CN106300255B - 一种基于失步振荡特征集合的广域后备失步解列判断方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于失步振荡特征集合的广域后备失步解列判断方法，其包括：(1)基于失步振荡特征集合的失步解列判据应用对象分析；(2)基于失步振荡特征集合的失步解列判据应用目标分析；(3)基于失步振荡特征集合的失步解列判据适用范围分析；(4)基于失步振荡特征集合的失步解列判据对失步振荡集合的特征提取；(5)得到基于失步振荡特征集合的广域后备失步解列判据。本发明有效的应对失步振荡中心落在电网非预设解列位置的失步振荡情况。实现了电力系统安全稳定导则中三道防线对失步解列措施的三个要求，弥补了现有基于就地量解列措施的不足之处。

Description

一种基于失步振荡特征集合的广域后备失步解列判断方法

技术领域

本发明涉及一种解列判据，具体涉及一种基于失步振荡特征集合的广域后备失步解列判断方法。

背景技术

失步解列属于第三道防线，而相关导则对第三道防线措施的要求是：当电力系统发生失步振荡、频率异常、电压异常等事故时采取解列、切负荷、切机等控制措施，防止系统崩溃。由于没有像第二道防线措施那样规定预先考虑的故障形式，这表明凡是多重故障、预想之外的事故导致系统失去同步或频率、电压异常，均应由第三道防线措施控制。为达到上述要求，具体到失步解列而言，应具备以下特点：(1)响应于除预想之外事故的一切事故所引发的失步振荡，即该措施对故障形式有全面的适应性；(2)不响应于具体故障形式，则说明该措施应由电网参数变化触发；(3)只要是电网发生失步振荡，均应由该措施应对，即该措施对振荡位置、具体解列位置应无限制。

目前现有失步解列控制方案一般按如下步骤进行：(a)根据电网近期的运行方式，选取可能的严重事故类型，进行暂态稳定破坏的分析计算；(b)寻找振荡中心的位置及可能的变化，确定电网存在的失步断面；(c)在失步断面单侧及双侧的适当变电站配置失步解列装置；(d)对同一断面的不同厂站所安装的解列装置，应根据装置原理和解列对象，确定动作顺序及协调配合的具体方法。此外，失步解列控制系统可以利用就地量进行判别，也可利用多个厂站的相关信息，综合判断系统失步及振荡中心的位置，确定解列策略。

根据上述内容不难看出在满足相关导则的要求方面，现有失步解列配置方法在以下三个方面，仍存在重大缺陷：

(1)扰动设置，目前是根据故障发生的概率或其它一些原则，选取可能的严重事故类型，进行计算，这本质上仍属于故障形式的有限举例分析，难以满足解列措施对故障形式的全面适应性要求；

(2)监测信息来源，现有失步解列多数情况仍是利用就地量进行判别，也可利用多个厂站的相关信息，但上述两类信息源之间如何协调未涉及，因此从观测角度来看，现有失步解列仍基本属于局部观测，因此多数情况下仍由局部电网参数变化触发；

(3)措施配置位置，现有措施配置位置仍是基于所列举的故障形式及对应的振荡中心，在相关失步断面单侧及双侧的适当变电站配置失步解列装置；由于扰动设置的有限性，因此措施配置位置也仍是属于局部的有限配置。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于失步振荡特征集合的广域后备失步解列判断方法。本发明有效的应对失步振荡中心落在电网非预设解列位置的失步振荡情况。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

一种基于失步振荡特征集合的广域后备失步解列判断方法，其包括如下步骤：

(1)基于失步振荡特征集合的失步解列判据应用对象分析；

(2)基于失步振荡特征集合的失步解列判据应用目标分析；

(3)基于失步振荡特征集合的失步解列判据适用范围分析；

(4)基于失步振荡特征集合的失步解列判据对失步振荡集合的特征提取；

(5)得到基于失步振荡特征集合的广域后备失步解列判据。

优选的，所述步骤(1)中，所述的应用对象以集合A表示，按振荡中心位置将所述集合A分解为振荡中心落在预想位置之内的失步振荡集合M和落在预想位置之外的失步振荡集合N，则结合A公式为：

