智能电网中防连锁过载跳闸关键技术研究

研究了防连锁过载跳闸关键技术在智能电网中的应用。给出了结合实时潮流信息的过载支路相关输电断面的确定方法,提出了结合输电断面的后备保护判据,讨论了消除过载的紧急控制,包括控制点的选取、控制量的确定和消除过载的控制模式。     

基于广域信息的防连锁过载跳闸保护

连锁过载跳闸是大停电事故的初期表现,防连锁过载跳闸是防止电网大面积停电的重要措施。文中提出了基于广域信息的防连锁过载跳闸保护原理。该原理以重要母线为单元,利用正常运行时存储在广域网调度中心的节点阻抗矩阵中的相关元素估算各支路的过载电流系数,以分析过载支路开断后有无引起连锁跳闸的可能,及时告知调度中心采取防连锁跳闸的措施,以防大面积停电。IEEE39节点系统的仿真验证了该方法的可行性。     

考虑平衡机参与的防连锁过载跳闸策略

为消除因潮流转移导致的线路连锁过载,提出一种考虑平衡机参与的防连锁过载跳闸策略,分析了发电转移分布因子(GSDF)的特点及其物理意义,指出了平衡机参与紧急控制时控制节点选择方法及灵敏度确定方法,利用反向等量调整法并考虑正常线路冗余量约束计算功率调整量,有效避免了潮流校验,提高了紧急控制速度。通过IEEE39节点系统仿真证明,将平衡机参与紧急控制,在调整时间、调整节点数量以及总功率调整量上有显著优势。     

一种基于连锁过载跳闸模式的电网脆弱支路识别算法研究

针对电网的连锁过载跳闸现象产生的脆弱性,提出一套识别电网中脆弱支路集合的算法。首先通过对初始故障在故障传播过程中的表现行为进行分析,给出评价初始故障支路脆弱性的指标,并提出用以分析初始故障支路脆弱性的基本结构和算法,然后在此基础上对基本分析结构和算法进行扩展,建立分层分析结构和综合分析结构,使得对初始故障支路的脆弱性分析更加灵活全面。所提出的分析结构和算法提供一种比较规范的分析初始故障支路脆弱性的形式,并可方便用来识别电网中的脆弱支路环节。最后通过IEEE 39节点系统上的算例对该算法的操作和合理性进行进一步的说明。     

电网连锁故障防治策略初探及连锁过载识别方法研究

本文就电网连锁故障的防治问题以相继开断为原则分别对相继开断预想事件的预测策略以及防治策略进行了初步探讨。针对电网连锁过载的识别,讨论了两种补偿法并对这两种方法的应用前景进行了讨论,认为追加电流源补偿法更适合于电网连锁过载的识别,然后进一步导出了追加电流源补偿法在保持网络准确参数条件下的补偿系数,并通过算例演示证明了该方法的有效性。     

山区电网线路过载保护协调优化控制策略研究

山区电网小水电众多但负荷轻,若叠加新能源大量接入,将造成夏季丰水期输电断面过载,限制清洁能源外送和威胁电网设备安全。为此,提出将断面过载保护与可调节电源进行协调配合以获得最优控制效果的保护动作策略。首先,基于潮流追踪法确定电源至断面的功率传输路径,并基于功率灵敏度确定单个电源对过载线路的影响大小;然后,建立以系统电源损失出力最小和保护动作后系统安全裕度最大为目标的多目标优化模型,通过优化电源出力和保护动作量实现电源出力损失最小和系统安全裕度最大,减少因源荷波动造成保护频繁动作;最后,以某一山区电网为算例进行仿真验证,计算结果表明所建立的模型能够实现电源出力损失最小和系统安全裕度最大的目标。     

基于直流潮流和虚拟母线的多控制节点防连锁过载跳闸策略

为消除因潮流转移导致的线路连锁过载,提出一种基于直流潮流和虚拟母线的多控制节点防连锁过载跳闸策略。利用直流潮流模型中的GSDF和GGDF计算平衡机的灵敏度,将平衡机参与到紧急控制中,并根据GSDF和GGDF的应用特点,对不同类型的控制节点组选择不同的灵敏度参数。利用图论将电网拓扑图划分为多个广义潮流转移区域,证明区域外节点和区域连接割点对区域内线路有相同的GSDF,将区域外节点与其相应的区域连接割点等效为虚拟母线,使计算范围从全网简化到过载线路所属的广义潮流转移区域。当利用综合灵敏度选择的控制节点组会使部分过载线路过载程度加重时,采用多控制节点法可有效避免过载线路功率增加。利用反向等量调整法和往返功率预测法,并考虑正常线路冗余量约束计算功率调整量,有效避免了潮流校验,提高了紧急控制速度。在IEEE39节点系统中对该方法的可靠性和优越性进行了验证。     

计及自动装置模拟的连锁过载跳闸静态安全分析方法

提出一种连锁过载跳闸的静态安全分析方法.该方法以预想故障后的潮流分析为基础,分析每次设备跳闸后的潮流,如果潮流转移引发支路过载,则断开过载元件,继续进行潮流分析,直到系统过载消除;如果设备跳闸导致系统解列、输电断面越限或者潮流不收敛,则认为故障导致了严重的后果,分析终止.通过评估每次设备过载跳闸引发的后果,能够发现故障传播路径,有助于找到预防措施以及切断故障路径的最佳控制手段.计算过程考虑输电断面功率限值的自动匹配和安全自动装置的模拟,保证了分析结果的准确性.通过对广东电网的实际系统仿真分析,证明了该方法的有效性和实用性.     

