新型电网广域后备保护的算法研究

论文摘要

随着电网规模的扩大和网络结构的日趋复杂,传统后备保护已经暴露出保护失效、引发连锁跳闸等许多缺陷。随着新型清洁能源与分布电源的逐步入网,“统一坚强智能电网”的逐步建成,电力系统的运行方式变得更加复杂,传统后备保护面临许多全新的问题和挑战。利用广域信息来改善传统后备保护在电网发展新形势下适应不足的方法可归纳为两种:其一,利用实时广域信息构造新型电网广域后备保护算法,根据广域信息进行故障定位,直接实现保护配合与动作,无需传统后备保护复杂的整定和配合;其二,通过获取实时电网运行相关信息进行在线自适应整定,其困难表现在大量信息传输与快速整定计算方法上。因此,针对第一种方法,本文提出了基于序分量的电网广域后备保护算法;针对第二种思路,提出了能加快故障分析与整定计算速度的节点阻抗矩阵并行生成算法。本文在合理有效利用通信资源、尽力避免通信拥塞的设计原则下,构造了一种基于序分量的集中式电网广域后备保护算法,该算法在故障处理流程的不同阶段使用不同内容和范围的广域信息进行全局决策,动作速度快,且不存在传统独立式后备保护整定配合复杂、应对大规模潮流转移可能误动等问题。仿真结果验证了该保护算法的有效性与正确性。节点阻抗矩阵的快速生成和修改是电力系统短路实时计算的关键,而后者是继电保护在线自适应整定实现的前提。将互联大电网以节点撕裂方式分解为相互无电磁联系的独立子网,各子网通过撕裂节点间的虚拟断路器桥接,各子网并行求得独立节点阻抗矩阵后,采用分解协调法来计及各子网的电磁联系,利用大变化灵敏度理论修正各子网的独立节点阻抗矩阵,从而得到整个电网的节点阻抗矩阵。仿真验证了该并行算法的有效性和正确性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题背景与研究意义
• 1.2 广域保护研究现状
• 1.3 论文主要工作与章节安排
• 2 基于序分量的电网广域后备保护算法
• 2.1 传统后备保护的局限性
• 2.2 广域后备保护系统结构模型
• 2.3 保护算法
• 2.4 广域保护的通信
• 2.5 基于数据网的LDR
• 2.6 本章小结
• 3 广域后备保护算法的仿真实验与分析
• 3.1 故障判别矩阵
• 3.2 数字仿真与分析
• 3.3 容错性分析
• 3.4 本章小结
• 4 分解协调式节点阻抗矩阵生成算法的并行实现
• 4.1 基于大变化灵敏度和网络分块理论的节点阻抗矩阵生成算法
• 4.2 分解协调式节点阻抗矩阵并行生成算法
• 4.3 两种节点阻抗矩阵生成算法的复杂度分析与比较
• 4.4 分解协调式节点阻抗矩阵并行生成算法的通信性能
• 4.5 算例仿真
• 4.6 本章小结
• 5 总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 有待进一步开展的工作
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读硕士学位期间发表论文目录