CN105372553B - 一种基于广域母线信息的电力系统失步判断和失步振荡中心定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于广域母线信息的电力系统失步判断和失步振荡中心定位方法，属于电力系统及其自动化技术领域，特别是涉及失步解列控制领域。本发明通过实测电力系统中变电站母线电压相位信息，利用线路两侧变电站母线电压相位差和广域母线电压相位差信息判断系统是否失步，并定位失步振荡中心所在区域。本发明解决了失步振荡中心落在变电站母线上时系统失步有效识别和振荡中心定位的难题，从而为广域信息在失步解列控中的应用提供了技术支撑。
Description
技术领域
本发明属于电力系统及其自动化技术领域，更准确地说本发明涉及一种失步判断和失步振荡中心定位方法。
背景技术
按照国家标准《电力系统安全稳定导则》的要求，运行中的电力系统必须在适当地点设置解列点，并装设自动解列装置。当电力系统进入极端紧急状态时，系统不能维持稳定时可以实施有计划的解列。《电力系统安全稳定控制导致》规定消除失步状态的一般方法就是采用失步解列控制，在适当的系统断面将系统解列。
传统失步解列控制通常是在预先选定的输电断面配置基于就地信息的解列装置，将失步机群解列。由于基于就地信息的局限性，现有失步解列方案难以精确定位失步振荡中心和实现解列断面优化控制。随着广域测量系统在电力系统的广泛应用，基于广域信息的解列控制策略成为研究人员关注的重点，其核心问题是制定完善的解列控制判据和优化控制策略。
基于广域信息的失步判据主要包括两类：一是从稳定机理出发，判断系统失稳后触发解列控制。典型的工程应用是美国Florida-Georgia联络线解列控制系统。该系统基于PMU量测信息及其它系统信息，将系统等值为两机系统，并根据等面积法则判断系统的稳定性，该方法仅适用于点对网系统。对于复杂大电网，部分文献基于EEAC理论，将多机系统广域信息聚合得到单机无穷大系统映象，进而利用系统穿越动态鞍点来判断系统失稳，触发解列控制，但其需要全网机组的功角、电磁功率和机械功率信息，目前还难以进行工程应用。
另一类解列判据是通过检测机组功角信息，通过判断机组功角摆开超过设定阀值来判断系统失步，触发解列控制，典型工程应用东京解列控制系统。通过比对四个机组（群）间的攻角差来识别系统失步。但对于复杂大电网，难以离线确定各机组分群，配置相应测量装置。
现有研究表明，基于失步振荡中心所在断面两侧变电站母线电压相角差，严格反应通过联络线连接的两群机组间的振荡情况。科研人员利用线路两端母线电压相量关系来进行失步判断进行了初步研究，由于忽略了振荡中心恰好迁移到两端母线的情况，未给出完善的的解列判据，难以实现工程应用。
发明内容
本发明的目的是：针对现有技术中的不足，给出一种基于广域母线信息的电力系统失步判断和失步振荡中心定位方法，通过实测广域母线电压相位，根据母线电压相位差的穿越规律，检测系统失步，并定位失步振荡中心。
具体地说，本发明采用以下的技术方案来实现的，包括下列步骤：
1）将母线电压相位差在4个象限内划分为6个区，其中0º~φ 1之间为I区，φ 1~90º之间为II区，90º~180º之间为III区，180º~270º之间为IV区，270º~φ 2之间为V区，φ 2~360º之间为VI区，所述φ 1为第一相位差界限值，φ 1∈(0º,90º)，所述φ 2为第二相位差界限值，φ 2∈(270º,360º)；
2）对于电力系统中每个变电站，将通过线路和该变电站直接相连的其它变电站定义为该变电站的一级关联变电站，将通过线路和该变电站的一级关联变电站直接相连的其它变电站定义为该变电站的二级关联变电站，并将该变电站与其各个一级关联变电站之间的母线电压相位差定义为该变电站的一级关联相位差，将该变电站与其各个二级关联变电站之间的母线电压相位差定义为该变电站的二级关联相位差；
实时监测电力系统中每个变电站所有的一级关联相位差和所有的二级关联相位差；
3）对于电力系统中每个变电站，针对该变电站的每个一级关联相位差进行以下判断：
如果该一级关联相位差依次穿越Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ-Ⅳ区或者依次穿越Ⅵ-Ⅴ-Ⅳ-Ⅲ区，则认为电力系统失步，进入步骤4）；
如果该一级关联相位差未依次穿越Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ-Ⅳ区也未依次穿越Ⅵ-Ⅴ-Ⅳ-Ⅲ区，但是该变电站与其所有的通过线路和该一级关联相位差对应的一级关联变电站直接相连的二级关联变电站之间的二级关联相位差中存在有二级关联相位差依次穿越Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ-Ⅳ区或者依次穿越Ⅵ-Ⅴ-Ⅳ-Ⅲ区的，则也认为电力系统失步，进入步骤4）；否则判断电力系统未失步，返回步骤2）；
