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2012獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我個(gè)人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。近我所知,除文中已標(biāo)明引用的內(nèi)容外,本論文不包含任何其他人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果。對(duì)本文的研究做出貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體,均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名:日期:年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定,即:學(xué)校有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版,允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)華中科技大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索,可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。保密□,在______年解密后適用本授權(quán)書(shū)。本論文屬于不保密□。(請(qǐng)?jiān)谝陨戏娇騼?nèi)打“√”)學(xué)位論文作者簽名:指導(dǎo)教師簽名:年月日年月日華中科技大學(xué)博士學(xué)位論文I摘要隨著電力系統(tǒng)的快速發(fā)展,電力運(yùn)營(yíng)市場(chǎng)化的不斷推進(jìn),電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行環(huán)境日益復(fù)雜,電網(wǎng)安全穩(wěn)定問(wèn)題日漸突出。繼電保護(hù)是保證電力設(shè)備運(yùn)行安全的關(guān)鍵元件,也是整個(gè)電網(wǎng)安全保障系統(tǒng)的“第一道防線”,其性能對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行有著重大影響。傳統(tǒng)后備保護(hù)主要是利用就地單端量信息進(jìn)行故障的檢測(cè)判斷,不同保護(hù)裝置之間一般只能通過(guò)固有定值進(jìn)行協(xié)調(diào)和配合,導(dǎo)致保護(hù)裝置的適應(yīng)性差,整定配合復(fù)雜,當(dāng)出現(xiàn)非預(yù)期的故障或異常運(yùn)行工況時(shí),可能造成保護(hù)拒動(dòng)、誤動(dòng)或連鎖動(dòng)作,引發(fā)全網(wǎng)性的大面積停電事故。近年來(lái),隨著廣域同步測(cè)量和通信技術(shù)的迅速發(fā)展和逐步成熟,基于廣域測(cè)量信息的新型保護(hù)系統(tǒng)-廣域保護(hù)的研究得到了廣泛關(guān)注。廣域測(cè)量信息的應(yīng)用,為大幅提高和改善繼電保護(hù)的性能提供了新的技術(shù)手段,有助于從根本上切實(shí)解決現(xiàn)有繼電保護(hù)存在的適應(yīng)能力較差、整定配合復(fù)雜等難題,提高保護(hù)裝置在復(fù)雜故障和異常運(yùn)行工況下動(dòng)作的安全性和可靠性。這對(duì)保證電力設(shè)備和電網(wǎng)的運(yùn)行安全,減小大面積停電事故的發(fā)生具有非常重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。本文在國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“集中決策與分布實(shí)現(xiàn)相協(xié)調(diào)的大電網(wǎng)后備保護(hù)系統(tǒng)研究”(50837002)的資助下,針對(duì)新型廣域后備保護(hù)系統(tǒng)原理、網(wǎng)絡(luò)通信和可靠性等基礎(chǔ)性問(wèn)題進(jìn)行了深入的研究。目前已提出的廣域后備保護(hù)算法存在采樣同步性要求高、廣域通信流量較大、故障識(shí)別容錯(cuò)性能不強(qiáng)等問(wèn)題。本文提出了一種具有采樣同步性要求低,廣域通信流量小,且具有高容錯(cuò)性能的廣域后備保護(hù)算法新算法。新算法采用集中式廣域保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu),當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障后,區(qū)域內(nèi)各子站通過(guò)支路電流群福比較法,確定距離故障元件昀近的輸電線路,并將該線路故障電流值上傳給主站;而主站則根據(jù)各子站上傳的電流故障分量值以及故障電流分布特性,確定候選可疑故障線路;然后向子站獲取這些候選故障線路的保護(hù)信息域內(nèi)的傳統(tǒng)保護(hù)、方向元件等動(dòng)作情況,并利用改進(jìn)的D-S證據(jù)理論對(duì)該多源證據(jù)進(jìn)行信息融合,昀終識(shí)別出實(shí)際故障線路。