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基于PMU量测数据的地磁暴电网灾害防御策略研究

张述铭  
【摘要】:随着我国电网规模的不断扩大和电压等级的不断攀升,地磁感应电流(GIC)对电网安全运行的威胁与日俱增。输电距离更长、直流电阻更小、多分裂导线的输电线路和单相变压器、自耦变压器在电网中的广泛应用,使我国电网GIC量值水平及其衍化效应对电网的威胁不断提升。我国大电网运行形态下的电网安全稳定运行也因此面临着严峻挑战。本文基于我国电网GIC的分布特征规律,研究基于PMU数据的电网GIC实时监测方法和地磁暴灾害侵害电网的风险评估方法,并进一步研究基于均摊电网GIC目标的地磁暴灾害防治方案,研究结果将为电网调度运行管理部门实现电网GIC的实时监测、风险评估和调度防治提供了系统性的理论方法和决策支持。主要研究工作和取得的成果如下:1)分析了我国500kV至1000kV不同电压等级的典型电网网架结构的GIC量值水平与分布特征,并通过引入灵敏度系数指标,量化了包括输电线路电气距离、线路的走向、单位长度直流电阻等电网结构参数对GIC量值和分布的影响。2)提出了采用PMU装置进行实际测量获取的PMU数据实时的进行电网GIC识别的研究方法,并基于该方法针对2017年9月8日和2019年5月14日两次不同强度的磁暴期间华北电网PMU数据与电网GIC相关程度进行了深入研究,提出了基于PMU数据与卡尔曼滤波原理的电网GIC识别方法,并通过两次磁暴期间华北电网的GIC分布验证了方法的可行性和适用性。3)建立了以PMU数据应用为基础的电网GIC风险评价体系,证明了磁暴历史数据特征符合皮尔逊—Ⅲ型分布,利用熵权VIKOR法,在考虑电网结构参数敏感度与历史数据特征的基础上实现了计及多维度影响因素的电网GIC风险客观评价,结合华北电网运行参数进行了仿真校验,证实了方法的有效性。4)研究并归纳了地磁暴灾害治理的典型方法,并从调控运行角度出发,提出了采用线路开断法的改进均摊电网GIC的地磁暴治理方案,并利用华东电网实际网架结构进行了校验,结果证明线路开断法可作为电网地磁暴灾害防治的有效调控运行手段。本文的研究结果将为调控运行领域的地磁暴灾害防御提供参考,对评估电网磁暴灾害风险,制定合理的磁暴灾害防御策略具有重要意义。


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