基于多智能体技术的大电网连锁跳闸预防控制

在大规模电网中,由简单故障触发的电力系统连锁故障会引起大停电的灾难性后果。为实现复杂大电网的实时安全控制,文中从预防线路连锁跳闸角度提出了一种大电网在线分布式计算的多智能体控制方法,提出了最佳切机切负荷控制策略来预防连锁故障。该方法不再把分布式计算局限于分层分区控制,而是把每个电网节点定义为一个智能体。模型中每个智能体在各自邻域内采用预测控制算法,经智能体间的协作求解最优控制措施。利用预测控制的滚动优化,在每个控制步内对系统控制变量和约束集进行筛选,以线性规划求解。每步优化控制算法中,计算数据由实际电网状态测量值得到。IEEE 118节点系统测试结果验证了该方法的快速性和有效性。     

大规模新能源接入电网连锁故障预防控制策略研究

本文着眼于大规模新能源接入的电网连锁故障预防控制策略研究,在深入分析大规模新能源接入对电网连锁故障影响机理的基础上,提出了适应含大规模新能源的电网连锁故障预防控制策略。该控制策略采用直流灵敏度法甄选出高危线路,并计算出发电功率转移分布系数矩阵,继而采用反向等量配对法,根据发电功率转移分布系数调整发电机组的出力,使得高危线路的负载率得到有效下降,同时保证其他线路负载率维持在重载阈值以下,改善潮流分布,起到预防连锁故障发生的作用。最后通过甘肃酒泉地区电网的仿真分析,进一步揭示了大规模新能源接入对电网连锁故障的影响机理;验证了本文提出的连锁故障控制策略的有效性。     

考虑Prim分区和机组调整的连锁过载控制策略

为预防因连锁过载跳闸而导致的大规模停电事故,提出了考虑Prim分区和机组调整的连锁故障控制策略。采用Prim算法划分了控制区域,应用相关度矩阵求取了控制位置和相应的控制量。综合考虑事故链发展过程中线路过载和节点电压越限,根据源流路径关系调整了发电机和负荷控制量,同时保证了系统节点电压在正常范围,弥补了以往连锁过载控制较少考虑电压因素的不足。仿真结果表明:控制策略能够避免系统出现连锁过载;Prim算法划分控制区域并将控制范围集中到初始故障发生的区域内,能够减小计算的规模;故障初期以较少的负荷损失阻断事故链发展,能够缩小故障影响范围;机组调整能够进一步降低负荷损失;调节发电机无功功率,减少部分节点电压偏移程度,能够保证控制过程电压安全。研究成果可为进一步研究电力系统连锁故障预防和控制提供参考。     

基于广域同步测量系统的预防连锁跳闸控制策略

潮流转移引起的连锁跳闸是导致世界各国大停电事件发生的重要因素，严重地威胁着电力系统的安全运行。该文针对潮流转移引起的连锁跳闸问题，提出了一种基于广域同步测量系统(WAMS)的预防连锁跳闸控制策略。利用网络支路电流与注入电流之间的关系，提出了最佳切机、切负荷控制点的选取原则，在此基础上推导了切机、切负荷控制量的计算方法，并提出了这一预防连锁跳闸控制策略的流程；同时，给出了控制策略中涉及到的动态过程中切机、切负荷前支路电流的计算方法。最后，文中对新英格兰10机系统进行了发生潮流转移情况下切机、切负荷控制策略的仿真，验证了该控制策略的有效性。     

基于保护关联域的防连锁跳闸策略

由潮流转移引起的连锁跳闸事件是引发大停电事故的重要因素之一。根据潮流转移发生后线路测量阻抗的变化,提出基于保护关联域的防连锁跳闸策略。该策略通过区域信息快速搜索过负荷线路,并在后备保护动作延时之内快速完成过负荷线路上后备保护的重新整定,即防止了过负荷线路上的后备保护误动切除无故障线路,又使后备保护具有切除被保护线路上可能出现的短路故障的能力。以新英格兰10机39节点系统为样例,采用 BPA 仿真验证了该方案的有效性。     

