CN102403721A - 一种基于暂态功角稳定裕度的超实时重合时序整定方法 - Google Patents

一种基于暂态功角稳定裕度的超实时重合时序整定方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102403721A
CN102403721A CN2011103755175A CN201110375517A CN102403721A CN 102403721 A CN102403721 A CN 102403721A CN 2011103755175 A CN2011103755175 A CN 2011103755175A CN 201110375517 A CN201110375517 A CN 201110375517A CN 102403721 A CN102403721 A CN 102403721A
Authority
CN
China
Prior art keywords
admittance
img
generator
coincidence
matrix
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2011103755175A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102403721B (zh
Inventor
束洪春
孙士云
孙向飞
董俊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kunming University of Science and Technology
Original Assignee
Kunming University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kunming University of Science and Technology filed Critical Kunming University of Science and Technology
Priority to CN201110375517.5A priority Critical patent/CN102403721B/zh
Publication of CN102403721A publication Critical patent/CN102403721A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102403721B publication Critical patent/CN102403721B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

本发明涉及一种基于暂态功角稳定裕度的超实时重合时序整定方法，属于电力系统稳定与控制技术领域。当交流输电线路故障时，根据将广域信息采集系统（WAMS）提供的故障引起的断路器跳闸后的电磁功率和功角等实测数据，采用最小二乘法对导纳参数进行在线辨识，修改辨识出的导纳阵分别模拟线路首端重合和末端重合，采用预估校正法预测两种重合时序下的系统变化轨迹，并采用扩展等面积准则法（EEAC）对其进行量化评估，得到暂态功角稳定裕度指标，选取暂态功角稳定裕度较大者对应的重合时序为优化的重合方案。具有预测精度高，可解决利用传统“离线计算、在线匹配”的方法得到的重合时序方案运行方式和故障位置失配的问题等优点。

Description

一种基于暂态功角稳定裕度的超实时重合时序整定方法
技术领域
本发明涉及一种基于暂态功角稳定裕度的超实时重合时序整定方法，属于电力系统稳定与控制技术领域。
背景技术
目前，电力系统第二道防线中紧急控制广泛采用“离线计算，在线匹配”的控制方案。为解决离线计算出的策略表在实际应用中出现的工况失配问题，我国学者于1993年提出了可对系统实现准实时追踪的“在线预决策，实时匹配”稳定控制框架。国电自动化研究院研发的在线预决策系统（OPS-online predisicion system）自1999年在陕西东部电网首次成功应用后，现已在河南电网，江苏电网和山东电网等得到应用。随着同步相量测量单元（PMU-phasor measument unit）和广域信息采集系统（WAMS-wide area measurement system）在电力系统中的广泛应用，可实时获得具有足够精度反映系统动态行为的数据，为实现系统的超实时暂态稳定评估和控制提供了契机。
重合时序的优化，旨在尽量减少重合于永久故障时对系统的再次冲击和不平衡能量，降低对电网稳定运行的不利影响，提升网络传输能力。重合时序的在线整定与优化，与其它传统的安全稳定控制措施一起，共同筑就了保持电力系统安全稳定的第2道防线。但离线计算重合时序整定策略，需考虑运行方式和故障位置变化，存储量大，且实际系统运行方式复杂而多变，在线匹配时难免出现失配情况。而在线预决策、实时匹配的控制方案，对系统运行工况进行实测，在线计算并刷新策略表，减少了工况计算引入的误差。目前实际应用的OPS系统在线完成一次稳定计算、评估和策略表更新的时间一般在5-10分钟，因此得到的重合时序策略与重合闸投入时的实际工况有一定的时差。超实时控制基于实时工况进行受扰轨迹预测和量化评估，在提高预测精度的同时，可以解决传统“离线计算、在线匹配”方法中运行方式和故障位置失配的问题。
EEAC扩展等面积准则法由我国学者薛禹胜提出，该方法根据系统的运行工况和故障条件，对多机系统作双机等值，把发电机组分为受扰严重的临界机群和非临界机群两个集合，并将两个集合变换为两台等值机，每一等值机模拟相应集合内发电机的动态，最后将两机等值系统化为单机无穷大母线系统，再用等面积准则进行暂态稳定计算和判定。此法具有快速简捷之特点，且能计算稳定裕度的灵敏度。
最小二乘法是一种数学优化方法，通过最小化误差的平方和寻找数据的最佳函数匹配，而预估校正法是一种常用的求解常微分方程的方法。采用最小二乘法对导纳参数进行在线辨识，利用预估校正法预测两种重合时序下的系统变化轨迹，并采用扩展等面积准则法（EEAC-extended equal area criteria）法对变化轨迹进行量化评估，得到暂态功角稳定裕度指标，继而可以确定优化重合方案，解决运行方式和故障位置失配问题，提高预测精度。经文献检索，该类技术目前尚无报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于暂态功角稳定裕度的超实时重合时序整定方法，通过暂态功角变化轨迹和稳定裕度，优化重合方案，在提高预测精度的同时解决传统“离线计算、在线匹配”的方法中运行方式和故障位置失配的问题。
