基于隐性故障模型和风险理论的关键线路辨识

在大规模电网中，由简单故障触发的电力系统连锁故障常常会引起大停电的灾难性后果。为了研究复杂电网连锁故障的传播机理，同时找出对连锁故障产生重要影响的关键线路，文中基于模拟连锁故障的隐性故障模型和风险理论，提出了复杂电力系统的线路故障风险评估方法，并辨识出了对系统大停电产生重要影响的一系列关键线路。模型考虑了线路过负荷保护、隐性故障、控制策略及系统运行等参数，对IEEE 118节点系统仿真结果表明，在重负荷状态运行下只对辨识出的少量关键线路加以改善，就可以使系统停电概率大幅减小，特别是大停电概率;在临界状态运行下改善少量关键线路，则可以使系统脱离临界状态，避免大停电发生。     

考虑网络演化的直流潮流停电模型与自组织临界性分析

直流潮流停电（OPA）模型及其改进模型能模拟连锁故障停电过程，并能从宏观上揭示大停电的自组织临界性，但没有考虑电网结构变化对大停电的影响。文中在OPA模型基础上，考虑了慢动态过程中电网结构的演化特征，建立了考虑网络演化的OPA模型。对2个典型复杂网络演化方式的仿真表明:按小世界方式和无标度方式演化的电网都会自组织到临界状态;小世界电网特有的高聚类系数和低特征路径长度易扩大连锁故障的广度和深度，其平均损失负荷大于无标度电网;无标度电网通过小规模的线路连锁开断，释放系统压力，减少大停电概率。研究结果对未来的电网建设及大停电的整体预防有一定指导意义。     

同步发电机失磁保护的改进方案

在电力系统继电保护中，同步发电机失磁保护是最为重要的保护之一。励磁故障涉及发电机的大干扰稳定性，也是一个较为复杂并难以解决的问题。目前所用的励磁保护的动作效果并不理想，尚需进一步改进。分析了目前所用的3种励磁保护判据存在的不足，指出这些保护判据或基于小干扰稳定性原理而未考虑发电机动态功角特性的严重变形，或未考虑发电机完全失磁后的测量阻抗与正常励磁下扰动后的测量阻抗具有较大的公共区间，从而可能使保护误动或拒动。基于对同步发电机失磁后动态行为的仿真分析，提出了同步发电机失磁保护的改进方案，通过直接测量功率角判断同步发电机的失磁故障，提出了其整定条件和计算方法。仿真计算证明该方案能可靠、快速地反映各种励磁故障，动作稳定且整定灵活、方便。     

电网连锁故障的事故链模型

连锁故障是诱发电网大面积停电事故的主要原因之一。事故链可以恰当地表征连锁故障的特征。建立基于事故链的电网连锁故障模型,是实施连锁故障预测、预控的基础,对防止发生大停电事故具有重要意义。文中充分考虑连锁故障过程中的主要影响因素,利用现有PSASP等分析工具,建立用于监控的连锁故障的事故链模型。根据事故链与连锁故障的关系,提出将故障选择限制在供电路径上,从而有效降低了计算工作量;利用连锁故障的事故链模型,可以采用安全科学的相关方法实现连锁故障的监视和预控。对江西电网的实际应用表明,该方法对分析区域性大停电或电厂全停事故非常有效,并已在电网规划中得到应用。     

电网复杂性及大停电事故的可靠性研究

从电网连锁故障的近似整体模型的统计分析、动态特点和风险评估入手，探讨了近期关于电网复杂性和连锁故障机理的一些研究进展。众多学者对北美电力可靠性协会（NERC）提供的北美地区15年的事故数据进行分析，发现其事故概率和事故规模近似服从幂指数律，并具有集群特性。学者们提出了多种连锁故障模型来阐释连锁故障的机理。进一步研究发现，电网是一个具有自组织临界特性的网络，其网络演变特性必然导致系统趋向临界状态，而系统临界负荷状态下连锁大停电事故的风险大大增加。要削减和预防电网连锁故障的发生，就需要寻找降低系统风险的作用力，并建立一个综合评估框架来进行分析和研究。     

虚拟继电保护柔性建模仿真系统的研究

为解决目前电力系统仿真分析中缺乏系统化继电保护模型的问题，研究并开发了基于柔性仿真技术和混杂Petri网的虚拟继电保护建模仿真系统。根据继电保护的特点和建模要求，提出保护系统混杂时间Petri网模型，作为整个柔性建模仿真系统的基础;预设多类元件和算法模块，实现组态式搭建继电保护模型，并采用多方法、多层次的柔性建模手段，使模型具有混杂性和多分辨率，以满足不同仿真应用的需要;仿真中应用柔性仿真原理，分别开发具有特定功能的程序组件，面向不同应用构成应用框架，由仿真引擎统一调配数据和控制运行流程，将保护模型柔性地引入电力系统暂态和中长期仿真，基于开环和闭环模式，可方便地进行电网连锁故障重演、保护装置测试、保护新原理开发、定值校验等方面的仿真和研究，具有重要的实际意义和工程价值。     

计及无功/电压特性的停电模型及自组织临界性分析

在总结已有停电模型的基础上，根据电压稳定理论，建立了电力系统停电模型。该模型包含电压静态稳定分析模块，可以从无功/电压角度研究和揭示电网演化的自组织临界特征;所构造的电压稳定分析模块采用3种电压稳定分析方法:临界电压分析法、基于常规潮流和最优潮流的无功/电压模态分析法，其中第3种方法是第2种方法的扩展，具有较大的可信度。IEEE 30节点系统的仿真表明:所建立的停电模型能够较实际地体现电力系统运行和建设的动态过程，进而全面反映负荷损失和电压稳定水平的演化趋势，并从无功/电压角度评估电力系统的安全运行水平。     

电力系统实用动态安全域的降维与还原

提出了一种在注入功率空间中求取电力系统实用动态安全域（PDSR）的超平面形式的临界稳定边界的新方法。通过对电力系统进行数值仿真搜索到大量临界点，并通过最小二乘法拟合得到临界超平面的方法精确但费时，难以实际应用。为了在重要的预想事故下快速、准确地求取电力系统的临界超平面，文中提出首先将高维的电力系统通过基于相关的动态等值化简为低维的等值系统，再对其进行数值仿真，拟合出等值系统的临界超平面，然后根据动态等值逆过程推导出超平面还原的解析表达式，最后修正还原得到超平面的系数,使所得到的超平面通过一个由对原系统的详细模型进行仿真得到的临界点，可以在一定程度上改善临界超平面的精度。算例结果证明这种方法兼顾了临界超平面求取的速度与精度，使PDSR在实时安全性分析中的应用更易实现。     

考虑电网拓扑演化的连锁故障模型

针对OPA模型及其现有改进模型中未考虑电网拓扑演化的问题,提出了一种考虑电网拓扑 演化的连锁故障模型。该模型结合OPA模型和电网拓扑的时空演化模型,OPA模型用以模拟负 荷增长、线路改造等电网的演化过程和由于线路开断引起的连锁故障,时空演化模型用以模拟电网 的拓扑演化。基于改进后的OPA模型分析了不同的演化参数对电网连锁故障的影响,仿真结果 表明,中国北方电网与美国西部电网相比,小规模故障概率较大而大规模停电概率较小。本模型为 研究不同的电网规划方案和参数在较长时间尺度上对电网演化的影响提供了一种途径。     

基于广域信息的防连锁过载跳闸保护

连锁过载跳闸是大停电事故的初期表现，防连锁过载跳闸是防止电网大面积停电的重要措施。文中提出了基于广域信息的防连锁过载跳闸保护原理。该原理以重要母线为单元，利用正常运行时存储在广域网调度中心的节点阻抗矩阵中的相关元素估算各支路的过载电流系数，以分析过载支路开断后有无引起连锁跳闸的可能，及时告知调度中心采取防连锁跳闸的措施，以防大面积停电。IEEE 39节点系统的仿真验证了该方法的可行性。     

基于逻辑判断法的继电保护仿真系统开发

为了降低调试的工作量,提高开发效率,使继电保护仿真既满足实时性的要求又保证有较好的逼真度和灵活性,研究了保护仿真各环节中的逻辑分析方法,在此基础上开发了与运行方式无关的继电保护仿真模型,设计了相应的保护仿真流程。以某集控站的仿真培训系统为例,验证了保护模型的正确性。     

地下水水源地保护区划分方法研究综述

介绍国内外地下水水源地保护区划分方法的发展进程,重点剖析经验法、公式计算法、解析解模型法和数值模拟法的特点及适用条件。鉴于目前国际上流行的数值模拟方法中具有不确定性特征的水文地质参数是影响保护区划分的重要因素,强调了条件随机模拟思想对保护区划分的重要性,指出了地下水水源地保护区划分的发展趋势和研究方向。     

ATP/EMTP的保护模块内嵌技术与全闭环仿真

利用软件对保护在特定故障下的动作行为进行分析校验、设计保护新原理及分析和改进保护动作特性,具有高效率、低成本、灵活方便等特点。在实现ATP/EMTP中保护模块内嵌的基础上,开发了微机保护原理动态特性的全闭环仿真分析平台,其仿真计算充分发挥ATP/EMTP电磁暂态计算的精确性,且不受仿真软件自带模型库的限制。平台使用灵活方便,仿真结果准确可靠。在保护计算特征量、保护出口逻辑等方面均可以数据、图形双方式输出,直观清晰。作为扩展,也可以ATP/EMTP输出数据为保护输入、严格按照实际装置的处理流程进行开放式保护仿真。     

两类双模式微型燃气轮机并网技术方案比较

详细分析比较了2种不同结构微型燃气轮机的双模式运行特性和并网技术方案。首先从燃机结构、控制方法、双模式运行特性以及并网运行时对传统保护配置的影响等角度研究对比了2种微型燃气轮机的并网技术方案;然后通过算例仿真比较了不同10 kV线路故障下微型燃气轮机的动态特性。研究表明:Ⅱ型微型燃气轮机在外部系统故障情况下,提供的短路电流明显,影响到上级保护的配置和选型;Ⅱ型微型燃气轮机可以实现模式间的无缝转换,但模式转换条件相对Ⅰ型微型燃气轮机严格;Ⅰ型微型燃气轮机无法实现模式的无缝转换,但提供的短路电流较小,且并网运行时受其他10 kV线路故障冲击影响较小。     

电力系统动态仿真中的继电保护模型

针对仿真程序中继电保护模型的研究现状进行了综述,提出了继电保护模型的建模方法,进而构建了一个用于电网稳定计算的继电保护模型接口仿真平台。在PSASP中引入了距离保护模型,进行了暂态稳定仿真计算,仿真结果如实描述了线路后备保护的动作特性,表明引入继电保护模型能更真实地反映实际电力系统受扰动后的动态行为。     

一种变角度导流装置的水动力设计

借鉴风力机扩散器原理,基于提高冲击式海浪发电装置的发电效率,设计了一种变角度导流装置。低流速情况下,由于导流罩原因,扩大了内部初始海流对叶轮的冲击力,增加海浪利用效率;在高流速条件下,通过变角度逐渐缩小进流口面积,防止内部叶轮超载工作。提取影响导流罩保护性能的因素,应用RNG湍流模型对3个主要因素进行分析,选取III级海浪流流速计算相关数值,最后通过模型试验对其性能进行验证。试验选取半径0.5 m叶轮,入口流速达到8.1 m/s时外部流体冲击叶轮的有效面积为0.058 m2,此情况下不足以启动叶轮。模型分析和验证结果均表明,加装变角度导流罩对叶轮有较明显的保护作用。     

基于仿真的220kV 单母线过电压分析与处理

下坂地水力发电厂地处南疆高原,远离南疆电网电源点。下坂地水力发电厂系统反送电时220kV 母线运行电压高,因母线电压高导致机端运行电压偏高。为了较好地解决系统电压高的问题,应用电力系统 Mat-lab ／Simulink 仿真软件实现了对拟投入系统设计方案的建模仿真,仿真结果能够较好地应用于实践。同时应用Matlab 软件对于分析系统的过渡过程、实现设计优化、预判对系统的动态冲击、协助查找短路故障点等方面具有较好的现实应用意义。通过对系统仿真图的分析,对后续类似问题的解决提供了可供借鉴的依据,对类似电站有一定参考价值。     

基于MATLAB的变压器微机差动保护的仿真分析

分析比较变压器常规比率制动的差动保护及故障分量比率差动保护的工作原理 ,用MATLAB语言及SIMULINK仿真工具进行仿真分析 ,证明故障分量比率差动保护更能灵敏地反映变压器的故障。     

基于EMTDC的单相变压器励磁涌流分析

为了进一步分析差动保护会否因励磁涌流与内部故障的判别误差而导致误动,利用EMTDC仿真的方法,建立电源-变压器-电流互感器的系统模型,对变压器在不同角度空载合闸时的励磁涌流及经电流互感器传变后的二次涌流进行了综合仿真,并对仿真后的结果分析计算,获得在不同合闸角时的二次谐波含量和涌流间断角的大小。从仿真结果可以看出,一次涌流经电流互感器传变后,涌流特征并未发生变化,从而不会使保护误动作。同时,无论变压器是否存在剩磁,任一合闸角都不会使该变压器差动保护产生误动作。利用仿真分析结果可以对差动保护动作闭锁条件重新校定。