机组对法在电网故障临界切除时间计算中的应用研究

摘要

近年来，美国、俄罗斯、印度等许多国家和地区的电力系统发生了失稳性故障，使得电力系统失稳运行，影响居民的正常生活，造成了巨大的损失。故障临界切除时间（CCT）是反映电力系统暂态稳定性最重要的参数之一。为准确、快速地计算系统不同故障下的CCT，本文提出了一种基于中国电科院开发的商用软件PSASP用户程序接口、嵌入具有快速计算特征的临界机组对法暂稳模块的技术。该技术通过编写控制主程序与用户程序，使PSASP的暂稳模块ST与用户程序模块UP间实现进程交互和数据传递。基于此，通过临界机组对筛选、机组对功角曲线拟合以及“前程求快、后程保准”等技术与控制策略的综合实施，高效地求取出系统故障CCT。
　　首先对故障集CCT计算软件的需求进行了深入剖析，基于此设计了软件的总体结构。完成ST与UP正确连接后，UP获取到ST中的数据，为后续分析计算提供数据。基于获取的数据，借助临界机组对的思想，编写控制功能模块Control和两个基于用户程序的功能模块UP0、UP1完成以下内容：从故障后系统中筛选出临界机组与非临界机组，组成若干临界机组对；对候选临界机组对进行相对功角曲线拟合；借助等面积法则（EAC），计算得到单次迭代CCT。为实现不启动PSASP界面，即可求解出故障集CCT， Control从文件底层出发，读写相关控制文件，借助DOS系统运行暂稳计算执行程序，不断迭代直到满足一定约束条件为止，最终得到事故对应的系统CCT。
　　当故障切除时间非常接近CCT时，系统会出现强时变因素，本文进一步讨论了当强时变因素出现、导致机组对功角曲线不再为理想正弦曲线时的功角曲线拟合问题。围绕问题，应重点解决：需选用一个合理的判据，判断强时变因素出现的时刻；当临界机组对的相对功角曲线不能简单地用正弦模型拟合时，需要对原有的拟合方法进行适度调整。
　　为了解决上述重点问题，本文设计了计算系统CCT的算法Ⅰ和算法Ⅱ，算法Ⅰ与算法Ⅱ均具有区间边界记忆功能，在迭代过程中区间长度不断缩短。其中，算法Ⅰ默认强时变因素一直存在，每次控制ST模块积分至势能最大点，结果准确性高，但却需耗费较长时间。为了同时保证计算的快速性与准确性，设计算法Ⅱ，该算法认为在迭代前期强时变因素较弱，故只需控制ST模块积分至故障切除后一小段时间，在迭代后期，当强时变因素加强时再按照算法Ⅰ的方式进行后续计算，算法Ⅱ具有“前程求快、后程保准”的特点。通过算例计算过程，比较两个算法在计算精度与计算效率上的的优缺点。
　　本文最后借助中国电科院8机36节点系统与某省实际电网，针对母线三相接地短路故障集中的事故进行求解验证。算例结果表明，该方法只依赖于故障切除后少量时域仿真数据点的信息，具有在维持与时域仿真法等同精度的条件下，显著提高计算效率的特点。

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第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 国内外文献综述的简析

1.4 本文主要研究内容

第2章 临界机组对法暂态稳定分析

2.1 引言

2.2 临界机组对法多机系统暂态稳定性判定

2.3 临界机组对法系统CCT计算

2.4 临界机组对选取策略

2.5 本章小结

第3章 临界机组对法求系统故障集CCT的软件设计

3.1 引言

3.2 软件需求分析与总体结构设计

3.3 用户程序模块的程序实现

3.4 控制模块的程序实现

3.5 本章小节

第4章 计算CCT的核心算法设计与算例分析

4.1 引言

4.2 系统CCT计算核心算法

4.3 算例分析

4.4 本章小结

结论

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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致谢