本发明基于暂态功角稳定裕度的超实时重合时序整定方法，具体按以下步骤进行：
1.1通过广域信息采集系统（WAMS-wide area measurement system），实测采集系统故障引起断路器跳闸后的电磁功率和功角数据，通过式（1）得到包含导纳参数的电磁功率系数矩阵P ei ；
Figure 226501DEST_PATH_IMAGE001
       （1）
其中，E i 、E j 为发电机
Figure 297225DEST_PATH_IMAGE002
和发电机
Figure 412948DEST_PATH_IMAGE003
的内电势幅值，G ij 、B ij 分别为收缩到发电机内电势节点的导纳矩阵元素Y ij 的实部和虚部，Y ij =G ij +jB ij ，
Figure 252728DEST_PATH_IMAGE004
ij 为发电机
Figure 795705DEST_PATH_IMAGE002
和发电机
Figure 88146DEST_PATH_IMAGE003
之间的功角差，C ij =E i E j G ij 、D ij = E i E j B ij ，C ij 、D ij 分别作为实部和虚部形成矩阵元素F ij ，即F ij =C ij +jD ij ，由矩阵元素F ij 构成的矩阵为
Figure 7561DEST_PATH_IMAGE005
；
1.2首先，通过最小二乘法辨识法，将包含导纳参数的电磁功率系数矩阵P ei 代入式（2），求取矩阵
Figure 701847DEST_PATH_IMAGE005
最小二乘辨识值，；
Figure 461042DEST_PATH_IMAGE007
                           （2）
其中， P e为从断路器跳闸后时刻起至
Figure 470291DEST_PATH_IMAGE009
时刻发电机
Figure 620649DEST_PATH_IMAGE002
的电磁功率测量数据矩阵：
Figure 887682DEST_PATH_IMAGE010
，
Figure 883320DEST_PATH_IMAGE004
为包含功角信息的矩阵：
Figure 614516DEST_PATH_IMAGE011
，
T表示对矩阵进行转置计算；
然后，根据矩阵
Figure 873459DEST_PATH_IMAGE005
最小二乘辨识值
Figure 424526DEST_PATH_IMAGE006
计算导纳阵 Y， 由
Figure 427117DEST_PATH_IMAGE006
写出其矩阵元素F ij 的实部和虚部C ij 、D ij ，根据矩阵C ij 、D ij 与导纳矩阵元素Y ij 的实部、虚部的关系C ij =E i E j G ij 、D ij =E i E j B ij ，求得G ij 、B ij ，由Y ij =G ij +jB ij 得到导纳矩阵元素Y ij 后，形成导纳阵 Y 的最小二乘辨识值。
1.3采用下述方法，模拟线路首端投入重合闸，修改导纳阵 Y 中故障线路对应元素，使故障线路首端断线状况消失，得到导纳阵 Y 1：
若故障线路首端断路器对应母线侧和线路侧的节点编号分别为p、q，则导纳阵中p、q点对应自导纳和互导纳按式（3）进行修改：
Figure 75136DEST_PATH_IMAGE012
                           （3）
式中，
Figure 239401DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure 543344DEST_PATH_IMAGE014
为节点p、q的自导纳，
Figure 84046DEST_PATH_IMAGE015
为节点p、q间的互导纳，
Figure 544763DEST_PATH_IMAGE016
为模拟p、q点间的故障消失而采用的导纳，其标幺值取9999pu；
若线路发生单相故障并采用单相重合闸时，则按上述方法同时修改正、负、零三序导纳阵中对应元素；
1.4基于导纳阵 Y 1，采用式（4）预估—校正积分法，求解式(5)转子运动方程，预测首端重合后功角变化轨迹；
Figure 145508DEST_PATH_IMAGE017
                  （4）
式中，为第k+1个点功角预测值（rad或°）；为第k-1个点的功角实测值（rad或°）；
Figure 575856DEST_PATH_IMAGE020
为第k个点的功角实测值（rad或°）；为第k+1个点的功角实测值（rad或°）；
Figure 360458DEST_PATH_IMAGE022
为采样时间间隔（s）；
Figure 242963DEST_PATH_IMAGE023
                   （5）
式中，
Figure 595447DEST_PATH_IMAGE024
、
Figure 334733DEST_PATH_IMAGE025
为发电机功角、角速度；
Figure 772668DEST_PATH_IMAGE026
、
Figure 521181DEST_PATH_IMAGE027
为发电机机械、电磁功率；
Figure 728171DEST_PATH_IMAGE028
为时间；为惯性时间常数；
1.5采用EEAC扩展等面积准则法（EEAC-extended equal area criteria），对步骤1.4中预测轨迹进行量化评估，求取暂态功角稳定裕度
Figure 829168DEST_PATH_IMAGE030
；
1.6采用下述方法，模拟线路末端投入重合闸，修改导纳阵 Y 中故障线路对应元素，使故障线路末端断线状况消失，得到导纳阵 Y 2：
若故障线路末端断路器对应母线侧和线路侧的节点编号分别为
Figure 243357DEST_PATH_IMAGE031
、
Figure 632750DEST_PATH_IMAGE032
，则导纳阵中
Figure 917101DEST_PATH_IMAGE031
、
Figure 126365DEST_PATH_IMAGE032
点对应自导纳和互导纳按式进行（6）修改：
Figure 154364DEST_PATH_IMAGE033
                         （6）
式中，
Figure 335947DEST_PATH_IMAGE034
、
Figure 853516DEST_PATH_IMAGE035
为节点、
Figure 381766DEST_PATH_IMAGE032
的自导纳，
Figure 480172DEST_PATH_IMAGE036
为节点
Figure 106325DEST_PATH_IMAGE031
、
Figure 227865DEST_PATH_IMAGE032
间的互导纳，
Figure 659983DEST_PATH_IMAGE016
为模拟
Figure 816158DEST_PATH_IMAGE031
、
Figure 672600DEST_PATH_IMAGE032
点间的故障消失而采用的导纳，其标幺值取9999 pu。
若线路发生单相故障采用单相重合闸时，则按上述方法同时修改正、负、零三序导纳阵中对应元素；
1.7基于导纳阵 Y 2，采用式（4）预估—校正积分法，求解式（5） 转子运动方程，预测末端重合后功角变化轨迹；
1.8采用EEAC扩展等面积准则法（EEAC-extended equal area criteria），对步骤1.7中预测轨迹进行量化评估，求取暂态功角稳定裕度；
1.9比较线路首、末端重合时的暂态功角稳定裕度
Figure 251666DEST_PATH_IMAGE030
、
Figure 262347DEST_PATH_IMAGE037
，选取较大者对应的重合时序为优化重合方案；若
Figure 230303DEST_PATH_IMAGE030
>
Figure 388752DEST_PATH_IMAGE037
，由线路首端首先重合；若
Figure 100356DEST_PATH_IMAGE037
>
Figure 293440DEST_PATH_IMAGE030
，则由线路末端首先重合。
本发明的原理是：
1、导纳
在正弦稳态情况下，无源二端电路端口电压、电流用相量表示。导纳为端口电流相量与电压相量之比，用Y 表示，即Y=I/U。
2、重合时序对系统暂态功角稳定性的影响机理
交流输电线路从发生故障至断路器跳闸、重合于永久故障直到再次跳闸整个暂态过程中的功角特性曲线如图1所示，其中，P 0、P 1、P 2、P 3、P ‘ 3、P 4分别为正常运行状态、发生故障、断路器跳闸、线路首端重合、线路末端重合和断路器再次跳闸时的电磁功率曲线，P m为机械功率，
Figure 432298DEST_PATH_IMAGE024
为功角，分别为分别为正常运行、故障清除、重合闸时的功角，为线路首端重合后断路器再次跳闸的功角和功角所达到的最大值，
Figure 313032DEST_PATH_IMAGE040
为线路末端重合后断路器再次跳闸的功角和功角所达到的最大值。
为确定各曲线的相对位置，不妨假定阻抗角大小顺序为。该假设不会影响加速能量和减速能量的推导。正常状态下发电机运行在a点，发生短路故障时功率立刻降为P1，由于转子的惯性，功角度不会立即变化，因此发电机的运行点由a点突然变至b点，在过剩转矩的作用下运行点沿曲线P1向c点移动。假设在c点将故障切除，发电机的功率特性变为P2，运行点突变至d点，运行点沿曲线P2移动。
若在e点重合至近故障点侧，功率降至P3，运行点突变至g, 运行至j点时故障线路被切除，突变至k点；若远故障点侧首先重合，功率降至P‘ 3，运行点突变至f，运行至h点时故障线路被切除，突变至i点，之后功角沿曲线P4变化，在两种重合时序下功角分别在点m 和 m’ 达到最大值。
线路首端重合时，在上述整个暂态过程中发电机所积聚的加速能量
Figure 490252DEST_PATH_IMAGE042
和减速能量
Figure 605976DEST_PATH_IMAGE043
分别为：
                   （7）
Figure 988733DEST_PATH_IMAGE045
                   （8）
线路末端重合时:
Figure 546753DEST_PATH_IMAGE046
                    （9）
                   （10）
在两种重合时序下由重合失败所引起的加速能量分别为：
                         （11）
Figure 814945DEST_PATH_IMAGE049
                         （12）
通过比较
Figure 656999DEST_PATH_IMAGE050
和
Figure 52208DEST_PATH_IMAGE051
的值，可确定重合闸投入的时序，即使产生较小加速能量的一侧首先重合，以提高系统的暂态稳定性。
3、EEAC法的基本理论
EEAC法是根据系统的运行工况和故障条件，对多机系统作双机等值，把发电机组分为受扰严重的临界机群和非临界机群两个集合，并将两个集合变换为两台等值机，每一等值机模拟相应集合内发电机的动态，最后将两机等值系统化为单机无穷大母线系统，再用等面积准则进行暂态稳定计算和判定。
4、基于EEAC法的暂态稳定裕度
基于EEAC法暂态功角稳定裕度
Figure 928897DEST_PATH_IMAGE052
定义为：
当
Figure 751360DEST_PATH_IMAGE043
>
Figure 80710DEST_PATH_IMAGE053
时，
Figure 948489DEST_PATH_IMAGE055
Figure 4170DEST_PATH_IMAGE056
；当
Figure 758499DEST_PATH_IMAGE057
Figure 823407DEST_PATH_IMAGE058
Figure 346792DEST_PATH_IMAGE053
时，
Figure 573374DEST_PATH_IMAGE054
；
如果
Figure 355702DEST_PATH_IMAGE060
，则系统暂态功角稳定；如果
Figure 795911DEST_PATH_IMAGE061
，则失去暂态功角稳定；如果
Figure 396657DEST_PATH_IMAGE062
，则系统暂态功角临界稳定。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、采用最小二乘法对导纳参数进行在线辨识，实现对导纳阵的实时跟踪，提高了功角轨迹的预测精度；
2、基于实时工况进行受扰轨迹预测和量化评估，得到提高系统暂态功角稳定性的超实时重合时序投入方案，解决了利用传统“离线计算、在线匹配”的方法得到的重合时序方案运行方式和故障位置失配的问题。大量仿真结果表明，本发明具有良好效果。
附图说明
图1为本发明交流输电线路从发生故障至断路器跳闸、重合于永久故障直到再次跳闸整个暂态过程中的功角特性曲线图；图中，P为功率， P 0、P 1、P 2、P 3、P ‘ 3、P 4分别为正常运行状态、发生故障、断路器跳闸、线路首端重合、线路末端重合和断路器再次跳闸时的电磁功率曲线，P m为机械功率，
Figure 919386DEST_PATH_IMAGE024
为功角，
Figure 263780DEST_PATH_IMAGE038
分别为正常运行、故障清除、重合闸时的功角，
Figure 558495DEST_PATH_IMAGE039
为线路首端重合后断路器再次跳闸的功角和功角所达到的最大值，
Figure 330142DEST_PATH_IMAGE040
为线路末端重合后断路器再次跳闸的功角和功角所达到的最大值；
图2为本发明实施例3机9节点标准系统接线示意图；
图3为本发明线路末端重合发电机功角变化曲线图；图中，
Figure 280780DEST_PATH_IMAGE063
为功角（度），t(s)为时间（秒），G1、G2、G3分别为发电机1、发电机2和发电机3；
图4为本发明线路首端重合发电机功角变化曲线图；图中，
Figure 225603DEST_PATH_IMAGE063
为功角（度），t(s)为时间（秒），G1、G2、G3分别为发电机1、发电机2和发电机3。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本发明作进一步阐述，但本发明的保护范围不限于所述内容。
如图2所示，本发明基于暂态功角稳定裕度的超实时重合时序整定方法，在3机9节点标准系统中应用，该3机9节点标准系统的参数示于表1-表4中。
表1  3机9节点标准系统节点参数
Figure 578087DEST_PATH_IMAGE064
表2   3机9节点标准系统线路标么值参数（单位：pu）
线路首端节点名 电压基准（kV） 线路首端节点名 电压基准（kV） 电阻 电抗
Figure 2011103755175100002DEST_PATH_IMAGE066
 导纳（B/2）
母线1 230.0 母线A 230.0 0.01 0.085 0.044
母线1 230.0 母线B 230.0 0.017 0.092 0.0395
母线A 230.0 母线2 230.0 0.032 0.161 0.0765
母线B 230.0 母线3 230.0 0.039 0.17 0.0895
母线2 230.0 母线C 230.0 0.0085 0.072 0.03725
母线C 230.0 母线3 230.0 0.0119 0.1008 0.05225
注：功率基准值为100MVA
表3  3机9节点标准系统变压器参数
线路首端节点名 电压基准（kV） 线路首端节点名 电压基准（kV） 电阻
Figure 83203DEST_PATH_IMAGE065
(pu)		 电抗
Figure 769399DEST_PATH_IMAGE066
(pu)		 变比
发电机1 16.5 母线1 230.0 0.0 0.0576 1:1
发电机2 18.0 母线2 230.0 0.0 0.0625 1:1
发电机3 13.8 母线3 230.0 0.0 0.0586 1:1
注：功率基准值为100MVA
表4  3机9节点标准系统发电机参数
发电机名 电压基准(kV) (s)
Figure 152156DEST_PATH_IMAGE068
(pu)
Figure 77387DEST_PATH_IMAGE069
(pu)
Figure 364012DEST_PATH_IMAGE070
(pu)
Figure 691088DEST_PATH_IMAGE071
(pu)
Figure 772176DEST_PATH_IMAGE072
(pu)
发电机1 16.5 47.28 0.0608 0.0969 0.146 0.0969 8.96
发电机2 18.0 12.8 0.1189 0.1969 0.8958 0.8645 6
发电机3 13.8 6.02 0.1813 0.25 1.313 1.258 5.89
发电机名 电压基准(kV)
Figure 184703DEST_PATH_IMAGE073
(pu)
Figure 212702DEST_PATH_IMAGE074
(pu)
Figure 459531DEST_PATH_IMAGE075
(pu)		 (pu)
Figure 611344DEST_PATH_IMAGE077
(pu)
Figure 177454DEST_PATH_IMAGE078
(pu)
发电机1 16.5 0.0 0.0336 0.04 0.06 0.04 0.06
发电机2 18.0 0.54 0.0521 0.089 0.089 0.033 0.078
发电机3 13.8 0.6 0.0742 0.107 0.107 0.033 0.07
注：功率基准值为100MVA。
表4中，
Figure 541440DEST_PATH_IMAGE067
为发电机的惯性时间常数，单位为s；为直轴暂态电抗；
Figure 289133DEST_PATH_IMAGE069
为交流暂态电抗；
Figure 721251DEST_PATH_IMAGE070
为直轴不饱和同步电抗；
Figure 877426DEST_PATH_IMAGE071
为交轴不饱和同步电抗；
Figure 736798DEST_PATH_IMAGE072
为直轴暂态开路时间常数；
Figure 345634DEST_PATH_IMAGE073
为交轴暂态开路时间常数；
Figure 315864DEST_PATH_IMAGE074
为定子漏抗；为d轴次暂态电抗；
Figure 356818DEST_PATH_IMAGE076
为q轴次暂态电抗；
Figure 452950DEST_PATH_IMAGE077
为d轴次暂态时间常数；
Figure 164554DEST_PATH_IMAGE078
为q轴次暂态时间常数。
本暂态功角稳定视角下的超实时重合时序整定方法，据实测数据采用最小二乘法对导纳矩阵进行辨识，修改辨识出的导纳阵分别模拟线路首端重合和末端重合，采用预估校正法预测两种重合时序下的系统变化轨迹，并采用EEAC法对其进行量化评估，得到暂态功角稳定裕度指标，选取指标较大者对应的重合时序为优化的重合方案。具体实施步骤如下：
1.1通过广域信息采集系统（WAMS-wide area measurement system），实测采集系统故障引起断路器跳闸后的电磁功率和功角数据，通过式（1）得到包含导纳参数的电磁功率系数矩阵P ei ；
