保护系统对电力系统连锁故障的影响分析

摘要

近年来，随着电网建设规模的不断扩大，电力系统的电压等级与容量也在不断增加，其所涉及到的用户数也在与日俱增，大规模的电力系统故障影响到的用户数与停电范围也越来越大，经济损失更是不可估量，因此如何保证电网的可靠性与安全性是摆在电力人员面前的一个重要问题。统计表明，大型电力事故往往表现为连锁故障，而约有70％的连锁故障与设备的隐性故障有关。
　　基于此，本文首先对近年来国内外发生的大停电事故进行收集和分析，从内因和外因的角度对大停电事故的发生原因进行分类，并在此基础上绘制了详细的连锁故障发生发展过程图。按照连锁故障的发展模式又可将故障分为过载主导型、配合主导型和结构主导型，并分析了这三种连锁故障模式的机理及其研究现状，同时将大停电事故按照故障机理进行分类。
　　继电保护隐性故障是造成电力系统连锁故障的重要因素之一，针对影响保护隐性故障的因素，建立了考虑线路故障的保护隐性故障模型。从人为失误、保护装置自身的老化失效、保护所处环境影响来分析保护的故障率，基于Markov状态空间法，针对高压系统两套主保护及远近后备保护，建立详细的线路-保护状态转移模型，计算保护误动概率与拒动概率。
　　针对电力系统仿真模型难以准确模拟实际电网连锁故障发生过程中保护动作特性的困难，建立了一个较为详细的保护模型。以电力系统保护为主要研究对象，基于PSASP用户自定义模块搭建保护模型以及系统控制措施模型，并应用于连锁故障的仿真。
　　连锁故障仿真首先计算了保护隐性故障发生的概率，并分析不同因素对隐性故障的影响，同时模拟了保护的不同动作特性、系统控制措施动作以及系统不同负荷水平对连锁故障发展的影响，并计算风险值。仿真算例表明该模型能较为真实的反映保护装置在电力系统中的实际行为，验证了其有效性及合理性。

目录

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景及研究意义

1．2 大停电事故概况

1．3 连锁故障研究方法

1．4 论文主要工作

第二章 连锁故障机理研究

2．1 连锁故障一般过程

2．2 连锁故障因素分析

2．2．1 内部因素

2．2．2 外部因素

2．3 连锁故障发生过程

2．3．1 过载主导型

2．3．2 配合主导型

2．3．3 结构主导型

2．4 本章小结

第三章 基于马尔科夫法的保护概率模型

3．1 元件故障率

3．1．1 线路平均故障率

3．1．2 潮流对线路故障率的影响

3．1．3 天气对线路故障率影响

3．2 保护故障率

3．2．1 人为失误对保护的影响

3．2．2 元件老化失效率

3．2．3 其他外部因素影响

3．3 保护装置的Markov模型

3．4 风险计算

3．5 本章小结

第四章 基于PSASP用户自定义模型的保护建模

4．1 继电保护装置建模原理

4．2 控制措施模型配置

4．2．1 紧急控制措施

4．2．2 校正控制措施

4．3 仿真流程

4．4 本章小结

第五章 模型验证及算例分析

5．1 保护动作概率计算

5．2 各因素对保护不正确动作概率的影响

5．3 连锁故障仿真与结果分析

5．3．1 保护装置仿真

5．3．2 保护与控制措旌配合仿真

5．3．3 不同负荷水平下仿真结果比较

5．4 连锁故障风险分析

5．5 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况