CN103605026B - 一种基于广域测量的电力系统稳定器评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于广域测量的电力系统稳定器评价方法，步骤包括：（1）现有稳定器系统的改造；（2）对第n号机组稳定器输出的历史不为零连续子时段进行检查；（3）判断上述稳定器是否拒动；（4）在上述稳定器有输出信号的情况下进行判断；（5）判断第n台发电机稳定器输出对其他发电机组是否造成不利影响。本发明解决长期以来电力系统稳定器缺乏日常评价的技术手段问题，可为厂网协调提供客观数据支持，加强对发电调度的管理，及时准确查找电力系统运行的薄弱环节，提高电力系统安全性、稳定性。

Description

一种基于广域测量的电力系统稳定器评价方法

技术领域

本发明属于电力系统广域测量系统中电力系统稳定器技术领域，尤其是一种基于广域测量的电力系统稳定器评价方法。

背景技术

电力系统稳定器(PSS)的主要作用是使本同步发电机产生与转速偏差同相位的本机阻尼力矩。国家电网公司企业标准Q/GDW143-2012《电力系统稳定器整定试验导则》(代替Q/GDW143-2006的)，要求对电力系统稳定器整定的效果进行评价。新出版的行业标准DL/T1231-2013《电力系统稳定器整定试验导则》也采用相同表述。另外，在互联的多机系统中，多个PSS往往会产生不利的相互影响，目前，上述导则并未考核不同PSS之间的相互影响。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，而提出一种基于广域测量的电力系统稳定器评价方法。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种基于广域测量的电力系统稳定器评价方法，方法的步骤包括：

(1)现有稳定器系统的改造，具体包括：

①将每台机组的稳定器装置增加一个输入通道，用于接入一个带有同步时标的控制信号，能够控制稳定器功能的投入与退出；

②将每台机组的稳定器装置输出接入本地同步相量测量单元，打上同步时标，送入WAMS主站；

③将每台机组的机端三相电压、三相电流、励磁电压、励磁电流电气量，均接入本地同步相量测量单元，打上同步时标，送入WAMS主站；

④每台机组对应的同步相量测量单元从上述第③步同步相量中计算出发电机相角、电气转速及偏差的同步相量，与第③步内容一起同时送入WAMS主站；

⑤WAMS主站存储由每台机组同步相量测量单元上传的同步相量；

(2)对第n号机组稳定器输出的历史不为零连续子时段进行检查；

(3)判断上述稳定器是否拒动；

(4)在上述稳定器有输出信号的情况下进行判断；

(5)判断第n台发电机稳定器输出对其他发电机组是否造成不利影响。

而且，所述步骤(2)对第n号机组稳定器输出的历史不为零连续子时段进行检查具体是，从历史数据库中确定[t1,t2]时段内，检查第n号机组的稳定器输出信号是否存在不为零的连续子时段，若存在子时段为[tp1,tp2]，则转入第(4)步分析；否则，提示本时段内第n号机组稳定器未动作，转入第(3)步，考核该稳定器是否拒动。

而且，所述步骤(3)判断上述稳定器是否拒动的具体方法是，根据预先输入WAMS主站端的稳定器数学传递函数框图，调出带有时标的稳定器输入信号，计算出该稳定器在理论上应输出的信号并判断，若全为零，则稳定器未误动；若不全为零，则稳定器拒动。

而且，所述步骤(4)在上述稳定器有输出信号的情况下进行判断的具体方法为：

①判断该稳定器输出是否误动：根据预先输入WAMS主站端的稳定器数学传递函数框图，调出带有时标的稳定器输入信号，计算出该稳定器在理论上应输出的信号Upss_theory(t)，并与测量到的该稳定器实际输出的时间序列Upss_measure(t)做最小二乘，即判断两条曲线的吻合程度，指标由以下公式给出，

$A=\frac{1}{p}\underset{i=1}{\overset{p}{\Σ}}{(1-\frac{U_{pss\_measure}\left(t_i\right)}{U_{pss\_theory}\left(t_i\right)})}^2$

式中，p为时间段[tp1,tp2]之间采样点数目，

若A满足一个预设值，如0.05，说明该稳定器正确动作，下一步将评价稳定器是否整定合理；否则说明该稳定器误动，记录并提示运行人员开展详细分析，结束本流程；

②若该稳定器正确动作，进一步判断该稳定器是否整定合理：从WAMS主站端调出该时段[t1,t2]内第n号发电机的上述第(1)步中③、④、⑤步内容，并计算出阻尼力矩与转速偏差，根据DL/T1231-2013《电力系统稳定器整定试验导则》判断稳定器整定是否合理。

而且，所述步骤(5)判断第n台发电机稳定器输出对其他发电机组是否造成不利影响的具体步骤为：

①若WAMS主站端监视到第n台稳定器输出不为零，且在该发电机功率信号和转速偏差信号振荡超过1个周期时，通过带有同步时标的控制信号，令该稳定器功能退出；

②密切监视各台发电机功率信号和转速偏差信号，若任意一台发电机功率信号和转速偏差信号振荡超过8个周期，立即将第n号发电机稳定器功能投入，且将该稳定器投入信号标记为强制投入并记录；若所有发电机功率信号和转速偏差信号振荡中8个周期以内衰减完毕，则在此类振荡均衰减完毕后延时1秒钟投入第n号发电机稳定器功能，且将该稳定器投入信号标记为自动投入并记录；

③WAMS主站端对上述步骤①、②的历史数据进行分析，考察第n台发电机稳定器投退的条件下，按照上述第(4)步中②步的方法判断其他发电机稳定器是否能够正确动作，以及在第n台发电机稳定器投退前后，其他同步发电机阻尼力矩与转速偏差的相对变化情况；

④对第j台发电机稳定器j≠n是否正确动作进行评价；

首先按上述式步骤(1)评价第j台发电机稳定器是否正确动作；若否，说明该稳定器误动。

然后，若第j台发电机稳定器正确动作，进一步均评价第n台发电机稳定器投退对第j台发电机稳定器的影响，

若第n台发电机稳定器退出后再采取自动方式投入，则从WAMS主站端调出该时段内第j号发电机的上述第(1)步中③、④、⑤步内容，并计算出阻尼力矩与转速偏差，根据DL/T1231-2013《电力系统稳定器整定试验导则》判断稳定器整定是否合理；

若第n台发电机稳定器退出后再采取强制方式投入，则将研究时段划分为第n台发电机稳定器退出期间和第n台发电机稳定器强制投入期间两个时段，分别则从WAMS主站端调出上述两个时段内第j号发电机的上述第(1)步中③、④、⑤步内容，并计算出阻尼力矩与转速偏差，根据DL/T1231-2013《电力系统稳定器整定试验导则》，对比两个时段内第j台发电机阻尼力矩与转速偏差的差异，判定第n台发电机稳定器整定不合理，影响第j台发电机动态行为。

本发明的优点和积极效果是

本发明对现有的广域测量系统进行简单改造，即可实现本发明所提出方法，解决长期以来电力系统稳定器缺乏日常评价的技术手段问题。利用本发明提出的系统，可为厂网协调提供客观数据支持，加强对发电调度的管理，及时、准确查找电力系统运行的薄弱环节，提高电力系统安全性、稳定性。

具体实施方式

以下对本发明实施做进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种基于广域测量的电力系统稳定器评价方法，该方法的步骤包括：

(1)现有稳定器系统的改造，具体包括：

①将每台机组的稳定器(PSS)装置，增加一个输入通道，用于接入一个带有同步时标的控制信号，能够控制PSS功能的投入与退出；

②将每台机组的PSS装置输出接入本地同步相量测量单元(PMU)装置，打上同步时标，送入WAMS主站；

③将每台机组的机端三相电压、三相电流、励磁电压、励磁电流电气量，均接入本地PMU装置，打上同步时标，送入WAMS主站；

④每台机组对应的PMU装置能够从上述第③步同步相量中计算出发电机相角、电气转速及偏差的同步相量，与第③步内容一起同时送入WAMS主站；

⑤WAMS主站存储由每台机组PMU上传的同步相量；

上述第①、②步是本发明提出的创新，第③、④、⑤步是现有常规WAMS的做法。

在采取上述稳定器系统的改造后，WAMS主站端需要采取控制操作与分析方法，进而才能实现对PSS功能的评价，如WAMS主站端决定考核在时刻[t1,t2]之间的时间段中，编号为n的机组的PSS功能是否有效，该控制操作与分析方法步骤如下：

(2)第n号机组PSS输出的历史不为零连续子时段检查；从历史数据库中确定[t1,t2]时段内，检查第n号机组的PSS输出信号是否存在不为零的连续子时段，若存在子时段为[tp1,tp2]，则转入第(4)步分析；否则，提示本时段内第n号机组PSS未动作，转入第(3)步，考核该PSS是否拒动；

(3)判断该PSS是否拒动；根据预先输入WAMS主站端的PSS数学传递函数框图，调出带有时标的PSS输入信号，(包含于上述第(1)步第③、④、⑤步内容中)，计算出该PSS在理论上应输出的信号并判断，若全为零，则PSS未误动；若不全为零，则PSS拒动；

