電力系統(tǒng)繼電保護整定計算優(yōu)化方法研究.pdf

1、繼電保護裝置是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的重要保證。為了滿足電力系統(tǒng)對繼電保護裝置提出的靈敏性和選擇性要求，需要對繼電保護裝置的定值進行準(zhǔn)確合理的整定計算。隨著特高壓技術(shù)的不斷發(fā)展，我國逐步形成了復(fù)雜互聯(lián)的跨區(qū)域電網(wǎng)格局，這對目前的整定計算系統(tǒng)在計算規(guī)模、計算效能和整定過程的自動化等幾個方面都提出了更高的要求。本文以電力系統(tǒng)繼電保護整定計算的優(yōu)化方法為研究方向，研究內(nèi)容涉及復(fù)雜環(huán)網(wǎng)中方向保護的解環(huán)優(yōu)化、互感線路組運行方式變更時對節(jié)點導(dǎo)納矩陣和

2、阻抗矩陣的修改優(yōu)化、繼電保護整定計算數(shù)據(jù)一體化等三個方面，所做的工作和取得的主要研究成果歸納如下：
　　提出了一種基于改進生物地理學(xué)優(yōu)化算法的復(fù)雜環(huán)網(wǎng)方向保護最小斷點集求取方法。在復(fù)雜環(huán)網(wǎng)方向保護整定計算中，最小斷點集的確定是核心步驟之一。該方法改進了優(yōu)化求解最小斷點集的數(shù)學(xué)模型，提出了基于保護關(guān)聯(lián)矩陣的約束處理方法。引入并改進了生物地理學(xué)優(yōu)化算法實現(xiàn)模型的高效求解。算例仿真表明：與傳統(tǒng)圖論法和保護依賴函數(shù)法相比，本文方法能夠有效

3、減少最小斷點集的維數(shù)；與基于遺傳算法和粒子群算法的優(yōu)化方法相比，本文方法應(yīng)用于實際復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)時兼具收斂速度、魯棒性和收斂精度等方面的優(yōu)勢。
　　提出了一種基于最小保護依賴關(guān)系斷開集的復(fù)雜環(huán)網(wǎng)方向保護整定計算順序生成方法。為了解決現(xiàn)有基于最小斷點集的方向保護整定順序生成方法會斷開較多保護依賴關(guān)系的問題，該方法建立了以全網(wǎng)方向保護整定計算所需要斷開的保護依賴關(guān)系數(shù)目最小為優(yōu)化目標(biāo)的數(shù)學(xué)模型。為了實現(xiàn)模型的快速求解，進一步改進了生物地理學(xué)

4、優(yōu)化算法，為該算法引入余弦遷移模型、自適應(yīng)遷移算子、自適應(yīng)差分變異算子和多樣化策略來增強算法的計算性能。算例仿真結(jié)果表明：與最小斷點集法相比，該方法能夠有效減少進行一次全網(wǎng)整定計算所需斷開的保護依賴關(guān)系數(shù)量；與其他傳統(tǒng)優(yōu)化算法相比，自適應(yīng)生物地理學(xué)優(yōu)化算法在求解最小保護依賴關(guān)系斷開集時有較好的魯棒性、較強的收斂速度和較高的收斂精度。
　　提出了一種適應(yīng)局部網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兏淖钚”Ｗo依賴關(guān)系斷開集更新方法。該方法根據(jù)線路投退和母聯(lián)開關(guān)開

5、合后簡單回路的變化特性推導(dǎo)了拓?fù)渥兏蟊Ｗo依賴關(guān)系斷開集的變化規(guī)律。依據(jù)保護關(guān)聯(lián)矩陣和簡單回路矩陣之間的等價關(guān)系，將保護依賴關(guān)系斷開集的變化規(guī)律轉(zhuǎn)換為保護關(guān)聯(lián)矩陣的相關(guān)計算，實現(xiàn)最小保護依賴關(guān)系斷開集的快速更新。算例仿真結(jié)果表明：該方法能夠高效實現(xiàn)局部拓?fù)渥兏闆r下的最小保護依賴關(guān)系斷開集更新，可適用于繼電保護在線校核、預(yù)警與整定系統(tǒng)中的整定計算順序的生成。
　　提出了一種以支路組為單位追加到節(jié)點導(dǎo)納矩陣及節(jié)點阻抗矩陣的方法。在以

6、支路追加法形成或修改節(jié)點導(dǎo)納矩陣和節(jié)點阻抗矩陣的過程中，互感支路的追加遠(yuǎn)比非互感支路復(fù)雜。該方法將互感支路劃分為樹支組、連支組和混支組三種類型，利用節(jié)點關(guān)聯(lián)矩陣反映的支路電壓與節(jié)點電壓、支路電流與節(jié)點電流的關(guān)系，提出了將這三種類型的支路組整體追加到節(jié)點導(dǎo)納矩陣和節(jié)點阻抗矩陣中的計算方法。采用該方法進行互感支路追加能夠有效統(tǒng)一互感支路和非互感支路的計算方法，使得計算過程簡單統(tǒng)一，可有效地減少計算量，提高計算效率。算例仿真驗證了該方法在追加

7、互感支路組時的正確性和高效性。
　　為了解決現(xiàn)有上下級電網(wǎng)及相鄰電網(wǎng)間等值數(shù)據(jù)交互模式復(fù)雜且逐漸無法滿足整定配合需求的問題，提出了一種繼電保護整定計算數(shù)據(jù)一體化拼接方法，進行了整定計算數(shù)據(jù)一體化系統(tǒng)的構(gòu)架和數(shù)據(jù)拼接方案設(shè)計?；谒岱椒ㄩ_發(fā)的電力系統(tǒng)整定計算數(shù)據(jù)一體化平臺已在國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)、華中電網(wǎng)和西北電網(wǎng)的調(diào)度中心投入實際運行，實現(xiàn)了整定計算用數(shù)據(jù)的分布式維護，集中共享，可為電網(wǎng)公司繼保從業(yè)人員提供更為全面的電網(wǎng)模型，從而