CN103337831A - 一种具有自适应功能的失步解列方法 - Google Patents

Abstract

一种具有自适应功能的失步解列方法，涉及交流和直流电网出现异常状态时能完成自动切换的紧急保护的方法，尤其涉及一种用于强联系电网系统失步机群解列的具有自适应功能的失步解列方法，包括以下步骤：对强联系电网的故障进行EEAC仿真，确定潜在失稳模式；根据暂态仿真得到的发电机功角摇摆曲线，基于发电机功角响应曲线识别同调机群，将受扰系统划分为同调失稳区域和同调稳定区域；确定振荡中心并装设解列装置；利用PMU实时采集电网系统运行状态数据，检测系统失步；设置解列条件，自动捕捉振荡中心，自适应选择解列装置并启动解列动作；本发明可以保证当系统失步后可靠自动解列，并且保证解列后的子系统各自保持同步，从而保证电网安全稳定运行。

Description

一种具有自适应功能的失步解列方法

技术领域

本发明涉及交流和直流电网出现异常状态时能完成自动切换的紧急保护的方法，尤其涉及一种用于强联系电网系统失步机群解列的具有自适应功能的失步解列方法。

背景技术

大电网运行实践表明，电力系统可能出现一些事先很难预料的由多种因素导致的复杂故障，并有可能引起不同发电机群之间失去同步运行。在这种情况下，如果不能快速实现失步发电机组的解列，则可能会导致事故的扩大，甚至会引发系统大面积停电事故的发生。近年来，多个国家发生了由相继开断演化为大停电的事故，其主要原因之一是第三道防线配置不当。这些事故发生的概率虽小，但一旦发生则将产生巨大的经济损失和严重的社会后果。随着电网规模的扩大和内外部联系的加强，原有电网的安全稳定特性变得越来越复杂，如果区域电网内部的故障处理不当，也很可能给外部电网带来安全稳定隐患。作为电力系统第三道防线的重要组成部分，失步解列方案的合理性，对确保电网安全稳定运行的重要性不言而喻。

系统的同调区域与系统的运行方式，扰动的位置和大小密切相关。同一运行方式，不同的故障（地点和类型）其同调区域可能相同；同一运行方式，相近的故障（地点和类型），其同调区域也可能不同；不同运行方式，相同的故障（地点和类型），其同调区域亦可能不同；同一运行方式，相同的故障地点，不同的故障类型，其同调区域也可能不同。同调模式的复杂性决定了同调区域划分一般会建立在不同的故障地点、运行方式基础上。显然，同调区域的划分可被看成是对失稳模式（或临界群）的研究过程。电网失稳模式的研究贯穿于整个机电暂态的研究过程，是稳定评估、灵敏度分析、解列方案研究、动态等值、PMU布点的基础。

研究失稳模式的主要方法有：暂态稳定直接法研究失稳模式；按模式识别问题来研究失稳模式；用数值积分法识别失稳模式；EEAC法识别失稳模式。失稳模式的判别是暂态稳定直接分析法总要研究内容，失稳模式的判别正确与否和暂态稳定分析结果的正确性密切相关，失稳模式的判别法也在不断完善改进中。

失步解列作为第三道防线的重要防御措施，主要是为了防范在可能的极其严重故障下，系统稳定被破坏后，将系统中失步的机群解列，限制事故范围扩大，避免系统崩溃而造成长时间大面积停电。判别系统失步较直观和较可靠的判据是失步中心两侧的相量角差超过180度，但是功角不易测得。目前国内外的失步解列方案基本基于联络线上一侧的本地电气量测量进行判断，现有的失步解列判据主要有：基于阻抗轨迹的失步解列判据、基于视在阻抗角的失步解列判据、基于

的失步解列判据、基于补偿原理的失步解列判据等。根据这些解列判据的优缺点及电网的实际情况，选择可能适合的解列判据，并对这些判据进行检验及改进。

中国发明专利“大电网安全稳定预警、预防控制和紧急控制的一体化协调控制方法”（发明专利号：ZL200810133761.9授权公告号：CN101340080B）公开了一种大电网安全稳定预警、预防控制和紧急控制的一体化协调控制方法，步骤包括：采集大电网各类稳态和动态数据；实时匹配当前方式和历史严重故障形态,作为稳定分析计算的在线追加预想故障;利用扩展等面积法对电网仿真后的曲线数据进行数据挖掘,抽取系统的稳定性量化特征；当电网具有正的安全稳定裕度时,利用稳定裕度及相关的灵敏度分析技术，进行发电机极限出力、极限负荷和稳定断面极限功率计算；当电网具有负的安全稳定裕度时，进行预防控制计算、紧急控制计算，确定预防控制措施量及其控制代价、紧急控制措施量及其控制代价；自动搜索预防控制和紧急控制的优化组合。建立了安全稳定预警、预防控制和紧急控制的优化与协调的一体化框架。