Figure 92059DEST_PATH_IMAGE079
       （1）
其中，E i 、E j 为发电机和发电机的内电势幅值，G ij 、B ij 分别为收缩到发电机内电势节点的导纳矩阵元素Y ij 的实部和虚部，Y ij =G ij +jB ij ， j 为发电机和发电机之间的功角差，C ij =E i E j G ij 、D ij = E i E j B ij ，C ij 、D ij 分别作为实部和虚部形成矩阵元素F ij ，即F ij =C ij +jD ij ，由矩阵元素F ij 构成的矩阵为；
1.2首先，通过最小二乘法辨识法，将包含导纳参数的电磁功率系数矩阵P ei 代入式（2），求取矩阵最小二乘辨识值，；
                           （2）
其中， P e为从断路器跳闸后时刻起至
Figure 389026DEST_PATH_IMAGE009
时刻发电机
Figure 171037DEST_PATH_IMAGE002
的电磁功率测量数据矩阵：
Figure 480796DEST_PATH_IMAGE081
，
Figure 551520DEST_PATH_IMAGE004
为包含功角信息的矩阵：
Figure 667244DEST_PATH_IMAGE082
；
然后，根据矩阵
Figure 507024DEST_PATH_IMAGE005
最小二乘辨识值计算导纳阵 Y， 由
Figure 608021DEST_PATH_IMAGE083
写出其矩阵元素F ij 的实部和虚部C ij 、D ij ，根据矩阵C ij 、D ij 与导纳矩阵元素Y ij 的实部、虚部的关系C ij =E i E j G ij 、D ij =E i E j B ij ，求得G ij 、B ij ，由Y ij =G ij +jB ij 得到导纳矩阵元素Y ij 后，形成导纳阵 Y 的最小二乘辨识值。
1.3采用下述方法，模拟线路首端投入重合闸，修改导纳阵 Y 中故障线路对应元素，使故障线路首端断线状况消失，得到导纳阵 Y 1：
若故障线路首端断路器对应母线侧和线路侧的节点编号分别为p、q，则导纳阵中p、q点对应自导纳和互导纳按式（3）进行修改：
Figure 261856DEST_PATH_IMAGE084
                           （3）
式中，
Figure 956143DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure 873283DEST_PATH_IMAGE014
为节点p、q的自导纳，
Figure 715337DEST_PATH_IMAGE015
为节点p、q间的互导纳，
Figure 110546DEST_PATH_IMAGE016
为模拟p、q点间的故障消失而采用的导纳，其标幺值取9999pu；
若线路发生单相故障并采用单相重合闸时，则按上述方法同时修改正、负、零三序导纳阵中对应元素；
1.4基于导纳阵 Y 1，采用式（4）预估—校正积分法，求解式(5)转子运动方程，预测首端重合后功角变化轨迹；
Figure 987235DEST_PATH_IMAGE085
                  （4）
式中，
Figure 809698DEST_PATH_IMAGE086
为第k+1个点功角预测值（rad或°）；
Figure 139048DEST_PATH_IMAGE019
为第k-1个点的功角实测值（rad或°）；
Figure 337948DEST_PATH_IMAGE020
为第k个点的功角实测值（rad或°）；
Figure 6827DEST_PATH_IMAGE021
为第k+1个点的功角实测值（rad或°）；
Figure 65437DEST_PATH_IMAGE022
为采样时间间隔（s）；
Figure 819767DEST_PATH_IMAGE087
                   （5）
式中，
Figure 619096DEST_PATH_IMAGE024
、
Figure 142481DEST_PATH_IMAGE025
为发电机功角、角速度；
Figure 634642DEST_PATH_IMAGE026
、
Figure 876267DEST_PATH_IMAGE027
为发电机机械、电磁功率；
Figure 151391DEST_PATH_IMAGE028
为时间；为惯性时间常数；
1.5采用EEAC扩展等面积准则法（EEAC-extended equal area criteria），对步骤1.4中预测轨迹进行量化评估，求取暂态功角稳定裕度
Figure 192345DEST_PATH_IMAGE030
；
1.6采用下述方法，模拟线路末端投入重合闸，修改导纳阵 Y 中故障线路对应元素，使故障线路末端断线状况消失，得到导纳阵 Y 2：
若故障线路末端断路器对应母线侧和线路侧的节点编号分别为、
Figure 62398DEST_PATH_IMAGE032
，则导纳阵中
Figure 622693DEST_PATH_IMAGE031
、
Figure 394339DEST_PATH_IMAGE032
点对应自导纳和互导纳按式进行（6）修改：
Figure 344978DEST_PATH_IMAGE088
                         （6）
式中，、
Figure 642284DEST_PATH_IMAGE090
为节点
Figure 647149DEST_PATH_IMAGE031
、
Figure 85084DEST_PATH_IMAGE032
的自导纳，
Figure 401026DEST_PATH_IMAGE091
为节点、
Figure 987045DEST_PATH_IMAGE032
间的互导纳，
Figure 974592DEST_PATH_IMAGE016
为模拟
Figure 198900DEST_PATH_IMAGE031
、
Figure 322714DEST_PATH_IMAGE032
点间的故障消失而采用的导纳，其标幺值取9999 pu。
若线路发生单相故障采用单相重合闸时，则按上述方法同时修改正、负、零三序导纳阵中对应元素；
1.7基于导纳阵 Y 2，采用式（4）预估—校正积分法，求解式（5） 转子运动方程，预测末端重合后功角变化轨迹；
1.8采用EEAC扩展等面积准则法（EEAC-extended equal area criteria），对步骤1.7中预测轨迹进行量化评估，求取暂态功角稳定裕度；
1.9比较线路首、末端重合时的暂态功角稳定裕度
Figure 81909DEST_PATH_IMAGE030
、
Figure 109907DEST_PATH_IMAGE037
，选取较大者对应的重合时序为优化重合方案；若
Figure 291490DEST_PATH_IMAGE030
>
Figure 543480DEST_PATH_IMAGE037
，由线路首端首先重合；若
Figure 443303DEST_PATH_IMAGE037
>
Figure 71730DEST_PATH_IMAGE030
，则由线路末端首先重合。
本
Figure 373398DEST_PATH_IMAGE092
实施例中，母线A-母线1线路首端即母线A处发生三相永久故障，两侧断路器跳闸后，线路首端首先重合时实测和预测的发电机摇摆曲线如图3所示。经上述过程，得到线路末端重合时的仿真曲线和预测曲线如图4所示，不同重合时序下系统的暂态功角稳定裕度示于表5。
表5 暂态功角稳定裕度计算结果
Figure 796290DEST_PATH_IMAGE093
从表5可看出，基于实测曲线得到的首、末端先重合时的暂态功角稳定裕度分别为64.99%和64.22%，由线路首端重合发电机摇摆较小。而由预测轨迹得到的首、末端重合对应的暂态功角稳定裕度分别为64.16%和63.51%，重合时序方案与仿真结果一致。

Claims (3)

1.一种基于暂态功角稳定裕度的超实时重合时序整定方法，其特征在于具体步骤如下：
1.1通过WAMS广域信息采集系统，实测采集系统故障引起断路器跳闸后的电磁功率和功角数据，通过式（1）得到包含导纳参数的电磁功率系数矩阵P ei ；
Figure 124229DEST_PATH_IMAGE001
       （1）
其中，E i 、E j 为发电机
Figure 981327DEST_PATH_IMAGE002
和发电机
Figure 737930DEST_PATH_IMAGE003
的内电势幅值，G ij 、B ij 分别为收缩到发电机内电势节点的导纳矩阵元素Y ij 的实部和虚部，Y ij =G ij +jB ij ，
Figure 389492DEST_PATH_IMAGE004
ij 为发电机
Figure 497125DEST_PATH_IMAGE002
和发电机之间的功角差，C ij =E i E j G ij 、D ij = E i E j B ij ，C ij 、D ij 分别作为实部和虚部形成矩阵元素F ij ，即F ij =C ij +jD ij ，由矩阵元素F ij 构成的矩阵为
Figure 441127DEST_PATH_IMAGE005
；
1.2首先，通过最小二乘法辨识法，将包含导纳参数的电磁功率系数矩阵P ei 代入式（2），求取矩阵
Figure 591486DEST_PATH_IMAGE005
最小二乘辨识值
Figure 858519DEST_PATH_IMAGE006
，；
Figure 119736DEST_PATH_IMAGE007
                           （2）
其中， P e为从断路器跳闸后
Figure 523036DEST_PATH_IMAGE008
时刻起至
Figure 844296DEST_PATH_IMAGE009
时刻发电机的电磁功率测量数据矩阵：
Figure 335637DEST_PATH_IMAGE010
，
Figure 921339DEST_PATH_IMAGE004
为包含功角信息的矩阵：
Figure 351183DEST_PATH_IMAGE011
；
然后，根据矩阵
Figure 389546DEST_PATH_IMAGE005
最小二乘辨识值计算导纳阵 Y， 由
Figure 638967DEST_PATH_IMAGE006
写出其矩阵元素F ij 的实部和虚部C ij 、D ij ，根据矩阵C ij 、D ij 与导纳矩阵元素Y ij 的实部、虚部的关系C ij =E i E j G ij 、D ij =E i E j B ij ，求得G ij 、B ij ，由Y ij =G ij +jB ij 得到导纳矩阵元素Y ij 后，形成导纳阵 Y 的最小二乘辨识值。
2.1.3采用下述方法，模拟线路首端投入重合闸，修改导纳阵 Y 中故障线路对应元素，使故障线路首端断线状况消失，得到导纳阵 Y 1：
若故障线路首端断路器对应母线侧和线路侧的节点编号分别为p、q，则导纳阵中p、q点对应自导纳和互导纳按式（3）进行修改：
Figure 974133DEST_PATH_IMAGE012
                           （3）
式中，
Figure 765372DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure 844186DEST_PATH_IMAGE014
为节点p、q的自导纳，
Figure 342164DEST_PATH_IMAGE015
为节点p、q间的互导纳，
Figure 910548DEST_PATH_IMAGE016
为模拟p、q点间的故障消失而采用的导纳，其标幺值取9999pu；
若线路发生单相故障并采用单相重合闸时，则按上述方法同时修改正、负、零三序导纳阵中对应元素；
1.4基于导纳阵 Y 1，采用式（4）预估—校正积分法，求解式（5）转子运动方程，预测首端重合后功角变化轨迹；
Figure 126766DEST_PATH_IMAGE017
                  （4）
式中，
Figure 71588DEST_PATH_IMAGE018
为第k+1个点功角预测值（rad或°）；
Figure 424072DEST_PATH_IMAGE019
为第k-1个点的功角实测值（rad或°）；
Figure 428937DEST_PATH_IMAGE020
为第k个点的功角实测值（rad或°）；
Figure 866872DEST_PATH_IMAGE021
为第k+1个点的功角实测值（rad或°）；为采样时间间隔（s）；
                   （5）
式中，
Figure 670246DEST_PATH_IMAGE024
、
Figure 657793DEST_PATH_IMAGE025
为发电机功角、角速度；
Figure 882101DEST_PATH_IMAGE026
、
Figure 271494DEST_PATH_IMAGE027
为发电机机械、电磁功率；
Figure 555845DEST_PATH_IMAGE028
为时间；
Figure 2011103755175100001DEST_PATH_IMAGE029
为惯性时间常数；
1.5采用EEAC扩展等面积准则法，对步骤1.4中预测轨迹进行量化评估，求取暂态功角稳定裕度
Figure 51196DEST_PATH_IMAGE030
；
1.6采用下述方法，模拟线路末端投入重合闸，修改导纳阵 Y 中故障线路对应元素，使故障线路末端断线状况消失，得到导纳阵 Y 2：
若故障线路末端断路器对应母线侧和线路侧的节点编号分别为
Figure 813616DEST_PATH_IMAGE031
、
Figure 57516DEST_PATH_IMAGE032
，则导纳阵中
Figure 512768DEST_PATH_IMAGE031
、
Figure 474907DEST_PATH_IMAGE032
点对应自导纳和互导纳按式进行（6）修改：
Figure 41018DEST_PATH_IMAGE033
                         （6）
式中，
Figure 77107DEST_PATH_IMAGE034
、
Figure 765577DEST_PATH_IMAGE035
为节点
Figure 152696DEST_PATH_IMAGE031
、
Figure 319236DEST_PATH_IMAGE032
的自导纳，
Figure 537727DEST_PATH_IMAGE036
为节点
Figure 334782DEST_PATH_IMAGE031
、间的互导纳，为模拟
Figure 190108DEST_PATH_IMAGE031
、
Figure 220381DEST_PATH_IMAGE032
点间的故障消失而采用的导纳，其标幺值取9999 pu。
3.若线路发生单相故障采用单相重合闸时，则按上述方法同时修改正、负、零三序导纳阵中对应元素；
1.7基于导纳阵 Y 2，采用式（4）预估—校正积分法，求解式（5） 转子运动方程，预测末端重合后功角变化轨迹；
1.8采用EEAC扩展等面积准则法，对步骤1.7中预测轨迹进行量化评估，求取暂态功角稳定裕度
Figure 316513DEST_PATH_IMAGE037
；
1.9比较线路首、末端重合时的暂态功角稳定裕度、
Figure 958552DEST_PATH_IMAGE037
，选取较大者对应的重合时序为优化重合方案；若
Figure 97409DEST_PATH_IMAGE030
>
Figure 743154DEST_PATH_IMAGE037
，由线路首端首先重合；若
Figure 992870DEST_PATH_IMAGE037
>
Figure 40460DEST_PATH_IMAGE030
，则由线路末端首先重合。
CN201110375517.5A 2011-11-23 2011-11-23 一种基于暂态功角稳定裕度的超实时重合时序整定方法 Active CN102403721B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110375517.5A CN102403721B (zh) 2011-11-23 2011-11-23 一种基于暂态功角稳定裕度的超实时重合时序整定方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110375517.5A CN102403721B (zh) 2011-11-23 2011-11-23 一种基于暂态功角稳定裕度的超实时重合时序整定方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102403721A true CN102403721A (zh) 2012-04-04
CN102403721B CN102403721B (zh) 2014-09-03

Family

ID=45885639

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110375517.5A Active CN102403721B (zh) 2011-11-23 2011-11-23 一种基于暂态功角稳定裕度的超实时重合时序整定方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102403721B (zh)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103094901A (zh) * 2013-01-09 2013-05-08 中国电力科学研究院 一种基于实测响应信息的暂态功角失稳实时判别的方法
CN103401497A (zh) * 2013-07-10 2013-11-20 国家电网公司 基于提高机组功角稳定性的励磁附加调差系数整定方法
CN106786548A (zh) * 2017-01-12 2017-05-31 天津大学 一种基于动态安全域的最优重合闸时刻快速算法
CN106849075A (zh) * 2017-04-01 2017-06-13 国电南瑞科技股份有限公司 用于提高电力系统暂态稳定性的tcsc紧急控制方法
CN108767898A (zh) * 2018-06-13 2018-11-06 四川大学 一种考虑风电与直流综合作用的电力系统暂态稳定分析方法
CN109617061A (zh) * 2018-12-24 2019-04-12 华北电力大学 一种不对称故障情况下稳定裕度的快速评估方法
CN109861214A (zh) * 2019-02-28 2019-06-07 中国电力科学研究院有限公司 判断区域电网暂态功角稳定薄弱线路的方法、系统
CN110086206A (zh) * 2019-03-11 2019-08-02 昆明理工大学 一种含风机的扩展单机无穷大系统暂态功角稳定性分析方法
CN111600301A (zh) * 2020-06-04 2020-08-28 国网山东省电力公司电力科学研究院 一种最优重合闸时刻的快速整定方法和系统
CN112803353A (zh) * 2020-12-31 2021-05-14 华北电力大学 一种基于交直流互联系统的重合闸方法及系统

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101299539A (zh) * 2007-11-08 2008-11-05 国网南京自动化研究院 基于静态和暂态安全稳定模式的大电网在线预防控制方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101299539A (zh) * 2007-11-08 2008-11-05 国网南京自动化研究院 基于静态和暂态安全稳定模式的大电网在线预防控制方法

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103094901A (zh) * 2013-01-09 2013-05-08 中国电力科学研究院 一种基于实测响应信息的暂态功角失稳实时判别的方法
CN103401497A (zh) * 2013-07-10 2013-11-20 国家电网公司 基于提高机组功角稳定性的励磁附加调差系数整定方法
CN103401497B (zh) * 2013-07-10 2016-07-06 国家电网公司 基于提高机组功角稳定性的励磁附加调差系数整定方法
CN106786548A (zh) * 2017-01-12 2017-05-31 天津大学 一种基于动态安全域的最优重合闸时刻快速算法
CN106786548B (zh) * 2017-01-12 2019-05-17 天津大学 一种基于动态安全域的最优重合闸时刻快速算法
CN106849075B (zh) * 2017-04-01 2020-03-20 国电南瑞科技股份有限公司 用于提高电力系统暂态稳定性的tcsc紧急控制方法
CN106849075A (zh) * 2017-04-01 2017-06-13 国电南瑞科技股份有限公司 用于提高电力系统暂态稳定性的tcsc紧急控制方法
CN108767898A (zh) * 2018-06-13 2018-11-06 四川大学 一种考虑风电与直流综合作用的电力系统暂态稳定分析方法
CN108767898B (zh) * 2018-06-13 2021-07-06 四川大学 一种考虑风电与直流综合作用的电力系统暂态稳定分析方法
CN109617061A (zh) * 2018-12-24 2019-04-12 华北电力大学 一种不对称故障情况下稳定裕度的快速评估方法
CN109861214A (zh) * 2019-02-28 2019-06-07 中国电力科学研究院有限公司 判断区域电网暂态功角稳定薄弱线路的方法、系统
CN109861214B (zh) * 2019-02-28 2022-10-04 中国电力科学研究院有限公司 判断区域电网暂态功角稳定薄弱线路的方法、系统
CN110086206A (zh) * 2019-03-11 2019-08-02 昆明理工大学 一种含风机的扩展单机无穷大系统暂态功角稳定性分析方法
CN111600301A (zh) * 2020-06-04 2020-08-28 国网山东省电力公司电力科学研究院 一种最优重合闸时刻的快速整定方法和系统
CN112803353A (zh) * 2020-12-31 2021-05-14 华北电力大学 一种基于交直流互联系统的重合闸方法及系统
CN112803353B (zh) * 2020-12-31 2022-06-28 华北电力大学 一种基于交直流互联系统的重合闸方法及系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN102403721B (zh) 2014-09-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102403721B (zh) 一种基于暂态功角稳定裕度的超实时重合时序整定方法
CN102403720B (zh) 一种基于暂态电压安全裕度的超实时重合时序整定方法
CN102570454B (zh) 一种电力系统振荡解列装置的仿真配置方法
CN102867085A (zh) 含双馈风电机组的电力系统短路电流计算方法
CN102025152B (zh) 电气化铁路接入电力系统电能质量评估方法
Zayandehroodi et al. Determining exact fault location in a distribution network in presence of DGs using RBF neural networks
CN104201671B (zh) 一种含风电的三相不平衡配电网的静态电压稳定性评估方法
Zhou et al. Transient stability study of distributed induction generators using an improved steady-state equivalent circuit method
CN105762777A (zh) 一种含多t接逆变型分布式电源配电网的纵联保护方法
CN101969205A (zh) 采用储能装置抑制互联电力系统联络线功率振荡的方法
CN102129011A (zh) 一种抗分布电容电流和故障电阻的线路相间故障单端测距方法
CN103678900A (zh) 一种用于区域配电网实时仿真的网络解耦计算方法
CN105067951A (zh) 基于多时间断面信息的t接线路单相接地故障测距方法
CN108075478B (zh) 一种暂态稳定紧急控制方法
CN113659547B (zh) 基于有效过零点的配电网差动保护数据同步方法及系统
CN111308270A (zh) 一种基于节点故障注入电流的输电线路故障检测方法
CN103217623A (zh) 与过渡电阻和负荷电流无关的线路双端故障测距方法
CN101917055A (zh) 一种基于支路贴近度的广域后备保护方法
CN113884748A (zh) 基于可控移相器的交流输电线路过电压测量方法及装置
CN104866973A (zh) 电力系统暂态稳定控制策略表快速整定方法
CN105223468A (zh) 基于定位函数的输电线路单端故障测距方法
CN103515964A (zh) 无功补偿控制方法和无功补偿控制装置
CN109698512B (zh) 一种光伏集中并网系统失步振荡中心迁移特性分析方法
CN105305392A (zh) 适用于含电压控型iidg配电网的短路计算对称分量法
CN109387742A (zh) 一种基于多点有功功率监测和差分的线路故障识别方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant