【摘 要】
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近年来,全球各地发生了多起大规模停电事件,造成了重大的财产损失和社会恐慌。这些停电事件主要是由连锁故障引起的,其发展过程常受到各种不确定因素的影响,并伴随系统解列、失稳、过载等现象。随着新能源的广泛接入和电力系统规模的不断扩大,扰动影响范围越来越广,连锁故障造成的后果也愈发严重。因此,对于连锁故障的安全分析与预防控制具有重要研究价值,该课题已成为电力系统领域的研究热点。本文针对电网连锁故障的触发阶
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近年来,全球各地发生了多起大规模停电事件,造成了重大的财产损失和社会恐慌。这些停电事件主要是由连锁故障引起的,其发展过程常受到各种不确定因素的影响,并伴随系统解列、失稳、过载等现象。随着新能源的广泛接入和电力系统规模的不断扩大,扰动影响范围越来越广,连锁故障造成的后果也愈发严重。因此,对于连锁故障的安全分析与预防控制具有重要研究价值,该课题已成为电力系统领域的研究热点。本文针对电网连锁故障的触发阶段,以调整发电机出力作为控制措施,提出一种考虑安全性和经济性的连锁故障预防控制策略,主要研究内容如下:（1）结合实际连锁故障的常见模式,以及电流型和阻抗型后备保护的动作方程,给出一种支路连锁故障的判别形式,根据此形式从连锁故障的角度对电网的几种典型运行状态进行分类,并对其中边界状态所对应的形式进行严格的证明。（2）在论述电网连锁故障的触发与电网节点注入功率之间关系的基础上,用数学形式定义了电网节点注入功率来计算电网实际运行状态与可触发连锁故障的边界状态之间的最短距离,以此来表征电网对于连锁故障触发的安全裕度,预判电网的允许变化范围,并为进一步提出预防策略提供基础。（3）定义了综合考虑电网拓扑结构和运行状态的脆弱性评估指标,并给出一种利用模糊C-均值（Fuzzy C-Means,FCM）算法选取系统中关键初始故障的方法,以便略去针对不必要的初始故障进行分析、计算和预防控制,进而有效地提高预防控制的效率。在此基础上,以电网安全裕度和发电运行成本分别作为系统的安全目标和经济目标,以发电机节点注入功率作为控制变量,结合初始故障发生前后的各种约束条件,构建一种考虑安全性和经济性的连锁故障预防控制模型。（4）对于连锁故障预防控制模型,该模型实质为一种双层嵌套的优化模型。其中,外层用以调整电网运行状态,采用自适应变异的多目标粒子群优化（Multi-Objective Particle Swarm Optimization based on Adaptive Grid,AG-MOPSO）进行求解;内层用以计算相应电网运行状态下的安全裕度,采用粒子群优化（Particle Swarm Optimization,PSO）算法进行求解。IEEE-39节点系统和IEEE-118节点系统的仿真结果表明,本文所提方法能够准确有效地选取出关键的初始故障,并在针对性地进行预防控制后,电网的安全目标和经济目标都有所提升,最终得到了协调安全性和经济性的最优发电机出力策略,这为连锁故障的进一步研究以及电网安全运行提供了借鉴。
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