中国发明专利“电力系统解列决策空间筛选方法”（发明专利号：ZL200710175780.3授权公告号：CN100539354C）公开了一种电力系统解列决策空间筛选方法属于电力安全技术领域。现有电力系统解列决策方法受限于电网规模、或者受限于化简后电网的区域数目，不能适用于大规模电网在线应用。该发明在不损失解列可行解的前提下，利用电力系统的解列可行解空间分布具有规律性这一物理特性，不通过划分系统区域然后再聚合为节点的方法，而是直接筛选原始网络的子图的方法来合理缩小决策空间规模。方法将使现有的常规解列策略搜索方法都能够适用于未经充分化简的大规模系统，从而真正使得大规模电网的解列策略在线决策成为可能。该发明不依赖于人为经验，把仅对少量发电机节点进行分群的同调识别方法发展为包含负荷节点在内的大片拓扑识别方法，满足了大规模电网的拓扑分析。

电力系统的失步解列判据是在分析系统失步振荡过程中电气量变化规律的基础上，研究出基于单个或多个电气量的、能够判别系统失步特征的方法，并且要求在系统发生各种异常状态时能够正确判断系统失步的状态。目前，广泛应用于国内的失步解列判据主要有：基于线路阻抗循序变化的失步解列判据、基于补偿原理的失步解列判据、基于视在阻抗角的失步解列判据以及基于

的失步解列判据。

1）基于线路阻抗循序变化的失步解列判据

当系统机组异步运行时，监测点的测量阻抗（输入阻抗）不断变化，利用阻抗轨迹的变化可以区别同步振荡和异步振荡，通过阻抗变化速度可以区分短路情况和异步运行。考虑测量阻抗在重合闸或转换性故障时可能跳跃变化，容易和异步运行混淆，解列装置大多采用多级阻抗循序动作来检测异步运行。

2）基于补偿原理的失步解列判据

所谓补偿原理，即通过设置模拟阻抗求取本侧与对端系统等值电势以及功角，判断功角的变化是否符合失步振荡时的变化规律。其实质是利用线路两端电压的相位差来判别系统失步与否。

3）基于视在阻抗角的失步解列判据

基于视在阻抗角失步判据是利用解列装置安装处测量的电压和电流的夹角随等值电势功角差的正向渐增或负向渐减而变化的规律，来判断系统振荡的情况，当振荡中心落在装置的正反方向时，相位角有不同的变化规律，所以该判据可以有效的判别振荡中心的方向。

4）基于

的失步解列判据

失步解列判据主要反映了失步断面联络线上电压幅值最低点的电压幅值变化特征，它主要利用装置安装处采集到的电压、电流计算得到振荡中心的电压，根据振荡中心电压的变化规律来区分失步振荡和同步振荡以及短路故障等，可通过系统失步振荡过程中

轨迹穿越的区域去判断系统的失步情况，实施解列。

基于线路阻抗循序变化的失步解列判据虽然能够有效地判断出系统失步以及失步系统的送、受端，但是其原理决定了只有装在系统振荡中心所在的线路上，其动态特性才比较理想，而实际系统发生振荡的情况千差万别，振荡中心并不固定，对系统运行方式变化的适应性较差。并且整定比较困难，特别是在环网中很难将系统等值为两机系统，因此基于该原理的装置比较适合安装在单回网间联络线上，不适合安装在多级环网中。

基于补偿原理的失步解列判据虽然原理简单，但是补偿范围要包括失步中心，否则会发生误判。补偿原理比遥测角度简单，但该方法在输电接线发生变化时会产生附加的误差，且在线路带大量中间负荷的情况下，其实现就变得十分复杂。

基于视在阻抗角的失步解列判据能可靠地区分异步振荡和同步振荡，能够判断出失步中心的位置方向，能适应复杂的电网结构和多变的运行方式，整定方便，但电压和电流的相位角与系统功角之间的关系复杂。两者之间的关系与装置安装处和振荡中心的远近有关，当装置安装在振荡中心附近时较难与故障区分，需要其它辅助判据才能区分故障和振荡。

基于的失步解列判据能够反映系统失步过程中的最低电压的变化而能够准确地判断出系统是否失步，该方法能够自动适应系统的各种运行方式和系统结构的变化，并且可以捕捉到失步中心出现的时刻，但是难以捕捉到失步中心的位置，需要其它辅助判据。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有自适应功能的失步解列方法，可用于电网第三道防线的安全稳定装置的同调稳定区域判断划分，以及为电网失步解列的优化配置方案的在线决策提供手段。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种具有自适应功能的失步解列方法，用于强联系电网失稳状态的解列控制，其特征在于包括以下步骤：

S100：对强联系电网的主要断面故障、单相开关拒动故障、直流闭锁故障、安控拒动故障和相继故障进行EEAC仿真，分析电网的稳定性，确定电网在典型运行方式下存在的潜在失稳模式；

S200：根据暂态仿真得到的发电机功角摇摆曲线，基于发电机功角响应曲线识别同调机群，根据EEAC理论分析基于发电机功角摇摆曲线的分群结果，分析受扰系统的发电机功角摇摆曲线；然后根据积分时段内稳定的多机受扰轨迹，找出在后继时段中可能失稳的机群，将受扰系统划分为同调失稳区域和同调稳定区域；

S300：确定振荡中心，将振荡中心所在的区域联络线作为失步解列断面，在所述区域联络线的两端装设失步解列装置；

S400：利用PMU实时采集电网系统运行状态数据，采用基于视在阻抗角的失步解列判据和有功过零两次判据相结合的方式，检测系统失步，区分失步运行、同步振荡及短路故障；

S500：设置解列装置的失步振荡周期定值和低电压定值；当满足下3个条件时，解列装置开始动作解列系统：

1）解列装置检测到系统失步；

2）振荡周期数达到失步振荡周期定值；

3）判断失步中心在本线路上，即解列装置的电压最小值小于低电压定值；

S600：当系统解列后，根据送端机组的频率偏差采取切机措施，根据受端机组的频率偏差采取切负荷措施，保证频率偏差不超过±0.5Hz，以满足系统频率的要求；

S700：若某个或某几个断面被解列后，还存在部分机组仍会发生相继失步，或者发现振荡中心转移情况，则利用PMU采集的实时运行状态数据，自动捕捉振荡中心，自适应选择后续解列装置并启动失步解列动作。

本发明的具有自适应功能的失步解列方法的一种较佳的技术方案，其特征在于所述的步骤S200采用基于EEAC理论的暂态稳定软件FASTEST，从受扰轨迹中直接提取系统稳定性的定性信息及定量信息，并且采用模式识别的方法实现发电机摇摆曲线快速分群；并且根据多机受扰轨迹判断多机系统的稳定性，如果在系统的积分空间中，多机受扰轨迹分裂为2个或多个相互发散的簇，则判定该多机系统是不稳定的。

本发明的具有自适应功能的失步解列方法的一种更好的技术方案，其特征在于步骤S300所述的失步解列装置，分布装设在强联系电网的各个同调稳定区域之间的失步解列断面；所述的分布安装的失步解列装置，通过快速通信系统的连接构成一个网络化的失步解列系统；所述的失步解列系统通过结合广域信息和就地量信息，实现系统内所有解列装置的协调动作，保证同一断面内部的各装置按照预定时序同步动作，不同断面解列装置之间协调配合、有序动作，从而防止电网在扰动下无序解列。

本发明的有益效果是：

1.本发明的具有自适应功能的失步解列方法，根据暂态仿真得到的发电机功角摇摆曲线，基于发电机功角响应曲线识别同调机群，划分同调稳定区域，在此基础上为强联系大电网制订具有自适应功能的失步解列方案，可以有效避免电网稳定破坏事故的发生，从而为大规模电网的安全稳定运行提供可靠保证，并产生巨大的经济和社会效益。

2.本发明的具有自适应功能的失步解列方法，利用PMU实时采集电网系统运行状态数据，根据视在阻抗角的变化特征来区分失步运行、同步振荡及短路故障，能够正确识别出电网在潜在失稳模式下的失步状态，确定失步中心，从而保证当系统失步后，自动捕捉振荡中心，自适应选择解列装置并启动解列动作，可靠保证解列后的子系统各自保持同步。

附图说明

图1是本发明具有自适应功能的失步解列方法的主控制流程图；

图2是基于视在阻抗角的失步解列判据的阻抗平面的划分示意图。

具体实施方式

为了能更好地理解本发明的上述技术方案，下面结合附图和实施例进行进一步地详细描述。

大型互联电网一般设有多个解列点，其位置通过离线计算来确定，因为解列点的分散性，所以这些点安装的失步解列装置的动作必须要从全网的角度去协调。当系统失步后尽快地解列失步断面，是目前比较一致的观点。当几个点都处于失步断面上时，就出现了装置动作的协调问题。目前解列装置的协调配合方法都是就地的，主要有以下几种方法：

（1）对于同一站，双回线采用二取二或二取一出口逻辑；

（2）对不同方向的线路，当振荡中心位于正方向且本站处于振荡中心附近时，优先解列该线路，并在动作的同时闭锁其它线路；对于不同站时，通过测量处的测量阻抗或是测量电压来确定不同站的保护区域。

（3）当区域选择无法保证选择性要求的时候，则利用检测的失步振荡周期的次数来取得装置之间的选择性，类似于线路保护中的一、二段延时配合。但是对于复杂的互联电力系统而言，这种解列装置的协调方案，往往难以达到快速、准确解列的要求，从而造成事故范围的扩大。

本发明的具有自适应功能的失步解列方法，用于强联系电网失稳状态的解列控制，其主控制流程图如图1所示，包括以下步骤：

S100：对可能影响强联系电网稳定性的主要断面故障、单相开关拒动故障、直流闭锁故障、安控拒动故障和相继故障进行EEAC仿真，分析电网的稳定性，确定电网在典型运行方式下存在的潜在失稳模式；

根据国内外历次大停电事故的分析，大停电事故多是由一些相继故障或一些偶然因素叠加造成的。结合电网的实际特点以及以往的系统运行经验，首先利用软件FASTEST对电网预想故障集进行EEAC仿真，找出在典型运行方式下可能存在潜在失稳模式。

电力系统在受到扰动后存在着同调现象，即多台发电机组具有一致或相似的动态特性。同调性描述了各机组功角摇摆曲线之间的接近程度。正确划分同调稳定区域对电力系统的动态分析具有重要意义。划分同调稳定区域的方法有很多，早期依靠专家经验进行模式识别，后来发展了基于线性化模型的特征矢量法、弱耦合法、数值积分法和转台空间法等。

目前划分稳定同调区域的方法主要由两种。一种是通过直接观察发电机在受到扰动后的功角曲线来判别同调性。第二种方法是分析系统所固有的特性，它不依赖扰动的形态。同调划分的原则是根据发电机组动态行为的相似度来分群，保全主要的动态特征。事实上，同调性与拓扑、工况、扰动等因素都有关，而与发电机的细节关系不大。同一运行方式，不同的故障（地点和类型）其同调区域可能相同；同一运行方式，相近的故障（地点和类型），其同调区域也可能不同；不同运行方式，相同的故障（地点和类型），其同调区域亦可能不同；同一运行方式，相同的故障地点，不同的故障类型，其同调区域也可能不同。

S200：根据暂态仿真得到的发电机功角摇摆曲线，基于发电机功角响应曲线识别同调机群，根据EEAC理论分析基于发电机功角摇摆曲线的分群结果，分析受扰系统的发电机功角摇摆曲线；然后根据积分时段内稳定的多机受扰轨迹，找出在后继时段中可能失稳的机群，将受扰系统划分为同调失稳区域和同调稳定区域

本发明根据暂态仿真得到的发电机功角摇摆曲线，基于发电机功角响应曲线识别同调机群：对于n机系统 $M_k{\stackrel{\·\·}{\mathrm{\δ}}}_k=P_{\mathrm{mk}}\left(t\right)-P_{\mathrm{ek}}\left(t\right)=f_k(k=1,...,n),$ 其中任意两台发电机i和j，若满足公式|Δδ_i(t)-Δδ_j(t）|≤ε，则判定发电机i和发电机j是同调的，其中，Δδ_i(t)与Δδ_j(t)分别表示发电机i与j在观察时刻t的功角增量，ε为精度控制变量，ε≥0。ε值的取值范围直接影响到识别的结果，同调水平要求高，可以取较小的ε值，同调水平要求低，可以取较大的ε值；

然后，将所述n机系统分割为两个非空的互补机群S_g和A_g，其中S_g为有序队的第一群，A_g为有序队的第二群，g=1,2，…,l；将评估空间从积分空间中分离出来，先对多运动体空间中具有任意复杂模型和复杂场景的全部动态方程进行完整的数值仿真，再将全部的受扰轨迹以穷尽方式分解为互补的两群；对于每一种互补划分方式，用S_g和A_g两群各自等值惯量中心的等值轨迹，构成等值非自治两刚体相对运动的受扰轨迹；

经过n机系统到各个等值两机空间的线性变换Rⁿ→E(R²)，再经过单机无穷大变换R²→R¹，将各个两机空间映射到相应的单机平面，实现Rⁿ→E(R¹)映射，把Rⁿ分解得到R¹，使每个观察子系统中的运动轨迹减少到只有一条，从而使每个观察子系统的稳定分析任务，与等面积法则（EEAC）建立联系，以便依据等面积法则分析所述n机系统的稳定性；

本发明采用的变换称为互补群中心相对运动变换。该线性变换不但完整地保持了原多刚体运动空间的稳定信息，并且是一种严格的保稳变换。先经过n机系统到各个等值两机空间的一种线性变换，即变换Rⁿ→E(R²)，再经过单机无穷大变换将各两机观察子空间映射到相应的单机平面，即变换R²→R¹。从而把Rⁿ分解得到R¹，简称Rⁿ→E(R¹)映射，而单机无穷大系统暂态稳定的充要条件可以用等面积准则（EEAC）来形象反应，这就可以用等面积准则来分析多机系统的稳定性问题。如果积分空间中的多机受扰轨迹分裂为2个或多个相互发散的簇，则可以判定该受扰多机系统是不稳定的。

引入Rⁿ→E(R¹)映射的目的是将每个观察子系统中的运动轨迹减少到只有一条，从而使每个观察子系统的稳定分析任务可以和等面积法则相联系。

本发明根据EEAC理论，基于发电机功角摇摆曲线的分群结果，分析受扰系统的发电机功角摇摆曲线，找出失稳轨迹的主导群Su和稳定轨迹的主导群Ss；

如果积分空间中的多机受扰轨迹分裂为2个或多个相互发散的簇，我们就认为该受扰多机系统是不稳定的。此时各簇轨迹的包络线之间的间隙将随时间的增大而趋于无穷大，该角度可称之为无界角度间隙。为了节省积分时间，工程上用一个有限的门槛值来判断是否存在无界角度间隙。即认为两条相邻的角度轨迹之间的角度差一旦达到该门槛值，就必然继续发展成为一个无界角度间隙。因此，只要多机积分时间够长，并且取的门槛值足够大（例如180度），我们总可以定性地判断多机系统的稳定性。

对于某一个观察时刻，n台机的角度从大到小有一个队列，并形成n-1个角度间隙。每一个角度间隙都把系统中的n台相互补地分割成临界群（S）和余下群（A）两部分。因此，我们又n-1个互相独立的两群划分方式。

对其中某个两群划分方式来说，我们用S群（或对应的A群）所属机的加权平均角度来作为该群的等值角δ_S(或对应的δ_A),那么该等值角的轨迹必定始终处于该群轨迹簇的上、下包络线之间。δ_S-δ_A必须大于S群的下包络线与A群的上包络线之间的距离，也即大于划分该两群的角度间隙。因此，一旦多机积分空间中的某个间隙大于门槛值而被经验却认为无界角度间隙时，对应的δ_S-δ_A值必然比该间隙值还要大，当然也就大于该门槛值而被认定为无界角度间隙。

因此，只要Rⁿ中存在无界角度间隙（不论一个或几个），就至少存一个与该无界角度间隙相对应的Rⁿ→E(R²)→E(R¹)映射，后者的两机映像轨迹不会比Rⁿ更晚到达无界角度间隙的门槛值。换句话说，只要Rⁿ中的积分轨迹不稳定，就一定能在Rⁿ→E(R²)→E(R¹)映像中观察到不稳定。