(4)在该PSS有输出信号的情况下的判断；具体方法为：

①该PSS输出是否误动：根据预先输入WAMS主站端的PSS数学传递函数框图，调出带有时标的PSS输入信号(包含于上述第(1)步的③、④、⑤步内容中)，计算出该PSS在理论上应输出的信号Upss_theory(t)，并与测量到的该PSS实际输出的时间序列Upss_measure(t)做最小二乘，即判断两条曲线的吻合程度，指标由以下公式给出，

$A=\frac{1}{p}\underset{i=1}{\overset{p}{\Σ}}{(1-\frac{U_{pss\_measure}\left(t_i\right)}{U_{pss\_theory}\left(t_i\right)})}^2$

式中，p为时间段[tp1,tp2]之间采样点数目。

若A满足一个预设值，如0.05(根据WAMS系统精度可调)，说明该PSS正确动作，下一步将评价PSS是否整定合理；否则说明该PSS误动，记录并提示运行人员开展详细分析，结束本流程；

②若该PSS正确动作，进一步判断该PSS是否整定合理：从WAMS主站端调出该时段[t1,t2]内第n号发电机的上述第(1)步中③、④、⑤步内容，并计算出阻尼力矩与转速偏差，根据DL/T1231-2013《电力系统稳定器整定试验导则》判断PSS整定是否合理；

(5)判断第n台发电机PSS输出对其他发电机组是否造成不利影响；该项功能的实现不仅依赖于WAMS主站历史数据库，还依赖于上述第(1)步中①步内容中对PSS功能投退施加实施控制，其具体步骤为：

①若WAMS主站端监视到第n台PSS输出不为零，且在该发电机功率信号和转速偏差信号振荡超过1个周期时，通过带有同步时标的控制信号，令该PSS功能退出；

②密切监视各台发电机功率信号和转速偏差信号，若任意一台发电机功率信号和转速偏差信号振荡超过8个周期，立即将第n号发电机PSS功能投入，且将该PSS投入信号标记为强制投入并记录；若所有发电机功率信号和转速偏差信号振荡中8个周期以内衰减完毕，则在此类振荡均衰减完毕后延时1秒钟投入第n号发电机PSS功能，且将该PSS投入信号标记为“自动投入”并记录。

③WAMS主站端对上述步骤①、②的历史数据进行分析，考察第n台发电机PSS投退的条件下，按照上述第(3)步中②步的方法判断其他发电机PSS是否能够正确动作，以及在第n台发电机PSS投退前后，其他同步发电机阻尼力矩与转速偏差的相对变化情况，以考察第j台发电机为例(j≠n)，评价方法如下：

A，首先按上述式(1)评价第j台发电机PSS是否正确动作；若否，说明该PSS误动，记录并提示运行人员开展详细分析，结束本流程。

B,若第j台发电机PSS正确动作，进一步均评价第n台发电机PSS投退对第j台发电机PSS的影响，评价方法为：B1.若第n台发电机PSS退出后再采取自动方式投入，则从WAMS主站端调出该时段内第j号发电机的上述第(1)步中③、④、⑤步内容，并计算出阻尼力矩与转速偏差，根据DL/T1231-2013《电力系统稳定器整定试验导则》判断PSS整定是否合理；B2.若第n台发电机PSS退出后再采取强制方式投入，则将研究时段划分为第n台发电机PSS退出期间和第n台发电机PSS强制投入期间两个时段，分别则从WAMS主站端调出上述两个时段内第j号发电机的上述第(1)步中③、④、⑤步内容，并计算出阻尼力矩与转速偏差，根据DL/T1231-2013《电力系统稳定器整定试验导则》，对比两个时段内第j台发电机阻尼力矩与转速偏差的差异，且初步判定第n台发电机PSS整定不合理，影响第j台发电机动态行为，并记录供运行人员开展下一步分析。

Claims (5)

1.一种基于广域测量的电力系统稳定器评价方法，其特征在于方法的步骤包括：

(1)现有稳定器系统的改造，具体包括：

①将每台机组的稳定器装置增加一个输入通道，用于接入一个带有同步时标的控制信号，能够控制稳定器功能的投入与退出；

②将每台机组的稳定器装置输出接入本地同步相量测量单元，打上同步时标，送入WAMS主站；

③将每台机组的机端三相电压、三相电流、励磁电压、励磁电流电气量，均接入本地同步相量测量单元，打上同步时标，送入WAMS主站；

④每台机组对应的同步相量测量单元从上述第③步同步相量中计算出发电机相角、电气转速及偏差的同步相量，与第③步内容一起同时送入WAMS主站；

⑤WAMS主站存储由每台机组同步相量测量单元上传的同步相量；

(2)对第n号机组稳定器输出的历史不为零连续子时段进行检查；

(3)判断上述稳定器是否拒动；

(4)在上述稳定器有输出信号的情况下进行判断；

(5)判断第n台发电机稳定器输出对其他发电机组是否造成不利影响。

2.根据权利要求1所述的基于广域测量的电力系统稳定器评价方法，其特征在于：所述步骤(2)对第n号机组稳定器输出的历史不为零连续子时段进行检查具体是，从历史数据库中确定[t1,t2]时段内，检查第n号机组的稳定器输出信号是否存在不为零的连续子时段，若存在子时段为[tp1,tp2]，则转入第(4)步分析；否则，提示本时段内第n号机组稳定器未动作，转入第(3)步，考核该稳定器是否拒动。