仿真算例驗(yàn)證了所提出算法的正確性和良好的信息容錯(cuò)性能。華中科技大學(xué)博士學(xué)位論文II隨著智能電網(wǎng)發(fā)展,智能變電站的各種設(shè)備的信息建模及信息交互將在IEC 61850框架下統(tǒng)一進(jìn)行,IEC 61850必將成為未來(lái)智能電網(wǎng)領(lǐng)域的主要標(biāo)準(zhǔn)之一。但目前IEC61850標(biāo)準(zhǔn)未對(duì)廣域后備保護(hù)通信模型進(jìn)行描述,這已成為廣域后備保護(hù)實(shí)際應(yīng)用中亟待解決的一個(gè)重要問(wèn)題。為此,本文首先根據(jù)IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)層層包含的建模方法,提出了廣域后備保護(hù)IED統(tǒng)一建模方法。然后以一220 kV數(shù)字化變電站和本文提出的廣域后備保護(hù)算法為例,給出了遵循IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的廣域后備保護(hù)主站和子站的樹(shù)型結(jié)構(gòu)模型,以及主站與子站的消息流交互過(guò)程。昀后建立了廣域后備保護(hù)信息交換通信服務(wù)模型,包括:客戶端/服務(wù)器傳輸模型、電氣量傳輸模型和邏輯狀態(tài)量傳輸模型。所提出的后備保護(hù)通信建模方法具有良好的適應(yīng)性,信息服務(wù)模型具有通信量小,傳輸可靠性高等特點(diǎn),可滿足不同結(jié)構(gòu)和原理的廣域保護(hù)的應(yīng)用要求。廣域通信系統(tǒng)是廣域后備保護(hù)信息交互的支撐平臺(tái),良好的通信系統(tǒng)對(duì)廣域后備保護(hù)正確地、快速地切除電網(wǎng)故障具有至關(guān)重要的作用。但目前的廣域通信系統(tǒng)還不能很好地滿足廣域后備保護(hù)需求。因此,本文根據(jù)廣域后備保護(hù)的通信特點(diǎn)設(shè)計(jì)了變電站和廣域通信網(wǎng)絡(luò)。 over SDH(EOS)傳輸模式,建立了基于EVPL的廣域通信系統(tǒng)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu),并將并行冗余協(xié)議PRP用于變電站和廣域通信網(wǎng)絡(luò),以實(shí)現(xiàn)在通信故障下的業(yè)務(wù)零故障恢復(fù)時(shí)間。為了評(píng)估廣域通信系統(tǒng)的性能,提出了基于網(wǎng)絡(luò)時(shí)延、網(wǎng)絡(luò)時(shí)延抖動(dòng)、吞吐量、帶寬利用率、丟包率等參數(shù)的評(píng)估指標(biāo),并以IEEE14節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為例,對(duì)所提出的廣域通信系統(tǒng)的整體性能進(jìn)行了仿真分析,驗(yàn)證了其可行性。廣域后備保護(hù)系統(tǒng)在構(gòu)建模式、決策原理和實(shí)現(xiàn)技術(shù)等方面遠(yuǎn)較傳統(tǒng)后備保護(hù)復(fù)雜,特別是涉及廣域范圍的網(wǎng)絡(luò)通信,使得對(duì)其進(jìn)行物理模擬實(shí)驗(yàn)研究和性能評(píng)估非常困難。本文根據(jù)廣域后備保護(hù)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行特點(diǎn),開(kāi)發(fā)了一套基于高層體系結(jié)構(gòu)(HLA)-PSCAD/EMTDC聯(lián)合同步仿真平臺(tái)WAPSS,為分析評(píng)估廣域后備保護(hù)在網(wǎng)絡(luò)通信環(huán)境下的總體性能提供了一有力的工具。文中詳細(xì)論述了WAPSS平臺(tái)的總體結(jié)構(gòu)、各重要組成部分的功能和接口方式以及多Agent的設(shè)計(jì),昀后以一仿真實(shí)例驗(yàn)證了平臺(tái)的正確性和有效性。廣域后備保護(hù)涉及眾多元件,在保護(hù)原理、實(shí)現(xiàn)方式、作用域等方面較傳統(tǒng)保護(hù)都有了較大變化,影響其可靠性的因素和環(huán)節(jié)增加,研究廣域后備保護(hù)的可靠性具有重要的意義。本文將廣域后備保護(hù)系統(tǒng)分成多個(gè)子系統(tǒng)分別研究,綜合考慮各組件的華中科技大學(xué)博士學(xué)位論文III失效和修復(fù)過(guò)程,應(yīng)用Markov狀態(tài)空間法、故障樹(shù)分析法建立了各子系統(tǒng)和整個(gè)系統(tǒng)的可靠性分析模型,昀后利用故障樹(shù)結(jié)構(gòu)函數(shù)和蒙特卡羅仿真相結(jié)合的方法對(duì)廣域后備保護(hù)系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行了實(shí)例評(píng)估。論文昀后對(duì)所取得的主要研究成果進(jìn)行了總結(jié),并對(duì)下一步研究工作重點(diǎn)進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞:廣域后備

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