A＝M∪N (1)。

优选的，所述集合N包括故障过程长的失步振荡集合N_L(t_set)和故障过程短的失步振荡集合N_S(t_set)，则集合A公式为：

A＝M∪N_L(t_set)∪N_S(t_set) (2)

其中t_set为故障过程长短划分时间，根据具体情况而定。

优选的，所述步骤(2)中，所述应用目标包括如下：

(a)响应于除预想之外的一切事故所引发的失步振荡，即该措施对故障形式有全面的适应性；

(b)不响应于具体故障形式，即该措施应由电网参数变化触发；

(c)只要是电网发生失步振荡，均应由该措施应对，即该措施对振荡位置、具体解列位置无限制。

优选的，所述步骤(4)中，所述失步振荡集合同时满足以下特征：

(I)电网存在多个元件开断的情况；

(II)电网存在两个以上的同调机群；

(III)在较长的时间内电网预设的解列装置未动作。

优选的，所述步骤(5)中，所述广域后备失步解列判据计算公式如下：

P＝P_E∩P_G∩P_O (3)

式中，P为广域后备失步解列判据，当P＝1时，启动基于失步振荡特征集合的广域后备失步解列措施，当P＝0时，则将其闭锁；P_E、P_G和P_O分别为一次元件开断数子判据、同调机群数子判据和预设解列装置动作数子判据，有

其中k为预设的元件开断重数，T_delay为预设的延时。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明提出的一种基于失步振荡特征集合的广域后备失步解列判断方法有效的应对失步振荡中心落在电网非预设解列位置的失步振荡情况。实现了电力系统安全稳定导则中三道防线对失步解列措施的三个要求，即与具体故障形式无关、引入电网全局观测以及实现电网全范围可动作。弥补了现有基于就地量解列措施的不足之处。

附图说明

图1是本发明提出的一种基于失步振荡特征集合的广域后备失步解列判断方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

一种基于失步振荡特征集合的广域后备失步解列判断方法的目标是要解决现有基于就地量解列措施无法应对失步振荡中心落在电网非预设解列位置的失步振荡情况。为此，所提的判据需要满足电力系统安全稳定导则中三道防线对失步解列措施的三个要求，即与具体故障形式无关、引入电网全局观测以及实现电网全范围可动作。本发明从上述目标和要求出发提出了一种基于失步振荡特征集合的广域后备失步解列判断方法：

首先基于电网故障导致的电网失步振荡集特征描述思路，采用集合论相关描述工具，将电网失步振荡集降阶、简化为若干特征子集；明确基于失步振荡特征集合的失步解列判据的具体应用失步振荡对象子集；在此基础上开展所提失步解列判据应用目标和适用范围分析，提取判据所需满足的相关外延要求；基于所提取的判据外延要求，针对具体应用的失步振荡对象子集，提取研究对象在电网中发生时的一般特征，基于所提取特征，提出了包含一次元件开断数子判据、同调机群数子判据、预设解列装置动作数子判据在内的完整的复合广域后备失步解列判据。

如图1所示，具体步骤如下：

1、基于失步振荡特征集合的失步解列判据应用对象分析

电网扰动可能导致失步振荡，如将电网由扰动引发的失步振荡以集合A表示，因为A为所有失步振荡的全集，基于电网仿真和实际故障统计情况可知，按振荡中心位置可将A分解为振荡中心落在了预想位置的失步振荡集M和落在了预想位置外的失步振荡集N，则

A＝M∪N (1)

集合N中大部分的情况都类似“7.1”事故的情况，振荡中心要落在非预想位置，通常需要一系列的连锁开断，形成了电网新的薄弱断面，这个过程时间间隔比较长，通常至少需要几十秒至数分钟，进一步可以将集合N分解为故障过程较长的失步振荡集N_L(t_set)和故障过程较短的失步振荡集N_S(t_set)，则有

A＝M∪N_L(t_set)∪N_S(t_set) (2)

