CN103399206B - 基于wams的电力系统暂态频率稳定判别方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于WAMS的电力系统暂态频率稳定判别方法，包括：通过WAMS测量的频率数据判断系统是否进入暂态过程；继续采集系统频率数据，将数据存入频率数组中，做出频率轨迹曲线；统计斜率数组中数据的变化规律；根据斜率数组中数据的变化规律判定系统频率是否稳定。该方法首先基于频率轨迹曲线求取曲线上各点割线的斜率，然后计算出的斜率判断系统频率是否稳定。该方法基于频率轨迹曲线的特征，避免了求解复杂的非线性方程组，从而提高了计算速度，满足了在线稳定判别的要求。

Description

基于WAMS的电力系统暂态频率稳定判别方法

技术领域

本发明涉及一种电力系统暂态频率稳定判别方法，尤其涉及一种基于WAMS的电力系统暂态频率稳定判别方法。

背景技术

现代电网结构复杂，隐性故障、连锁故障等都有可能导致电力系统发生频率失稳，引发电网崩溃，造成大量损失，研究电力系统的频率稳定判别具有重要的意义。但是电力系统是一个典型的非线性系统，功角、电压、频率等在动态过程中相互耦合，表现为一个统一的电力系统稳定问题。其中频率稳定是电力系统在遭受严重扰动导致系统发电-负荷出现严重不平衡时频率能够保持或回复到允许的范围内不发生频率崩溃的能力，是电力系统稳定的重要组成部分。因此，需要对电力系统频率稳定进行评估。

暂态频率失稳的发展过程往往非常迅速，快速评估系统暂态频率稳定性是必要的。现有的暂态频率稳定分析方法中，全时域仿真法能够比较准确的分析频率动态特性，但是却存在着计算量过大的缺点，并且频率稳定问题与功角稳定、电压稳定等相互耦合，增加了频率稳定分析的复杂度；一些简化的模型如平均系统频率模型和基于直流潮流的频率响应模型对系统进行了简化，降低了计算量，但仍需逐步积分；这些方法都难以满足在线应用要求。

在电力系统中，解析地描述暂态频率稳定的充分必要条件异常困难。由于系统中发生机组低频跳闸是暂态频率失稳的必要条件，因此崩溃前必定发生发电机切除事件，从而频率轨迹曲线上凸是频率失稳的必要条件，故可以利用频率轨迹曲线的上凸或下凹特征来进行暂态频率稳定的在线检测。

广域测量系统WAMS的不断发展为频率的在线分析提供了重要的数据支持，WAMS能够实施记录电力系统收扰动后频率的动态过程，且精度高。基于WAMS测量到的频率轨迹曲线特征判别系统的频率稳定性可以避免电力系统数值仿真计算过程，使暂态稳定评估不受模型参数精度的影响，十分适合用于对电力系统频率稳定的判别，但是迄今未有基于频率轨迹曲线进行频率稳定判别的报道和实际应用。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有暂态频率稳定分析方法计算量大，速度慢，无法满足在线判别的问题，提出了一种基于WAMS的电力系统暂态频率稳定判别方法。该方法基于频率轨迹曲线特征，避免了求解复杂的非线性方程组，从而提高了计算速度，满足了在线稳定判别的要求。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于WAMS的电力系统暂态频率稳定判别方法，包括以下步骤：

（1）根据WAMS测量的电力系统频率数据判断电力系统是否进入暂态过程，若电力系统进入暂态过程，确定电力系统频率开始下降的点为频率跌落起始点。

（2）若电力系统进入暂态过程，继续采集电力系统暂态频率数据，将数据存入暂态频率数组中，做出电力系统暂态频率轨迹曲线，计算电力系统暂态频率轨迹曲线上各点与频率跌落起始点连线的斜率，依次将结果存入斜率数组中。

（3）统计斜率数组中数据的变化规律。

（4）判定电力系统暂态频率是否稳定；具体方法为：设定一个时间阈值，如果在这个时间内斜率数组中的数据为逐步增大的趋势，则判定电力系统暂态频率稳定；如果在这个时间内斜率数组中出现连续N个数据为逐步减小的趋势，则判定电力系统暂态频率不稳定。

