、基于相位角的失步解列判據(jù)進行了原理分析,并依據(jù)振蕩中心遷移現(xiàn)象,根據(jù)失步中心出現(xiàn)頻率與支路兩端母線頻差的對應關系,提出了基于支路兩端母線頻差的失步解列判據(jù)。對振蕩中心遷移下的失步解列判據(jù)的適用性進行分析,仿真結果表明,受振蕩中心遷移的影響,基于軌跡變化的解列判據(jù)受動作區(qū)域整定的影響,可能發(fā)生誤判,而本文所提出的基于支路兩端母線頻差的失步解列判據(jù)具有良好的適用性。 (4)以前文分析得出的振蕩中心遷移對現(xiàn)有失步解列控制所采用的解列判據(jù)、動作周期、動作時序、安裝地點、解列策略等方面的影響,分別從主動解列和被動解列兩個角度對失步解列策略進行研究。主動解列方面,提出了基于改進同調分群—半監(jiān)督譜聚類的主動解列策略,應用圖論的方法,以線路傳輸有功功率的絕對值作為權值,生成系統(tǒng)的無向權圖,采用改進同調分群方法進行同調機群的識別,基于譜聚類算法以最小潮流沖擊為目標函數(shù)進行圖分割,以考慮同調約束的半監(jiān)督譜聚類算法確保解列后子系統(tǒng)的連通性；被動解列方面,提出基于廣域測量信息的自適應失步解列策略,通過獲取線路兩端母線頻率和電壓相角,采用基于線路兩端母線頻差和電壓相角差的復合判據(jù),動態(tài)跟蹤并定位振蕩中心,當振蕩中心所在斷面滿足可行解列斷面時,立刻實施解列操作。通過在實際系統(tǒng)算例中的仿真驗證,證明了本文所提出的兩種解列策略的有效性。因此,得出本文的一般性結論：鑒于失步振蕩過程中可能出現(xiàn)的振蕩中心遷移現(xiàn)象,主動解列策略的制定關鍵在于同調分群的準確性,當確定初始同調分群時,立即開始斷面搜索并實施解列；自適應解列策略的關鍵在于能夠動態(tài)的定位振蕩中心,當振蕩中心所在斷面滿足可行解列斷面時,立即實施解列操作,以避免振蕩中心遷移可能造成的動作失效、誤動作以及無序解列等風險。 (5)從連鎖故障的角度,依據(jù)事故鏈原理,模擬電網(wǎng)線路故障、潮流轉移、線路相繼過載的典型故障模式,構造合理的多重擾動序列,分析系統(tǒng)在連鎖故障下的失步振蕩及振蕩中心遷移現(xiàn)象,結果表明,受線路相繼開斷的影響,振蕩中心發(fā)生了遷移,振蕩中心可能落在區(qū)域電網(wǎng)內部,將使安裝在區(qū)間聯(lián)絡線上的失步解列裝置失去作用,采用本文所提出的基于廣域測量信息的自適應失步解列策略可以快速有效的定位振蕩中心、判斷失步狀態(tài)并實施解列控制。
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【學位授予單位】：武漢大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TM712

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