4）对于电力系统中每个变电站，针对该变电站的每个一级关联相位差进行以下判断：
如果该一级关联相位差依次穿越Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ-Ⅳ区或者依次穿越Ⅵ-Ⅴ-Ⅳ-Ⅲ区，则认为失步振荡中心落在该变电站和该一级关联相位差对应的一级关联变电站之间的线路上；
如果该一级关联相位差未依次穿越Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ-Ⅳ区也未依次穿越Ⅵ-Ⅴ-Ⅳ-Ⅲ区，但是该变电站与其所有的通过线路和该一级关联相位差对应的一级关联变电站直接相连的二级关联变电站之间的二级关联相位差中存在有二级关联相位差依次穿越Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ-Ⅳ区或者依次穿越Ⅵ-Ⅴ-Ⅳ-Ⅲ区的，则认为失步振荡中心落在该一级关联相位差对应的一级关联变电站的母线上。
上述技术方案的进一步特征在于，所述φ 1=45º，所述φ 2=315º 。
本发明的有益效果如下：由于振荡中心落在变电站母线上时，相角差存在突变，且考虑测量时间间隔和噪声扰动等原因，不能简单的通过检测线路两侧电压相角差摆开180°的来识别系统失步。而本发明通过引入相邻变电站母线电压信息，提出一种基于广域母线电压相位的大电网失步振荡中心定位和失步判断方法，利用线路两侧变电站母线电压相位差和广域母线电压相位差信息判断系统是否失步，并定位失步振荡中心所在区域。本发明解决了失步振荡中心落在变电站母线上时系统失步有效识别和振荡中心定位的难题，从而为广域信息在失步解列控中的应用提供了技术支撑。
附图说明
图1为电压相角差判断区划分图。
图2为关联变电站示意图。
图3为本发明方法流程图。
具体实施方式
下面参照附图并结合实例对本发明作进一步详细描述。
图3为本发明方法的流程图。由图3可知，本发明方法主要有以下4个步骤：
步骤一是将母线电压相位差在4个象限内划分为6个区。具体而言，将母线电压相位差在4个象限内划分为6个区，其中0º~φ 1之间为I区，φ 1~90º之间为II区，90º~180º之间为III区，180º~270º之间为IV区，270º~φ 2之间为V区，φ 2~360º之间为VI区。φ 1为第一相位差界限值，φ 1∈(0º,90º)，φ 2为第二相位差界限值，φ 2∈(270º,360º)，可根据实际工程情况而定。得到的划分结果如图1所示。实践中，φ 1的取值常为45º，所述φ 2的取值常为315º 。
步骤二是定义并实时监测线路两侧变电站母线电压相位差。具体而言，对于电力系统中每个变电站，将通过线路和该变电站直接相连的其它变电站定义为该变电站的一级关联变电站，将通过线路和该变电站的一级关联变电站直接相连的其它变电站定义为该变电站的二级关联变电站，并将该变电站与其各个一级关联变电站之间的母线电压相位差定义为该变电站的一级关联相位差，将该变电站与其各个二级关联变电站之间的母线电压相位差定义为该变电站的二级关联相位差；实时监测电力系统中每个变电站所有的一级关联相位差和所有的二级关联相位差。
图2给出了一级关联变电站和二级关联变电站的定义示意。以图2中最左边的变电站A为例，通过线路和变电站A直接相连的变电站B就是变电站A的一级关联变电站，通过线路和变电站B直接相连的变电站C就是变电站A的二级关联变电站。其中，变电站A与变电站B的母线电压相位差就是变电站A的一个一级关联相位差，变电站A与变电站C的母线电压相位差就是变电站A的一个二级关联相位差。
步骤三，对于电力系统中每个变电站，针对该变电站的每个一级关联相位差进行以下判断：
如果该一级关联相位差依次穿越Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ-Ⅳ区或者依次穿越Ⅵ-Ⅴ-Ⅳ-Ⅲ区，则认为电力系统失步，进入步骤四；
如果该一级关联相位差未依次穿越Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ-Ⅳ区也未依次穿越Ⅵ-Ⅴ-Ⅳ-Ⅲ区，但是该变电站与其所有的通过线路和该一级关联相位差对应的一级关联变电站直接相连的二级关联变电站之间的二级关联相位差中存在有二级关联相位差依次穿越Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ-Ⅳ区或者依次穿越Ⅵ-Ⅴ-Ⅳ-Ⅲ区的，则也认为电力系统失步，进入步骤四；否则判断电力系统未失步，返回步骤二。