3.根据权利要求1所述的基于广域测量的电力系统稳定器评价方法，其特征在于：所述步骤(3)判断上述稳定器是否拒动的具体方法是，根据预先输入WAMS主站端的稳定器数学传递函数框图，调出带有时标的稳定器输入信号，计算出该稳定器在理论上应输出的信号并判断，若全为零，则稳定器未误动；若不全为零，则稳定器拒动。

4.根据权利要求1所述的基于广域测量的电力系统稳定器评价方法，其特征在于：所述步骤(4)在上述稳定器有输出信号的情况下进行判断的具体方法为：

①判断该稳定器输出是否误动：根据预先输入WAMS主站端的稳定器数学传递函数框图，调出带有时标的稳定器输入信号，计算出该稳定器在理论上应输出的信号Upss_theory(t)，并与测量到的该稳定器实际输出的时间序列Upss_measure(t)做最小二乘，即判断两条曲线的吻合程度，指标由以下公式给出，

$A=\frac{1}{p}\underset{i=1}{\overset{p}{\Σ}}{(1-\frac{U_{pss\_measure}\left(t_i\right)}{U_{pss\_theory}\left(t_i\right)})}^2$

式中，p为时间段[tp1,tp2]之间采样点数目，

若A满足一个预设值，如0.05，说明该稳定器正确动作，下一步将评价稳定器是否整定合理；否则说明该稳定器误动，记录并提示运行人员开展详细分析，结束本流程；

②若该稳定器正确动作，进一步判断该稳定器是否整定合理：从WAMS主站端调出该时段[t1,t2]内第n号发电机的上述第(1)步中③、④、⑤步内容，并计算出阻尼力矩与转速偏差，根据DL/T1231-2013《电力系统稳定器整定试验导则》判断稳定器整定是否合理。

5.根据权利要求1或4所述的基于广域测量的电力系统稳定器评价方法，其特征在于：所述步骤(5)判断第n台发电机稳定器输出对其他发电机组是否造成不利影响的具体步骤为：

①若WAMS主站端监视到第n台稳定器输出不为零，且在该发电机功率信号和转速偏差信号振荡超过1个周期时，通过带有同步时标的控制信号，令该稳定器功能退出；

②密切监视各台发电机功率信号和转速偏差信号，若任意一台发电机功率信号和转速偏差信号振荡超过8个周期，立即将第n号发电机稳定器功能投入，且将该稳定器投入信号标记为强制投入并记录；若所有发电机功率信号和转速偏差信号振荡中8个周期以内衰减完毕，则在此类振荡均衰减完毕后延时1秒钟投入第n号发电机稳定器功能，且将该稳定器投入信号标记为自动投入并记录；

③WAMS主站端对上述步骤①、②的历史数据进行分析，考察第n台发电机稳定器投退的条件下，按照上述第(4)步中②步的方法判断其他发电机稳定器是否能够正确动作，以及在第n台发电机稳定器投退前后，其他同步发电机阻尼力矩与转速偏差的相对变化情况；

④对第j台发电机稳定器j≠n是否正确动作进行评价；

首先按上述式步骤(1)评价第j台发电机稳定器是否正确动作；若否，说明该稳定器误动，

然后，若第j台发电机稳定器正确动作，进一步均评价第n台发电机稳定器投退对第j台发电机稳定器的影响，

若第n台发电机稳定器退出后再采取自动方式投入，则从WAMS主站端调出该时段内第j号发电机的上述第(1)步中③、④、⑤步内容，并计算出阻尼力矩与转速偏差，根据DL/T1231-2013《电力系统稳定器整定试验导则》判断稳定器整定是否合理；

若第n台发电机稳定器退出后再采取强制方式投入，则将研究时段划分为第n台发电机稳定器退出期间和第n台发电机稳定器强制投入期间两个时段，分别则从WAMS主站端调出上述两个时段内第j号发电机的上述第(1)步中③、④、⑤步内容，并计算出阻尼力矩与转速偏差，根据DL/T1231-2013《电力系统稳定器整定试验导则》，对比两个时段内第j台发电机阻尼力矩与转速偏差的差异，判定第n台发电机稳定器整定不合理，影响第j台发电机动态行为。