复杂电网关键线路之过负荷与故障识别算法研究

摘要

近些年来，我国输电网络规模越来越大，结构也越来越复杂，而在全球范围内由潮流转移引起的电力系统大停电事故频频发生。对电网运行影响重大并承担关键负荷的线路因故障引起保护动作被切除，随之而来造成的潮流转移和相关的后备保护不能对有效识别过负荷与故障，从而造成保护不合理动作，继而引起系统连锁跳闸，最后造成电网大停电，给人民的生产和生活酿成不可估量的不利影响。复杂电网关键线路之过负荷与故障识别算法研究，不仅站在电网整体的视角上对易受潮流转移影响的关键线路有效识别，还站在继电保护设计的视角分析了线路过负荷对距离保护的影响并对线路过负荷与故障有效识别这方面展开了研究。因此本课题研究对预防大停电和相关保护装置可靠性有重要的实际价值。
　　本研究主要内容包括：⑴为了增强识别复杂电网关键线路的效果，本文提出基于传输重要度的潮流转移关键线路识别算法。该算法在复杂网络和网络最大流的图论类理论基础，引用功率传输分布因子(PTDF),进而得到网络的线路传输重要度，最后再将线路传输重要度推出的线路综合传输重要度和能够表现电源负荷节点对之间的功率传输对电网全局影响的权重结合得出线路关键性判据。该判据不但将电网抽象为有向加权网络模型顾及到电网的拓扑结构，而且将线路最大有功传输量的限制考虑进来，进而使结果更加贴近电网的实际状况。最后在IEEE39节点系统上验证其算法的正确性和有效性。⑵提出利用本地信息的基于电压相量平面的过负荷与故障识别算法。首先针对过负荷对系统线路距离保护的动作影响进行分析，再依据电力系统不同运行工作状况下所测电压电流相量的几何分布特性确立距离保护Ⅲ段的过负荷和故障的识别判据,最后与普遍使用的距离保护Ⅲ段的动作元件相结合来达成对过负荷与故障的区分识别。该算法在双端电源和IEEE39节点系统上验证其算法的正确性和有效性。⑶提出基于微分方程的过负荷与对称故障识别算法。该方法基于输电线路 R-L模型，利用微分方程和所测的来自保护安装处的被低通滤波器滤波的电压和电流，求出负荷电压和故障点电压，再利用这两者之间的差异来有效识别过负荷与对称故障。针对距离保护的近端快速动作与末端可靠动作之间的矛盾，本文提出将距离保护Ⅲ段与IEEE标准反时限相结合来整定出合理的动作时限来解决。另外还研究了输电线路过负荷特性，借助过负荷电流造成的导线温度上升变化来定出相应所能容许的过负荷运行时间，实现实时反映线路过负荷状况。最后通过在PSCAD上搭建的双端电源系统和IEEE39节点系统来验证以上算法的正确性和有效性。

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选题的依据与意义

国内外文献资料综述

1 潮流转移识别的研究

2 过负荷识别的研究

1 绪论

1.1 课题名称阐述

1.2 研究途径及方法

1.3 论文主要内容及章节安排

2 基于传输重要度的潮流转移关键线路识别

2.1 引 言

2.2 基于传输重要度的潮流转移关键线路识别判据

2.3 算例仿真分析

2.4 本章小结

3过负荷对距离保护的影响及与故障的识别

3.1 引 言

3.2过负荷对距离保护的影响及与故障的识别研究

3.3 仿真分析

3.4 本章小结

4 基于微分方程的过负荷与对称故障识别

4.1 引 言

4.2 基于微分方程的线路过负荷与对称故障识别算法

4.3 线路发生故障时距离保护动作时限整定分析

4.4基于输电线路过负荷特性的反时限保护

4.5过负荷与对称故障识别的跳闸逻辑

4.6 仿真分析

4.7 本章小结

5 结论和展望

5.1 总结

5.2 后续工作展望

参考文献

附录：攻读硕士学位期间发表的部分学术论著

致谢