另一方面，δ_S-δ_A必然小于S群的上包络线和A群的下包络线之间的距离d。让我们说Rn积分轨迹是稳定的，意味着在足够长的观察区间内，没有任何工程含义上的无界角度间隙，因此距离值d必然是有界的。显然，对于任何一种互补两群划分，其对应的映像轨迹中的δ_S-δ_A必须是有界的。因此，只要Rn积分轨迹是稳定的，所有Rⁿ→E(R¹)映像轨迹必然稳定。

本发明根据积分时段内稳定的多机受扰轨迹，找出在后继时段中可能(但不一定)失稳的机群，进一步将受扰系统划分为同调失稳区域和同调稳定区域。

EEAC保持了原积分空间的完整性，仅把观察空间解耦为单机无穷大子系统，并保存了原多机动态过程的稳定特征。EEAC理论表明：（1）建立在互补群和同群转角加权均值概念上的部分惯量中心映射Rⁿ→E(R²)→E(R¹)保存了原多机系统的稳定性；（2）可以将等面积法则拓广到各个映射平面上具有时变特性的映像单机无穷大系统，从而求得单机无穷大稳定极限条件；（3）最严重的映像子系统的临界条件就是原多机系统的稳定极限条件。EEAC指出：一般情况下，位置间隙动态队列中的最大间隙不一定对应于主导映像，但那些最小的间隙则一定不会构成主导映像。EEAC的基本思路是：对于一设定的扰动，假设多机系统被分解为两个子集，一个是由临界机群组成的子集；另一个包含系统其余的机组，然后这两个子集被集结为等值两机系统，最后再将该两机系统等值为单机-无穷大母线系统（OMIB）。对于该OMIB系统应用等面积定则就实现了多机系统的暂态稳定分析。

对于失稳的轨迹，将失稳轨迹的轨迹模式称为失稳模式UM:{Su,Nu}，其中的Su是失稳轨迹的主导群，由于只有失稳的那一摆的稳定裕度为负数，故Nu就是映象轨迹在失稳前改变摆动方向的次数。如果是稳定的多机受扰轨迹，则将其轨迹模式称为稳定模式SM:{Ss,Nt}，其中的Ss是稳定轨迹的主导群，而Nt是稳定裕度最小的那个摆次。有时为了强调对稳定轨迹在观察时段以外的各摆稳定裕度的不完全了解，也可以将稳定模式记为SM:{Ss,∞}。

本发明是采用基于EEAC理论的暂态稳定程序FASTEST从受扰轨迹中直接提取系统稳定性的定性信息及定量信息，将发电机摇摆曲线用模式识别的方法来快速分群。同调稳定区域的划分原则是：根据EEAC理论分析基于发电机功角摇摆曲线的分群结果来划分的，分析扰受系统的发电机功角摇摆曲线，根据积分时段内稳定的多机受扰轨迹，找出在后继时段中可能(但不一定)失稳的机群，找出失稳轨迹的主导群Su和稳定轨迹的主导群Ss，进一步将受扰系统划分为同调失稳区域和同调稳定区域。

S300：确定振荡中心，将振荡中心所在的区域联络线作为失步解列断面，在所述区域联络线的两端装设解列装置；

若发现电网具有多摆后动态失稳的特性，则判断在电网的某些断面实施主动解列的可行性，确定具有可操作性的主动解列控制措施。在系统失步状态下，任一振荡角下失步断面联络线上电压最低的那一点称为振荡角的振荡中心，简称振荡中心。在等值两机系统模型下，在一个失步振荡周期中，振荡中心处的电压幅值通常会在某一个时刻为零，定义该电压幅值为零的振荡中心的名称为失步中心。失步中心落在两个失步机群之间的电气连接线上。因此，当系统失步后，在失步中心所在的断面两侧实施解列，一般可以可靠保证解列后的子系统各自保持同步，还可以配合一些辅助措施，如低频减载装置。在具体工程中，可采用测量视在阻抗最小值或电压最小值捕捉失步中心，确定失步中是否在线路内。本发明根据振荡电压幅值的最小值来捕捉振荡中心，失步运行时测量点的电压幅值与功角的关系：当功角差δ在0°～180°变化时，电压幅值呈递减的趋势，当δ在180°～360°变化时，电压幅值呈递增的趋势，在δ=180°时，电压达到最小值，且当测量点越靠近振荡中心,电压幅值越小，正好落在振荡中心时，该值为零。当解列装置的测量得到失步中心满足以下条件时，即u_min≤0.5u_n，则确定振荡中心落在本线路上，其中u_min为振荡电压幅值最小值，u_n为系统额定电压。

S400：利用PMU实时采集电网系统运行状态数据，采用基于视在阻抗角的失步解列判据和有功过零两次判据相结合的方式，检测系统失步，区分失步运行、同步振荡及短路故障；

电力系统中功角、电压、频率动态变化皆不是各自孤立的现象，而是相互诱发相互关联的统一物理现象的不同侧面，其间的关联又受到网络结构和运行状态的影响。这其中母线电压相量及发电机功角状况是系统运行的主要状态变量，是系统能否稳定运行的标志。本发明利用同步相量测量单元（Phasor Measurement Unit，简称PMU）实时采集和上传电网系统运行状态数据。视在阻抗角与功角之间存在一定的函数关系。在失步过程中，功角是连续变化，从而视在阻抗角也是连续变化；在短路故障及故障切除时刻功角是突变的，此时视在阻抗角也是突变；在同步振荡时，视在阻抗角是连续变化，但是其变化范围是有限的。因此，本发明利用视在阻抗角的变化特征来区分失步运行、同步振荡及短路故障。

将阻抗平面分为6个区，参见图2：

之间为I区，

之间为II区，

为III区，

为IV区，

为V区，为VI区。

视在阻抗角在失步过程中的变化规律如表1所示：

表1不同模式下失步过程中视在阻抗角的变化规律

模式	测量点位置	变化规律
			1	测量点在送端，振荡中心处于正方向	I-II-III-IV
2	测量点在送端，振荡中心处于反方向	IV-V-VI-I
			3	测量点在受端，振荡中心处于正方向	IV-III-II-I
4	测量点在受端，且振荡中心处于反方向	I-VI-V-IV
			5	振荡中心在检测装置安装处	IV-I或I-IV

根据表1所列的视在阻抗角在失步过程中的变化规律可以看出，利用视在阻抗角能够判断系统失步，并且判断失步中心在检测装置的正方向处。但是，利用视在阻抗角判断系统的失步振荡周期，在某些模式下会出现误判。因此，本发明采用基于视在阻抗角的失步解列判据和有功过零两次判据相结合的方式，通过检测测量点的有功功率，利用有功功率过零两次，有效地判断系统失步振荡周期次数。

S500：设置解列装置的失步振荡周期定值和低电压定值；当满足下3个条件时，解列装置开始动作解列系统：

1）解列装置检测到系统失步；

2）振荡周期数达到失步振荡周期定值；

3）判断失步中心在本线路上，即解列装置的电压最小值小于低电压定值；

失步过程中，系统内功率、电流以及电压都会发生周期性振荡，且离振荡中心越近，振荡程度越为剧烈。长时间的振荡，可能导致电网原件受损，严重时可能导致机组纷纷退出运行。当电网发生失步时，建议尽早可靠地解列电网。因此将失步振荡周期定值整定为1。关于动作范围低电压定值整定，本发明所配置的失步解列断面装置统一采用经验值0.5p.u.作为低电压定值。

S600：当系统解列后，根据送端机组的频率偏差采取切机措施，根据受端机组的频率偏差采取切负荷措施，保证频率偏差不超过±0.5Hz，以满足系统频率的要求。

由于失步解列断面是在区域联络线上，区域联络线上的功率比较大，当系统失步解列后，送端和受端的功率极度不平衡，此时，这两个同调区域的频率偏差会超过±0.5Hz，不能满足系统频率的要求，因此需要进行切机切负荷操作。

电力系统的频率主要决定于系统中的有功功率平衡，当系统发出的有功功率不足时，频率就会偏低，反之，系统的频率就会偏高。由于当系统解列后，送端机组发出的有功功率高于送端区域的有功负荷，此时频率会偏高，因此需要采取切机措施；受端机组发出的有功功率低于该区域的有功负荷，则频率就会偏低，就需要采取切负荷措施。

