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基于改进蝙蝠算法的电力系统连锁故障危险系数研究

李侃  
【摘要】:电力系统连锁故障往往会造成系统大停电事故,连锁故障主要表现为电力元件不受控地相继跳开,在早期通常表现为断路器连锁跳闸,所以研究连锁故障时断路器跳闸情况及其相关问题对预防连锁故障的发生有着十分重要的作用。本文从断路器跳闸的临界状况为切入点,结合蝙蝠算法及其相关改进算法,研究电网在初始故障扰动下连锁故障的危险系数。首先,本文针对我国输电线路中广泛配备距离保护的情况,分别在支路与电网层面分析了连锁故障的表现形式,结合距离Ⅲ段保护的动作行为,其动作方程的情况下,对断路器跳闸的临界运行状态作了论述。由此进一步结合电力系统内在的各种实际物理约束条件,阐述了连锁故障危险系数的概念,并建立连锁故障危险系数的数学模型,该数学模型的目标函数定义为系统的危险距离,也就是危险系数的倒数,危险距离则是电力系统处于断路器连锁跳闸临界状态与正常运行之间的最小欧氏距离,当危险距离愈小时,电力系统的危险系数就愈大,连锁故障的发生几率就愈大。其次,本文采用蝙蝠算法及其改进算法对危险系数的数学模型进行求解。并对蝙蝠算法的一些不足进行改进,结合Levy飞行和Lagrange乘子改进了蝙蝠算法的性能。并通过一系列仿真证明其寻优性能优于其他一些优化算法。最后,本文进行了算例仿真分析,对给出的危险系数数学模型和分析方法做出了进一步地说明和演示,具体算例在MATLAB 2016b的仿真环境下进行,并分别按照蝙蝠算法和基于Lagrange乘子法的改进蝙蝠算法的求解思路编制了分析程序,之后以IEEE-14节点系统和IEEE-39节点系统进行了算例分析。仿真结果表明,采用基于Lagrange乘子法的改进蝙蝠算法求解危险系数数学模型最为合适,同时表明本文提出的连锁故障危险系数数学模型是可行的、有效的,可为预防连锁故障的发生乃至连锁故障的进一步研究以及电网的实际运行调度提供理论和技术支持。图10表12参82


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