步骤四，对于电力系统中每个变电站，针对该变电站的每个一级关联相位差进行以下判断：
如果该一级关联相位差依次穿越Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ-Ⅳ区或者依次穿越Ⅵ-Ⅴ-Ⅳ-Ⅲ区，则认为失步振荡中心落在该变电站和该一级关联相位差对应的一级关联变电站之间的线路上；
如果该一级关联相位差未依次穿越Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ-Ⅳ区也未依次穿越Ⅵ-Ⅴ-Ⅳ-Ⅲ区，但是该变电站与其所有的通过线路和该一级关联相位差对应的一级关联变电站直接相连的二级关联变电站之间的二级关联相位差中存在有二级关联相位差依次穿越Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ-Ⅳ区或者依次穿越Ⅵ-Ⅴ-Ⅳ-Ⅲ区的，则认为失步振荡中心落在该一级关联相位差对应的一级关联变电站的母线上。
步骤四判断完成后，输出判断信息，结束本方法。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本发明的。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。
Claims (2)
1.一种基于广域母线信息的电力系统失步判断和失步振荡中心定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将母线电压相位差在4个象限内划分为6个区，其中之间为I区，之间为II区，90°～180°之间为III区，180°～270°之间为IV区，之间为V区，之间为VI区，所述为第一相位差界限值， 所述为第二相位差界限值，
2)对于电力系统中每个变电站，将通过线路和该变电站直接相连的其它变电站定义为该变电站的一级关联变电站，将通过线路和该变电站的一级关联变电站直接相连的其它变电站定义为该变电站的二级关联变电站，并将该变电站与其各个一级关联变电站之间的母线电压相位差定义为该变电站的一级关联相位差，将该变电站与其各个二级关联变电站之间的母线电压相位差定义为该变电站的二级关联相位差；
实时监测电力系统中每个变电站所有的一级关联相位差和所有的二级关联相位差；
3)对于电力系统中每个变电站，针对该变电站的每个一级关联相位差进行以下判断：
如果该一级关联相位差依次穿越Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ-Ⅳ区或者依次穿越Ⅵ-Ⅴ-Ⅳ-Ⅲ区，则认为电力系统失步，进入步骤4)；
如果该一级关联相位差未依次穿越Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ-Ⅳ区也未依次穿越Ⅵ-Ⅴ-Ⅳ-Ⅲ区，但是该变电站与其所有的通过线路和该一级关联相位差对应的一级关联变电站直接相连的二级关联变电站之间的二级关联相位差中存在有二级关联相位差依次穿越Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ-Ⅳ区或者依次穿越Ⅵ-Ⅴ-Ⅳ-Ⅲ区的，则也认为电力系统失步，进入步骤4)；否则判断电力系统未失步，返回步骤2)；
4)对于电力系统中每个变电站，针对该变电站的每个一级关联相位差进行以下判断：
如果该一级关联相位差依次穿越Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ-Ⅳ区或者依次穿越Ⅵ-Ⅴ-Ⅳ-Ⅲ区，则认为失步振荡中心落在该变电站和该一级关联相位差对应的一级关联变电站之间的线路上；
如果该一级关联相位差未依次穿越Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ-Ⅳ区也未依次穿越Ⅵ-Ⅴ-Ⅳ-Ⅲ区，但是该变电站与其所有的通过线路和该一级关联相位差对应的一级关联变电站直接相连的二级关联变电站之间的二级关联相位差中存在有二级关联相位差依次穿越Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ-Ⅳ区或者依次穿越Ⅵ-Ⅴ-Ⅳ-Ⅲ区的，则认为失步振荡中心落在该一级关联相位差对应的一级关联变电站的母线上；
本步骤判断完成后，输出判断信息，结束本方法。
2.根据权利要求1所述的基于广域母线信息的电力系统失步判断和失步振荡中心定位方法，其特征在于，所述所述
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |