计及保护的电力系统暂态稳定性评价的研究

论文摘要

电力系统暂态稳定性分析在电力系统规划、运行和调度中是一个基本且重要的问题。随着电力系统的不断发展,为了提高经济效益,越来越多的大型互联电力系统经常运行在接近暂态稳定安全约束的边缘。近几十年来,在世界范围内,由于电力系统故障、保护不正确动作引发连锁反应从而导致的大停电事故已发生数起。因此在电力系统暂态稳定性研究分析中计及保护的动作特性是很有意义的,且对保障电力系统安全运行具有重要价值。针对上述问题,本文对计及保护的电力系统暂态稳定仿真及分析进行了研究,本文的工作内容及成果如下:首先对于存在隐藏缺陷(Hidden Failure)的保护动作特性及其对电力系统暂态稳定性的影响进行了研究。提出了计及保护Hidden Failure的临界能量的计算方法。具体做法是利用改进综合法对故障后的系统中关键线路进行辨识,在计及了关键线路上的保护装置对系统暂态稳定性影响的基础上,进一步考虑了关键保护可能存在隐藏缺陷的影响;系统的临界能量为关键保护及其隐藏缺陷所引发的脆弱区域内的保护所对应的保护动作面的势能最小值。并采用梯度投影法对该问题进行了优化求解。其次对保护装置的各基本元件的时域特性模型进行了研究,并将其应用于保护模型仿真各个环节中,建立了计及保护系统的既可以用于仿真分析,也可以用于稳定性评价的完整系统新模型。最后对计及保护系统的完整系统的暂态稳定性评价进行了研究。对保护系统中延时环节的系数K进行了分析。提出了利用轨迹灵敏度对于既定故障,既定网络的特定保护的延时环节的临界值的计算方法。本文的上述研究成果进一步促进了计及保护的电力系统暂态稳定性的研究进程,为下一步深化研究打下了良好的基础。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 本课题研究背景及意义
• 1.2 电力系统暂态稳定性分析研究现状
• 1.2.1 电力系统暂态稳定性分析方法
• 1.2.2 计及保护的电力系统暂态稳定性分析
• 1.3 本文的主要工作
• 第二章 电力系统暂态稳定性的基本研究方法
• 2.1 时域仿真法
• 2.1.1 隐式梯形积分法
• 2.1.2 改进欧拉法
• 2.1.3 龙格-库塔法
• 2.2 直接法
• 2.2.1 COI坐标下电力系统的暂态能量函数（TEF）
• 2.2.2 势能边界面法（PEBS）
• 2.2.3 扩展等面积法（EEAC）
• 2.3 混合法
• 2.4 轨迹灵敏度法
• 2.4.1 基于模型的轨迹灵敏度计算方法
• 2.4.2 数值摄动法计算轨迹灵敏度
• 2.5 小结
• 第三章 计及保护Hidden Failure的电力系统暂态临界能量计算的研究
• 3.1 电力系统模型、能量函数
• 3.1.1 电力系统模型
• 3.1.2 能量函数
• 3.2 Hidden failure及相应的脆弱区域
• 3.2.1 隐藏缺陷（ Hidden Failure）
• 3.2.2 脆弱区域
• 3.3 计及保护Hidden Failure的电力系统临界能量
• 3.3.1 计及保护Hidden Failure的电力系统临界能量的确定
• 3.3.2 关键线路的辨识
• 3.3.3 临界能量的求解
• 3.3.3.1 梯度投影法
• 3.3.3.2 基于梯度投影法的临界能量的求解
• 3.4 算例
• 3.5 小结
• 第四章 计及保护装置特性的电力系统轨迹灵敏度分析
• 4.1 包括保护系统的完整电力系统
• 4.2 保护基本元件的特性及模型
• 4.2.1 电平检测元件
• 4.2.2 定时器元件
• 4.3 距离保护基本模型
• 4.3.1 启动环节
• 4.3.2 阻抗方向判据
• 4.3.3 延时环节
• 4.4 计及保护影响的电力系统初始状态的轨迹灵敏度求解
• 4.4.1 电力系统中保护装置参数的轨迹灵敏度求解
• 4.4.2 算例
• 4.5 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