论文中文题名: | 含大规模风电电网的关键线路识别 及连锁故障预测 |
姓名: | |
学号: | 20206029011 |
保密级别: | 公开 |
论文语种: | chi |
学科代码: | 0808 |
学科名称: | 工学 - 电气工程 |
学生类型: | 硕士 |
学位级别: | 工学硕士 |
学位年度: | 2023 |
培养单位: | 西安科技大学 |
院系: | |
专业: | |
研究方向: | 电力系统安全稳定分析 |
第一导师姓名: | |
第一导师单位: | |
论文提交日期: | 2023-06-13 |
论文答辩日期: | 2023-06-01 |
论文外文题名: | Key line identification and cascading fault prediction of Large-scale wind power grid |
论文中文关键词: | |
论文外文关键词: | Copula model ; Key routes ; Interlock failure ; Accident chain mining |
论文中文摘要: |
随着风电并网容量的不断攀升,电力系统的不确定性不断增强,给电力系统稳定运行带来了新的挑战。同时近年来多起大停电事故结果表明,高比例新能源并网后,电网的自调节能力和抗扰动能力明显改变,系统更易发生连锁故障。研究发现,事故大多是由于一个或多个正在运行的元件发生故障导致其他线路过载跳闸、电压崩溃,引起大范围的潮流转移,继而引发连锁故障。因此,揭示连锁故障发生机理,建立系统关键线路识别指标及连锁故障仿真模型,对风电并网情况下的关键线路识别及连锁故障预测等问题进行研究,对于预防大停电事故、维持电力系统稳定运行具有重大意义。论文的主要内容如下: 首先,基于Copula函数建立多风电场功率出力的相关性模型,并从三个不同的角度来选取最优Copula函数模型。以Elia电网的陆上风电场Elia-Connected Wind Farms和DSO-Connected Wind Farms的2022年6至8月风机实际出力数据为例进行分析,结果表明使用t-Copula函数能够描述两风电场的出力相关特性。通过拉丁超立方抽样对Copula函数模型的多风电场功率数据进行数据削减,为进行含风电场的关键线路识别及连锁故障预测奠定基础。 其次,为解决高比例风电并网后,现有的确定性关键线路辨识方法无法识别考虑风电并网功率不确定情况下的关键线路,本文提出了一种新的风电并网情况下的关键线路辨识方法。在风电并网情况下,建立了识别关键线路的电压稳定性、线路负载率和拓扑关联度3个指标,通过最优潮流以及组合赋权法的计算结果,计算每条线路的综合重要性指标来辨识关键线路。以IEEE39节点系统为例,考虑风电并网情况下风机出力的不确定性和相关性,对所提出的关键线路识别方法进行测试。结果表明,所提方法可以识别不同风电并网条件下的关键线路,可为预防大停电事故提供参考。 最后,建立风电并网情况下的连锁故障的预测模型。通过最优潮流计算风电并网情况下初始故障指标值,将指标值较高的线路列为初始故障集,然后断开所选线路进行后续连锁故障的搜索并判定预测是否结束,最后进行连锁故障事故集的生成。在上述建立的连锁故障预测模型基础上,运用Eclat算法对连锁故障事故链中的数据进行挖掘。在案例分析中对比风电并网两种情况下IEEE-39节点系统的频繁线路集,结果表明所提出的连锁故障预测模型能够有效地预测风电并网情况下的连锁故障。 |
论文外文摘要: |
With the continuous increase of wind power grid-connected capacity, the uncertainty of the power system continues to increase, which brings new challenges to the stable operation of the power system. At the same time, the results of many large blackouts in recent years show that after a high proportion of new energy is connected to the grid, the self-regulating ability and anti-disturbance ability of the grid will change significantly, and the system will be more prone to cascading failures. Studies have found that most of the accidents are caused by the failure of one or more operating components, causing overload tripping and voltage collapse of other lines, causing large-scale power flow transfer, and then causing cascading failures. Therefore, the study of the mechanism of cascading failures, the establishment of system key line identification indicators and cascading failure simulation models, and the research on key line identification and cascading failure predictions in the case of wind power grid-connected are important for preventing blackouts and maintaining stable operation of the power system. has great significance. The main content of the paper is as follows: First, the correlation model of multi-wind farm power output is established based on the Copula function, and the optimal Copula function model is selected from three different angles. Taking the actual wind turbine output data of Elia-Connected Wind Farms and DSO-Connected Wind Farms of Elia Grid from June to August 2022 as an example, the results show that the output correlation characteristics of the two wind farms can be described by using the t-Copula function. The multi-wind farm power data of the Copula function model is reduced by Latin hypercube sampling, which lays the foundation for the identification of key lines including wind farms and the prediction of cascading failures. Secondly, in order to solve the problem that the existing deterministic key line identification method cannot identify the key line in the case of uncertain wind power grid-connected power after a high proportion of wind power is connected to the grid, this paper proposes a new key line in the case of wind power grid-connected identification method. In the case of wind power grid-connected, three indicators are established to identify key lines, voltage stability, line load rate, and topology correlation. Using the calculation results of optimal power flow and combined weighting method, the comprehensive importance index of each line is calculated. to identify critical lines. Taking the IEEE39 node system as an example, considering the uncertainty and correlation of wind power output in the case of wind power grid-connected, the proposed key line identification method is tested. The results show that the key lines under different wind power grid-connected conditions can be identified. Provide reference for preventing blackout accidents. Finally, a prediction model for cascading failures in the case of wind power grid-connected is established: calculate the initial fault index value in the case of wind power grid-connected through the optimal power flow, list the lines with higher index values as the initial fault set, and then disconnect the selected lines for further analysis. Search for subsequent cascading failures and determine whether the prediction is over, and finally generate cascading failure accident sets. On the basis of the cascading failure prediction model established above, the data in the cascading failure accident chain is mined by using the Eclat algorithm. In the case analysis, comparing the frequent line sets of the IEEE-39 node system in two cases of wind power grid-connected, the results show that the proposed cascading failure prediction model can effectively predict the cascading failures in the case of wind power grid-connected. |
参考文献: |
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中图分类号: | TM614 |
开放日期: | 2023-06-14 |