所述步骤（1）中判断电力系统是否进入暂态过程的方法是：设定一个电力系统频率阈值，如果规定时间内电力系统频率的跌落超过了该阈值，则说明电力系统进入了暂态过程。

本发明的有益效果是：

1.本发明通过轻型同步广域测量系统WAMS获取电力系统频率数据，具有速度快、精度高的特点。其测量仪器轻型同步测量单元PMU Light结构简单，使用方便，信号传输可靠、成本低，安装灵活方便、覆盖面广，能在暂态过程中高精度测量频率信息，同时能够采集精确的GPS或北斗导航信号，得到精确时间信息，并将时间标签赋予采集频率数据，从而得到带精确时标的同步数据，并且从GPRS无线通信、串行通信和Internet有线通信选择其一将测量数据发送到监测服务器，便于数据的收集、分析。

2.本发明通过频率轨迹曲线特征判别电力系统暂态频率的稳定性，避免了电力系统数值仿真计算过程，使暂态稳定评估不受模型参数精度的影响，同时不需要解析地描述暂态频率稳定的充分必要条件。由于系统中发生机组低频跳闸是暂态频率失稳的必要条件，因此崩溃前必定发生发电机切除事件，从而频率轨迹曲线上凸是频率失稳的必要条件，故可以利用频率轨迹曲线的上凸或下凹特征来进行暂态频率稳定的检测。通过频率轨迹曲线特征判别系统的频率稳定性，避免了求解复杂的非线性方程组，从而提高了计算速度，满足了在线稳定判别的要求。

附图说明：

图1是电力系统暂态频率稳定状态趋好时系统暂态频率曲线轨迹图；

图2是系统频率稳定状态恶化时系统暂态频率曲线轨迹图；

图3是本发明所述的进行电力系统暂态频率稳定判别的流程图。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：

如图1和图2所示，当曲线为下凹时，连线的斜率呈逐渐增大趋势，直到曲线回到稳定状态，说明电力系统暂态频率稳定状态趋好；当曲线为上凹时，连线的斜率会先增大，到曲线的拐点时会减小，说明电力系统暂态频率稳定状态恶化。

如图3所示，一种基于WAMS的电力系统暂态频率稳定判别方法，包括以下步骤：

（1）根据WAMS测量的电力系统频率数据判断电力系统是否进入暂态过程，若电力系统进入暂态过程，确定电力系统频率开始下降的点为频率跌落起始点。

（2）若电力系统进入暂态过程，继续采集电力系统暂态频率数据，将数据存入暂态频率数组中，做出电力系统暂态频率轨迹曲线，计算电力系统暂态频率轨迹曲线上各点与频率跌落起始点连线的斜率，依次将结果存入斜率数组中。

（3）统计斜率数组中数据的变化规律。

（4）判定电力系统暂态频率是否稳定；具体方法为：设定一个时间阈值，如果在这个时间内斜率数组中的数据为逐步增大的趋势，则判定电力系统暂态频率稳定；如果在这个时间内斜率数组中出现连续N个数据为逐步减小的趋势，则判定电力系统暂态频率不稳定。

所述步骤（1）中判断电力系统是否进入暂态过程的方法是：设定一个电力系统频率阈值，如果规定时间内电力系统频率的跌落超过了该阈值，则说明电力系统进入了暂态过程。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (1)

1. 一种基于WAMS 的电力系统暂态频率稳定判别方法，其特征是，包括以下步骤：

（1）根据WAMS 测量的电力系统频率数据判断电力系统是否进入暂态过程，若电力系统进入暂态过程，确定电力系统频率开始下降的点为频率跌落起始点； 

判断电力系统是否进入暂态过程的方法是：设定一个电力系统频率阈值，如果规定时间内电力系统频率的跌落超过了该阈值，则说明电力系统进入了暂态过程；

（2）若电力系统进入暂态过程，继续采集电力系统暂态频率数据，将数据存入暂态频率数组中，做出电力系统暂态频率轨迹曲线，计算电力系统暂态频率轨迹曲线上各点与频率跌落起始点连线的斜率，依次将结果存入斜率数组中； 

（3）统计斜率数组中数据的变化规律；

（4）判定电力系统暂态频率是否稳定；具体方法为：设定一个时间阈值，如果在这个时间内斜率数组中的数据为逐步增大的趋势，则判定电力系统暂态频率稳定；如果在这个时间内斜率数组中出现连续N个数据为逐步减小的趋势，则判定电力系统暂态频率不稳定。