CN101299051A - 基于相量测量技术的电网扰动在线自动识别方法 - Google Patents

Abstract

基于相量测量技术的电网扰动在线自动识别方法，包括下列步骤：(1)利用相量测量单元采集的实时数据，以模式分析理论为基础，根据电压、电流等电网电气参数的变量规律，推断出电网是否发生短路扰动以及短路设备；(2)利用相量测量单元采集的实时数据，以模式分析理论为基础，根据功率、频率等电网电气参数的变量规律，推断出电网是否发生切机扰动短路。本发明方法综合考虑了表征电力系统运行状态的各种状态量的特征，提取出能够区分扰动类型的少量有用的特征分量，采用该方法能够快速、准确的识别出电网中的短路、切机扰动，辅助调度员处理故障，防止故障范围的进一步扩大。

Description

基于相量测量技术的电网扰动在线自动识别方法

技术领域

本发明属电网技术领域，更准确地说本发明涉及一种电网扰动在线识别方法。

背景技术

随着我国电力系统的跨区域互联，电网规模越来越大，结构也越来越复杂。大电网虽然具有明显的优越性，但也带来潜在的安全问题，例如局部电网的某些扰动，特别是短路故障等情况，其影响将波及邻近的广大区域，如果处理不当，则可能扩大为系统性事故，甚至可能导致整个系统崩溃，造成大面积停电。

基于同步相量测量单元构成的新一代广域测量系统，利用计算机技术和现代高速数字化通信网络实现全网数据的同步采样，实时记录和远距离实时传递，为电网的在线扰动识别提供了很好的平台。

发明内容

本发明的发明目的是：

1、利用PMU采集的实时数据在线实时自动识别电网是否发生短路扰动；

2、利用PMU采集的实时数据在线实时自动识别电网是否发生切机扰动；

为了实现上述目的，本发明是采取以下的技术方案来实现的：

基于相量测量技术的电网扰动在线自动识别方法，包括下列步骤：

(1)利用相量测量单元采集的实时数据，以模式分析理论为基础，根据电压、电流等电网电气参数的变量规律，推断出电网是否发生短路扰动以及短路设备；

(2)利用相量测量单元采集的实时数据，以模式分析理论为基础，根据功率、频率等电网电气参数的变量规律，推断出电网是否发生切机扰动；

电网发生扰动时时电气量会发生剧烈的变化。为了明确电网扰动时的暂态特征，首先对电网扰动时的电气量变化规律进行分析。

根据电路叠加原理，在电网发生短路故障时，故障网络可等值为故障前网络和故障后网络，故障前网络即电网正常运行时的负荷网络，故障后网络即为短路故障附加网络，也即短路分量网络，故得到反映短路分量的电压、电流计算公式如下：

ΔU(t)＝(U(t+1)-U(t))/U(t) (1)

ΔI(t)＝((I(t+1)-I(t))/I(t)(2)

在正常情况下电网中的电压、电流变化非常小，因此ΔU、ΔI的值基本接近于0；当电网发生故障时，由于故障点电压降低，ΔU将为负值，故障点电流增大，ΔI将为正值，通过设立ΔU、ΔI合理的门槛值，躲过电网正常运行时的电压、电流变化量，即可正确识别电网中是否发生了短路故障。

同时考虑到在故障时故障点的电压最低，电网中所有设备的短路电流都将流向故障点，因此距离故障点电气距离越近的设备，其短路电流越大，也即故障点的短路电流最大，根据以上分析可知，其短路电流的计算公式如下式(3)所示，其中Isc表示短路电流；

Isc＝I(t+1)-I(t)           (3)

因此短路扰动的识别过程是先通过提取电网中各个设备的电压、电流特征分量，判断电网是否发生了短路故障；如发生短路故障，再计算满足电压、电流特征分量门槛值的短路电流，通过提取最大的短路电流元件来确定该设备为短路设备。

对于大电网来说，单台发电机的切除对整个电网频率的影响是很小的，可能

只对被切除发电机电气距离相近的机组的频率可以观测到突变。对于被切除发电机电气相邻近的机组来说，该机组感受到的是负荷增大即电磁转矩增大，由于机械转矩不变，根据发电机转子运动方程式(1)，(2)，可知这些机组的功角和输出频率会减小，伴随着频率的降低，发电机的电势也有相应的降低。

所以切机扰动发生时，可以选取电网频率和发电机功率的变化情况作为扰动特征。

由于频率为惯性量，不会发生突变，而要经过一定的时间才能反映扰动影响下的特征，因此取五秒内的频率变化量作为扰动的特征分量来进行计算。其功率变化量计算公式如下式所示：

ΔP(x)＝P(x+k)-P(x)(k＝1～N)(3)

当ΔP(x)、频率变化量均大于用户定义的扰动限值或者发电机出力发生突变且Δf大于用户定义的扰动限值时，则认为电网发生了切机扰动

效果和优点：

采用本发明方法，综合考虑了表征电力系统运行状态的各种状态量的特征，在对大量实时测量数据进行处理和筛选后，提取出能够区分扰动类型的少量有用的特征分量，根据特征的组合判断扰动类型。由于采用了广域同步信息，其数据刷新速度由EMS的秒级提高到了毫秒级，因而可以更好地反映电网的动态特性；其次，该方法不受电网拓朴结构及电网规模的影响；采用该方法能够快速、准确的识别出电网中的短路、切机扰动，辅助调度员处理故障，防止故障范围的进一步扩大。

附图说明

图1电网发生短路扰动的电网动态过程曲线图。

具体实施方式

下面是本发明的一个实施例，包括了电网发生短路故障的动态过程，采用本发明方法可以准确的识别出该次短路扰动以及短路故障的设备。

图1为电网发生短路扰动的电网动态过程曲线图，故障为A相短路瞬时故障，在短路过程中A相电压突然降低，A相电流突然增大，当A相电压的减小量及A相电流的增大量均大于设定的电压、电流突变门槛值，则认为电网发生了短路扰动。

在监测到的短路扰动设备中，用公式Isc＝I(t+1)-I(t)即可计算出电网中对于该次短路扰动每个设备贡献的短路电流大小，通过判断短路电流最大者则为短路故障设备。

Claims (3)

1、基于相量测量技术的电网扰动在线自动识别方法，包括下列步骤：

(1)利用相量测量单元采集的实时数据，以模式分析理论为基础，根据电压、电流等电网电气参数的变量规律，推断出电网是否发生短路扰动以及短路设备；

(2)利用相量测量单元采集的实时数据，以模式分析理论为基础，根据功率、频率等电网电气参数的变量规律，推断出电网是否发生切机扰动短路。

2、根据权利要求1所的基于相量测量技术的电网扰动在线自动识别方法，其特征是扰动的识别过程是先通过提取电网中各个设备的电压、电流特征分量，判断电网是否发生了短路故障；如发生短路故障，再计算满足电压、电流特征分量门槛值的短路电流，通过提取最大的短路电流元件来确定该设备为短路设备。

3、根据权利要求1所的基于相量测量技术的电网扰动在线自动识别方法，其特征是取五秒内的频率变化量作为扰动的特征分量来进行计算，其功率变化量计算公式如下式所示：

ΔP(x)＝P(x+k)-P(x)(k＝1～N)

当ΔP(x)、频率变化量均大于用户定义的扰动限值或者发电机出力发生突变且Δf大于用户定义的扰动限值时，则认为电网发生了切机扰动。

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