基于复杂网络理论的电网连锁故障模型研究

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1、分类号TM76密级公开收藏编号学号123102022学校代码11062编号(应用研究)基于复杂网络理论的电网连锁故障模型研究工程领域：电气工程研究方向：电器智能化技术及应用研究生姓名：郝泽龙校内导师、职称：陈旭辉教授校外导师、职称：严有祥高工所在学院：电气工程与自动化学院二〇一五年一月一遵守学术行为规范承诺本人已熟知并愿意自觉遵守《厦门理工学院学术道德规范管理办法（试行）》和《厦门理工学院学位论文作假行为处理办法实施细则》的所有内容，承诺所提交的毕业和学位论文是终稿，不存在学术造假或学术不端行为，

2、且论文的纸质版与电子版内容完全一致。二独创性声明本人声明所提交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得厦门理工学院或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。三关于论文使用授权的说明本人完全了解厦门理工学院有关保留使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文

3、的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵守此规定）本学位论文属于（必须在以下相应方框内打“√”，否则一律按“非保密论文”处理）：1、保密论文：□本学位论文属于保密，在年解密后适用本授权书。2、非保密论文：□本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。研究生本人签名：签字日期：20年月日研究生导师签名：签字日期：20年月日1基于复杂网络理论的电网连锁故障模型研究摘要跨区域的电网互联，是未来的发展趋势，大电网解决了

4、电能的跨区域传输问题，却也可能造成大停电的问题。大停电的形成涉及多方面原因，其中高压电网的连锁故障是导致电网大规模快速崩溃的主要原因。一方面，继电保护系统直接参与了连锁故障过程，而35kV以上高压电网广泛采用距离保护作为线路主保护；另一方面，继电保护切除故障元件使得潮流重新分配，可能会导致其他线路过载或电网振荡，进而引发新一轮故障。潮流转移的特征与整个高压网络拓扑有关，采用复杂网络理论从系统和整体的角度对其进行分析是当前研究的热点。针对连锁故障过程中距离保护和潮流分配的问题，本文进行了以下内容的研

5、究。首先，介绍了历次典型大停电事故的主要原因及发展过程，阐明大停电连锁故障研究的背景和意义；对当前国内外研究连锁故障问题的方法进行分析，并总结了三类方法的主要模型及其特点。其次，提出并建立了基于距离保护的连锁过载跳闸模型，通过分析阻抗继电器的动作方程以及三段式距离保护的配合特点，针对过负荷引起的跳闸过程，提出一种该过程模型化的方法。该方法采用交流潮流计算，忽略暂态过程，采用方向阻抗继电器模型，仅保留三段式距离保护的第三段且按照过负荷整定，以过负荷程度决定跳闸顺序。本文通过编制MATLAB程序实现了

6、该模型，仿真实验给出了连锁过载跳闸的事故链，并说明了距离保护在连锁过程中的作用。模型更符合真实电网的电气特性，可以用于电网的连锁故障分析。最后，改进了广度优先搜索法，使其能够适应加权有向网络中的全路径搜索，通过与电信网比较，总结了电网的网络特征，在此基础上提出了电网的加权有向直流模型及其模型化方法，该方法采用本文改进的广度优先搜索法对发电机-负荷节点对之间路径进行完全搜索，网络中的电能仅考虑有功功率且按照基尔霍夫定律分配，以电抗作为线路权值，将发电机到负荷的路径方向作为路径正方向。仿真实验表明了电

7、网的加权有向直流模型与实际电网在潮流分布上是一致的，证明了该模型的合理性。基于此模型提出了衡量电网潮流和拓扑变化的可靠性指标，I并在具有小世界和非小世界特性的IEEE电网中进行仿真，结果可以对电网中的线路进行关键性排序，辨识出脆弱线路，从而验证了指标的可用性。关键词：大停电，连锁故障，复杂网络，距离保护，模型研究IIAnalysisofPowerGridCascadingFailuresModelBasedonComplexNetworkTheoryAbstractThecross-regiona

8、lpowergridisthefuturetrendofdevelopment.Thelargepowergridsolvestheproblemofcross-regionaltransmissionofelectricalenergy,butitcanalsocauseblackoutsproblems.Theformationoflargeblackoutsinvolvinganumberofreasons,andthecascadingfailureofhighvoltag