信息网受损对电网过载主导型连锁故障的影响

信息网是实现信息系统功能的基础,信息网不同程度受损导致信息系统功能呈现多态性,影响电力系统的灾变应急能力。研究信息网受损对电网连锁故障的影响,是保证现代电网安全运行的重要课题。以信息系统的监视和控制功能为切入点,建立考虑信息网受损影响的电网连锁故障模型;结合信息网结构和信息系统功能受损程度量化指标,分析不同信息网受损程度对电网连锁故障的影响;从失效边群体区域分布和个体重要性角度,对比研究了几种信息边失效方式下,信息网受损对电网连锁故障的影响。对IEEE 30节点系统的仿真表明,信息网受损削弱了系统抑制电网连锁故障传播的能力,导致连锁故障蔓延;当电网处于重负载水平时,信息网受损对电网连锁故障的影响更为显著;不同信息边失效方式下电网连锁故障规模差异明显,信息网结构脆弱性是影响电网连锁故障传播的重要因素。     

基于EtherCAT的井下电网防越级跳闸方案研究

为解决井下电网在发生短路故障时易出现的越级跳闸问题,对数据传输的实时性有很高的要求,但目前井下微机保护装置所采用的通讯方式已经很难满足这一要求。针对这一问题,并结合EtherCAT通信高实时性的特点,提出了基于EtherCAT的煤矿井下防越级跳闸方案,并对系统的工作原理进行了分析。利用实验室现有Beckhoff公司的带有EtherCAT接口的设备,对该系统的主站和从站进行了设计,搭建了基于EtherCAT的井下电网防越级跳闸系统试验仿真平台。试验结果证明,该方案可以解决井下电网防越级跳闸的数据传输实时性问题。     

基于本地信息预防连锁跳闸的快速控制策略生成方法

潮流转移引起的连锁跳闸是导致世界各国大停电的重要因素之一。迅速采取切机、切负荷等措施是降低非故障线路过负荷程度、避免远后备保护不合理动作的有效手段。详细分析了一起非故障线路在故障线路非全相运行期间因不对称潮流转移被不合理切除的案例,进而提出一种基于本地信息预防连锁跳闸的快速切机、切负荷方案。该方案以潮流转移过负荷的识别结果作为触发事件,送电端切机和受电端切负荷能独立进行,不依赖通讯,可避免不对称潮流转移持续时间过长而造成非故障线路被不合理切除。仿真验证了该方案的有效性。     

多支路开断潮流转移识别及防连锁过载策略研究

为有效防止发生连锁跳闸,基于直流潮流补偿原理推导了用于快速预估多支路开断后潮流分布的支路开断分布因子(LTDF)的计算方法,结合改进的严重度函数,给出了用于评价支路受潮流转移影响程度的过载严重度指标和关键支路集的概念及其求解过程,对单支路或多支路开断同样适用。在此基础上研究了减载优化模型和基于广义灵敏度和关键支路集的减载策略,采用该策略对New-England 10机39节点系统进行算例分析,结果表明;该方法可有效预估多支路开断后潮流,能在准确识别潮流转移的基础上以最小的调整量快速消除过载,并确保其余支路不过载。     

覆冰线路断线导致电网连锁跳闸的状态建模

针对覆冰灾害天气下线路断线导致的电网潮流转移情况,提出覆冰线路断线导致电网连锁跳闸的状态分析方法。首先,构建以荷载率为自变量的线路断线概率模型,并应用潮流转移因子分析理论,构建线路连锁跳闸概率模型,识别连锁跳闸可能线路;其次,利用事故链模式描述覆冰灾害天气下线路连锁跳闸事故,并建立仿真模型;然后,引入不确定理论模糊综合评判线路风险度,量化某线路断线后电网的运行状态;最后,对IEEE 30节点进行算例仿真,结果表明所述理论与方法的正确性和有效性。     

连锁过载识别方法的比较

通过合理的近似假设，对追加电流源补偿法做了进一步改进。与牛拉法的潮流计算结果比较可知，两种方法的误差水平相当。由于两种方法应用的都是叠加原理，而连锁过载识别是一个连续的分析过程，因此在第一次开断时，潮流计算的误差很小，但随着故障阶数的升高误差会迅速增大。仿真分析可以看出，故障阶数应控制在三阶以内，重负荷情况下，误差对开断顺序的影响较大，这也是两种方法应用的局限性。通过对数据进行误差分析可知，误差主要体现在无功功率方面。     

基于模糊元胞自动机的电网连锁故障控制策略

为了减小电网连锁故障发生的频率及规模,考虑初始故障后元件及电网运行状态的变化和故障传递程度,结合模糊理论和元胞自动机理论构造基于模糊元胞自动机的电网故障模型,并基于潮流传输原理提出连锁故障演化过程中减少停电事故的切负荷控制规则和无功补偿控制规则,进而确定控制策略使用的时间、位置及调整量。基于IEEE 39节点系统进行停电事故仿真,仿真结果显示,采用控制策略后,电网承受100次故障的天数由4300 d增加到7000 d,同时一定次数的电网事故中产生较大损失负荷的故障次数明显减少,提高了电网的稳定性。