S700：若某个或某几个断面被解列后，还存在部分机组仍会发生相继失步，或者发现振荡中心转移情况，则利用PMU采集的实时运行状态数据，自动捕捉振荡中心，自适应选择后续解列装置并启动失步解列动作。

由于互联大电网中可能存在多个潜在的失稳模式，本发明的电具有自适应功能的失步解列方法，根据强联系电网同调稳定区域划分结果，在各个同调稳定区域之间的失步解列断面，分布装设失步解列装置；所述的分布安装的失步解列装置，通过快速通信系统的连接构成一个网络化的失步解列系统；所述的失步解列系统通过结合广域信息和就地量信息，实现系统内所有解列装置的协调动作，保证同一断面内部的各装置按照预定时序同步动作，不拒动、不误动，不同断面解列装置之间协调配合、有序动作，从而防止电网在扰动下无序解列；确保电网间机组发生失步振荡后，所述的失步解列系统能有序且可靠地在恰当的地点解列。如发现当其中的某个或某几个断面被解列后，还存在部分机组仍会发生相继失步，或者发现振荡中心转移情况，则利用PMU获取的实时动态信息，自动捕捉振荡中心，自适应的将失步的区域机组可靠地解列。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明的技术方案，而并非用作为对本发明的限定，任何基于本发明的实质精神对以上所述实施例所作的变化、变型，都将落在本发明的权利要求的保护范围内。

Claims (3)

1.一种具有自适应功能的失步解列方法，用于强联系电网失稳状态的解列控制，其特征在于包括以下步骤：

S100：对强联系电网的主要断面故障、单相开关拒动故障、直流闭锁故障、安控拒动故障和相继故障进行EEAC仿真，分析电网的稳定性，确定电网在典型运行方式下存在的潜在失稳模式；

S200：根据暂态仿真得到的发电机功角摇摆曲线，基于发电机功角响应曲线识别同调机群，根据EEAC理论分析基于发电机功角摇摆曲线的分群结果，分析受扰系统的发电机功角摇摆曲线；然后根据积分时段内稳定的多机受扰轨迹，找出在后继时段中可能失稳的机群，将受扰系统划分为同调失稳区域和同调稳定区域；

S300：确定振荡中心，将振荡中心所在的区域联络线作为失步解列断面，在所述区域联络线的两端装设失步解列装置；

S400：利用PMU实时采集电网系统运行状态数据，采用基于视在阻抗角的失步解列判据和有功过零两次判据相结合的方式，检测系统失步，区分失步运行、同步振荡及短路故障；

S500：设置解列装置的失步振荡周期定值和低电压定值；当满足下3个条件时，解列装置开始动作解列系统：

1）解列装置检测到系统失步；

2）振荡周期数达到失步振荡周期定值；

3）判断失步中心在本线路上，即解列装置的电压最小值小于低电压定值；

S600：当系统解列后，根据送端机组的频率偏差采取切机措施，根据受端机组的频率偏差采取切负荷措施，保证频率偏差不超过±0.5Hz，以满足系统频率的要求；

S700：若某个或某几个断面被解列后，还存在部分机组仍会发生相继失步，或者发现振荡中心转移情况，则利用PMU采集的实时运行状态数据，自动捕捉振荡中心，自适应选择后续解列装置并启动失步解列动作。

2.根据权利要求1所述的具有自适应功能的失步解列方法，其特征在于所述的步骤S200采用基于EEAC理论的暂态稳定软件FASTEST，从受扰轨迹中直接提取系统稳定性的定性信息及定量信息，并且采用模式识别的方法实现发电机摇摆曲线快速分群；并且根据多机受扰轨迹判断多机系统的稳定性，如果在系统的积分空间中，多机受扰轨迹分裂为2个或多个相互发散的簇，则判定该多机系统是不稳定的。

3.根据权利要求1所述的具有自适应功能的失步解列方法，其特征在于步骤S300所述的失步解列装置，分布装设在强联系电网的各个同调稳定区域之间的失步解列断面；所述的分布安装的失步解列装置，通过快速通信系统的连接构成一个网络化的失步解列系统；所述的失步解列系统通过结合广域信息和就地量信息，实现系统内所有解列装置的协调动作，保证同一断面内部的各装置按照预定时序同步动作，不同断面解列装置之间协调配合、有序动作，从而防止电网在扰动下无序解列。

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