水电站黑启动中分区策略及线路继电保护研究

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1、分类号TM7密级不保密单位代号10256学号15203030专业学位硕士学位论文MASTERTHESISFORPROFESSIONALDEGREE水电站黑启动中分区策略及线路继电保护研究学位申请人：夏云霞指导教师：周健、刘建锋专业名称：电气工程学位类别：工程硕士所属院系：电气工程学院2018年05月分类号TM7密级不保密单位代号10256学号15203030上海电力学院专业学位硕士学位论文水电站黑启动中分区策略及线路继电保护研究学位申请人：夏云霞指导教师：周健、刘建锋专业名称：电气工程学位类别：工程硕士论文定稿日期：201

2、8.05摘要水电站黑启动中分区策略及线路继电保护研究摘要黑启动通常是电力系统大型事故后恢复的一个重要选择，故制定电力系统大型事故后的合理恢复措施可有效地加快系统恢复进程，一定程度上减少停电损失；反之则有可能会延误恢复进度、甚至扩大事故的影响范围，进一步造成更加严重的后果，带来更多损失。通常大规模复杂电力系统中含有多个具有自启动能力的机组（黑启动电源），大停电后对系统实行分区并行恢复能够在一定程度上加速系统的恢复，即能够在一定程度上缩短用户的停电时间，减少大停电对国民经济和人民生活的影响。因而大停电后对系统进行的适当分区操作

3、对系统恢复显得极为重要。另外，黑启动能否顺利进行的关键是使系统的恢复过程处于预定的可控状态之下，所以可靠的继电保护配置对于黑启动的顺利进行也很重要。首先，本文根据黑启动系统的特点和要求，按照一定原则首先将系统简化成为一个无向有权网络，网络中边的权值等于该边所对应的输电线路的电抗、电纳之和；确定网络中的各独立黑启动电源节点为初始聚类中心，选取合适的初始聚类半径进行初始聚类。以此类推，最终把所有节点划分到不同的聚类中去，当存在边界节点无法划分时，进行模块度计算，模块度函数值最大时即为最佳分区结果。最后进行各子系统内部网络拓扑与

4、潮流约束条件校验，若满足则即为最终分区；若不满足约束条件，则进行边界节点的重新划分。IEEE39节点和118节点系统的算例验证了该算法的可行性和有效性。其次，文中将黑启动中的多级线路独立处理，详细分析了不同运行方式下故障及空载长线路产生充电过电压时系统的序量分布特点，给出了一种基于输电线路序电流的幅值和方向比较的线路保护方法。该方法首先根据母线序电压的幅值特点形成有效的启动判据，选定疑似故障线路；再利用故障时由线路两端序电流计算得到的线路中点计算序电流的幅值和方向特点形成两个综合判据，具体确定故障线路。该保护方法不仅能够识

5、别各种故障，且能在空载长线路产生充电过电压时不误动。该保护方法在单电源运行方式时起主保护作用，其他运行方式下作为后备保护，保证系统上海电力学院专业学位硕士学位论文各种运行方式下安全有效运行。关键词：黑启动；子系统划分；K-Means算法；模块度；故障识别；幅值比较；方向比较；过电压IIAbstractSTUDYONZONINGSTRATEGYANDRELAYPROTECTIONINBLACKSTARTOFHYDROPOWERSTATIONABSTRACTBlackstartisusuallyanimportantoptio

6、nforpowersystemrestorationafterlargeaccidents.Therefore,afterestablishingareasonablerecoverymeasureafterlarge-scaleaccidents,itcaneffectivelyspeeduptheprocessofsystemrecoveryandreducetheoutagecosttoacertainextent.Otherwise,itmaydelaytheprogressofrecovery,evenexpan

7、dthescopeoftheimpactoftheaccident,andfurthercausemoreseriousconsequences,resultinginmorelosses.Usually,largescalecomplexpowersystemscontainmultipleselfstartingunits(blackstartpower).Afterlargeblackouts,partialparallelrestorationofthesystemiscarriedout,whichcanspee

8、dupsystemrecoverytoacertainextent.Itcanreducethepoweroutagetimeofuserstoacertainextent,andreducetheimpactofblackoutonthenationaleconomyandpeople'slife.T