防连锁跳闸的脆弱线路输电断面搜索与控制策略研究

近年来频繁发生的连锁跳闸事故,大多由于过载线路退出运行,引起潮流的大范围转移,而导致相邻线路功率越限、切除,如此反复,最终造成大面积停电。分析可知,过载线路的切除以及相邻线路无法消纳转移功率而出现新的过载现象对连锁故障的发生起到推波助澜的关键作用。因而要实现电力系统连锁故障的预防控制需做到以下三步:识别系统的脆弱线路、搜索脆弱线路的输电断面、制定过载紧急控制策略。本文首先建立了线路的综合脆弱性指标,以此搜索出系统的脆弱线路。通过分析线路对系统扰动的抗冲击能力以及线路切除所引起的功率转移对其余线路的影响大小,提出分别利用冲击脆弱性和转移脆弱性表征线路在系统扰动时出现过载的可能性和线路断开对系统的危害程度,进而得到识别脆弱线路的综合脆弱性指标。接着根据并行输电线路功率传输分布因子之间的关系,提出基于功率传输分布因子的输电断面搜索新算法。算法在计算脆弱线路和其余线路功率传输分布因子之间差异系数的基础上,结合有功增加因子,得到脆弱线路的输电断面。算法简单有效,无需矩阵运算、路径搜索等大规模计算,且能搜索出功率反向增大的线路。针对电网的日益增大,提出一种基于GN分区的输电断面快速搜索算法。算法在利用复杂网络社团划分中的GN算法对电网进行分区的基础上,结合图论实现输电断面的快速识别。同时,算法为了有效克服传统电网分区由于忽略线路脆弱性和负载情况而存在的不足之处,在进行电网分区时,通过综合介数确保脆弱线路和重载线路优先成为区间联络线,从而最大程度减小未进行区内搜索带来的漏选问题。在紧急控制方面,建立了基于多目标粒子群优化算法的负荷转移策略。为了克服以往优化算法存在的计算量大以及参与设备过多等缺点,首先识别当节点注入功率增加时容易出现过载的敏感线路,并将其与重新定义的重载线路共同构成关键线路集,用其代替所有线路作为算法的约束条件。同时根据各节点的综合灵敏度,剔除调整作用微小的控制变量,以实现优选参与调整的节点,进一步减少计算量。最后,为了实现在满足尽可能少切负荷的同时做到参与调整的设备最少,建立了基于多目标粒子群优化算法的过载紧急控制算法,完成连锁故障预防控制的最后一步。最后以IEEE39节点系统为例,分别对本文提出的指标和算法进行了验证和分析。算例结果表明,所提指标和算法均能够达到预期效果,为防止大停电事故的再次出现提供了新的有效的研究方向,保证了电网的安全运行。