40000字硕士毕业论文电力系统运行安全理论及计算方法研究

论文类型：硕士毕业论文

论文字数：40000字

论点：电网,在线,动作

论文概述：

根据地区电网的特点和电网安全性评价指标体系的构建原则，提出了一套较完整的地区电网安全评价指标体系，其中包括安全供电能力、拓扑结构脆弱性、风险评价、N-K故障辨识四大类指标，每

论文正文：

第一章导言

1.1本课题的研究背景和意义
电力系统不仅是各地区能源资源优化配置的重要基础，也是国民经济可持续发展的强大动力。它也是社会公共安全的重要组成部分。随着智能电网的快速发展和UHV电网建设的稳步推进，现代电网的自动化水平和复杂性不断增强。此外，节能发电调度试点项目的逐步完善和清洁能源的快速发展，在一定程度上大大提高了电力系统的运行效率。另一方面，随着系统复杂性和经济性的不断提高，系统运行的不确定性也增加了，使得系统故障的范围更加广泛，系统事故的后果更加严重。此外，在原有垂直一体化的电力管理系统下，整个电网的统一调度可以保证电网的运行安全。在市场环境下，电力企业的生产行为更倾向于获取经济效益，这必然会对电力系统的运行安全产生负面影响。
近年来，停电在世界各地频繁发生。例如，1996年夏天美国西部的两次停电影响了西部11个州的400多个电力。2003年8月14日美国和加拿大的停电是历史上最大的停电，影响特别严重。停电影响了加拿大和美国的许多地区，导致20多家发电厂关闭，5000多万居民的电力供应被切断。2003年8月28日，英国首都伦敦停电将近一个小时，影响到41万名顾客，造成至少50万名乘客被困地铁。2003年9月23日，丹麦-瑞典发生停电。停电总计1800兆瓦，影响500万人，持续6.5小时。2003年9月28日，意大利发生停电。停电持续时间更长，达到19小时。2005年5月25日，俄罗斯发生停电事故，覆盖莫斯科市、莫斯科地区、加州和图拉地区。停电的影响先后影响了25个城市，总停电时间为29小时，影响了近200万人的正常用电量。我国也有太多停电。2005年9月26日，海南电网发生电网崩溃。2006年7月1日，河南省发生停电事故，500千伏高郑双回线相继跳越，造成豫西和豫中地区约220千伏线路越负荷，造成电网运行波动，不仅部分用户停电，还影响了交通系统的正常运行，对社会公共安全构成极大威胁。由此可见，电力系统停电事故给社会带来了各方面的损失，带来了超乎人们想象的负面影响。区域电网作为省级电网的基础，其安全运行直接关系到上级电网的供电可靠性。因此，区域电网安全可靠运行的话题一直是基层调度人员关注的焦点。

1.2问题提出
在国家越来越重视电力系统安全稳定的背景下，我实验室荣幸地承担了一系列与电力系统运行安全相关的基础课题，不仅包括国家电网公司的科技项目，还包括国家高技术研发计划(863计划)。在研究过程中，遇到了电力系统面临的许多常见问题。对这些问题进行相关的研究和探索，找到可行的解决方案，不仅有利于提高目标电网的安全性和可靠性，而且对解决具有相似特性的电力系统中的同类问题具有一定的参考意义。因此，有必要总结和提炼这些常见问题。问题可以概括如下:(母线自动转换开关，简称BATS)是一种在电力系统故障或其他原因导致工作电源被切断后，能够快速切换备用电源、备用设备或其他正常电源自动工作的自动装置，从而防止用户停电。
近年来，由于电网的不断扩张，电力系统的网络拓扑变得越来越复杂。从保证电力系统供电可靠性的角度来看，备用自动切换装置在区域电网中得到广泛应用。普遍适用。然而，在应用备份自动切换提高供电可靠性的同时，也存在一些亟待解决的问题:

(1) BATS行动协调问题。当电网出现故障时，可能有多个公交车站，也可能有多个满足运行条件的BATS。如果不考虑这些BATS之间的动作合作，可能会触发多个BATS动作。事实上，并非所有这些BATS行为都是必要的。你操作的设备越多，进一步故障的可能性就越大。

(2)备用电源侧过载。当故障发生在区域电网的高峰负荷期时，BATS的动作可能会给备用电源侧带来过载，从而导致联锁跳间现象的发生，进而扩大停电面积。由于上述两个问题的存在，用于提高电网供电可靠性的BATS成为事故扩大甚至事故诱发的始作俑者。因此，有必要对蝙蝠的在线关断控制策略进行更深入的研究和探索。在充分考虑远备用侧主变压器容量负荷比和线路热稳定极限等约束条件的前提下，有必要制定合理的BATS运行协调方案，尽量减少不必要的BATS运行，以更好地保证电网安全可靠运行。

第二章区域电网备用自动切换和切换组合在线动态选择的新方法

2.1简介
与省级电网不同，中国的大部分地区电网都是闭环设计，闭环运行。网格的下游是梭形结构。为了提高供电的可靠性，经常为设备安装母线自动转换开关(BATS，以下简称BATS)。当母线因电网故障而被切断时，满足运行条件的BATS将接通备用电源向切断的母线供电，从而提高供电可靠性。当电网出现故障时，几条总线可能会关闭。如果不考虑BATS之间的合作，可能会触发多个BATS动作。事实上，并非所有这些BATS行为都是必要的。运行中的设备越多，进一步故障的可能性就越大。因此，BATS的行动协调方案应合理设计，以尽量减少不必要的BATS行动。文献提出根据母线电压水平设计BATS动作时限，以实现上下BATS之间的协作，减少不必要的BATS动作。然而，由于区域电网中使用了大量的T型接线方式，这种方法不能严格区分较高水平和较低水平BATS之间的协调关系。针对以上问题，本章首次提出了两种新的矩阵模型:备用自动切换实时分层矩阵模型和备用自动切换实时相关矩阵模型。在此基础上，设计了一种新的实时备份组合在线分析算法。实例分析表明，基于上述方法设计的在线备份-备份组合实时算法不仅能准确获得系统在不同故障下应采取的备份-备份组合，而且能有效处理多故障时备份-备份设备的备份-备份组合，符合电网实际情况，具有一定的实用性。

第3章考虑备用电源侧可用电源容量的备用自动切换控制策略.............................................43-50[/比尔/] 3.1导言...........................................43
3.2备用电源侧可用电源容量的实时在线评估...........................................43-46
3.3示例分析...........................................46-49
3.4本章概述...........................................49-50
第四章基于风险理论的配电网静态安全评价指标研究...........................................50-65
4.1导言...........................................50
4.2风险理论...........................................50-53
4.2.1风险的定义及其特征...........................................51-52 [/BR/] 4.2.2风险分析的定义及其特征...........................................52-53
4.3效用理论...........................................53-55
4.3.1效用理论概述...........................................53-54
4.3.2效用函数在经济学中的应用...........................................54-55 [/BR/] 4.4配电网静态安全评估指标的构成...........................................55-60
4.5配电网静态风险评估指标的应用及实例...........................................60-64
4.6本章概述...........................................64-65
第5章...........................................65-80
5.1导言...........................................65
5.2系统总体规划...........................................65-66
5.2.1系统设计目标...........................................65
5.2.2系统设计原则...........................................65-66
5.3区域电网在线安全评价指标体系...........................................66-74
5.4系统硬件架构设计...........................................74
5.5系统软件架构设计...........................................74-76
5.6数据处理...........................................76-79 [/BR/] 5.7本章概述...........................................79-80

结论

电力系统不仅是区域间能源资源优化配置的重要基础，也是国民经济可持续发展的强大动力。随着智能电网的快速发展和UHV电网建设的稳步推进，现代电网的自动化水平和复杂性不断增强。此外，节能发电调度试点项目的逐步完善和清洁能源的快速发展，在一定程度上大大提高了电力系统的运行效率。然而，另一方面，随着系统复杂性和经济性的不断提高，系统运行的不确定性也随之增加，使得系统故障的范围更加广泛，系统事故的后果更加严重。另外，在原有垂直一体化的电力管理系统下，电网的运行安全可以通过全网的统一调度来保证，而在市场环境下，电力公司的生产行为将更倾向于获取经济效益，这必然会对电力系统的运行安全产生负面影响。本文重点研究了电力系统运行安全的几种基本理论和算法，包括区域电网备用自动切换在线切换控制策略的研究、配电网静态安全评价指标的建立、基于实时数据的区域电网在线安全预警系统的研究与开发、发电系统运行风险评价算法的研究，并注重理论研究成果在实际电网中的应用。通过本文的工作，主要结论如下:
(1)提出的实时分层矩阵模型和实时相关矩阵模型可用于解决电网故障时，尤其是多故障发生时，多个备用自动切换装置与运行条件相结合，以及上下层协同工作的问题。以上两种矩阵模型物理概念清晰，易于计算，非常适合在线应用。以河南省某地区的实际电网为例，对算法进行了验证。实例分析表明，该方法能够准确获取系统在不同故障下应动作的备用和自动切换装置的组合，能够有效处理多故障时备用和自动切换装置的组合，符合电网实际情况，具有一定的实用性。
(2)应用重复潮流算法实时在线评估备用电源侧的可用供电能力，所得结果作为备用自切换装置运行与否的决策依据，很好地解决了备用自切换装置投入运行时，未充分考虑备用电源侧元件热稳定极限或其他相关母线电压极限的影响，导致连锁故障，进一步扩大故障的问题。本文利用某地区的在线监控数据对本文提出的方法进行了验证。验证结果表明，该方法是可行的。