其中t_set为故障过程长短划分时间，可根据具体情况自行选择。

失步解列需要应对的为集合A中的所有元素，基于失步振荡特征集合得到式(2)后，则需要应对的失步振荡集合可分解为3个子集，其中集合M为常规解列措施能够解决的，无需考虑；N_S(t_set)在仿真和电网实际运行中也基本未见报道，可以认为其发生概率极小，且无相关特征可抽取，暂不考虑。因此现有失步解列无法应对，需要在本发明判据着重解决的失步振荡集即为N_L(t_set)。

2、基于失步振荡特征集合的失步解列判据应用目标分析

失步解列属于第三道防线，而《电力系统安全稳定导则》对第三道防线措施的要求是：当电力系统发生失步振荡、频率异常、电压异常等事故时采取解列、切负荷、切机等控制措施，防止系统崩溃。由于没有像第二道防线措施那样规定预先考虑的故障形式，这表明凡是多重故障、预想之外的事故导致系统失去同步或频率、电压异常，均应由第三道防线措施控制。为达到上述要求，具体到失步解列而言，应具备以下特点：

(1)响应于除预想之外事故的一切事故所引发的失步振荡，即该措施对故障形式有全面的适应性；

(2)不响应于具体故障形式，则说明该措施应由电网参数变化触发；

(3)只要是电网发生失步振荡，均应由该措施应对，即该措施对振荡位置、具体解列位置应无限制。

所提的失步解列判据要能有效应对N_L(t_set)则必须要满足三个要求，即与具体故障形式无关、引入电网全局观测以及实现电网全范围可动作。

3、基于失步振荡特征集合的失步解列判据适用范围分析

借鉴保护中主保护和后备保护的思路，应对失步振荡集M的常规解列措施通常反映于就地信息，动作较为可靠、迅速，且应对的失步振荡模式有一定的发生概率，可以视为主失步解列判据。

本文提出的基于失步振荡特征集合的失步解列判据主要应对的失步振荡集为N_L(t_set)。与振荡中心落在预想位置的失步振荡集M比较，N_L(t_set)中的振荡模式具有所需故障形式复杂，故障重数高，发生概率较小；故障过程时间较长；振荡中心位置可任意分布。因此该失步解列判据延时可以适当增加，以保证其与主失步振荡判据的配合关系，同时引入电网全局信息、并将其动作信息全网发送，以实现其动作范围的全网覆盖。相比于主失步解列判据，基于失步振荡特征集合的失步解列判据延时增加，保护范围增大，可视为后备失步解列判据。

4、基于失步振荡特征集合的失步解列判据应对失步振荡集的特征提取

根据技术方案具体步骤2中所要求的判据必须与故障形式无关，因此具体判据的设定需要充分提取N_L(t_set)中任意失步振荡在电网中发生时的特征。当较为复杂的多重或连锁故障持续一段时间，导致在电网的非预想位置出现失步振荡，此时一定同时满足以下三个特征：

(1)电网存在多个元件开断的情况；

(2)电网存在两个以上的同调机群；

(3)在较长的时间内电网预设的解列装置未动作。

同调机群是动态响应行为相似的发电机的集合。

5、包含一次元件开断数子判据、同调机群数子判据、预设解列装置动作数子判据在内的复合广域后备失步解列判据

根据技术方案具体步骤4中失步振荡集的特征提取，可以得到基于失步振荡特征集合的广域后备失步解列具体判据P

P＝P_E∩P_G∩P_O (3)

当P＝1时，启动基于失步振荡特征集合的广域后备失步解列措施，当P＝0时，则将其闭锁。P_E、P_G和P_O分别为一次元件开断数子判据、同调机群数子判据和预设解列装置动作数子判据，有

其中k为预设的元件开断重数，T_delay为预设的延时，具体应用时，可根据实际电网情况和需要自行设定。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种基于失步振荡特征集合的广域后备失步解列判断方法，其特征在于，其包括如下步骤：

(1)基于失步振荡特征集合的失步解列判据应用对象分析；

(2)基于失步振荡特征集合的失步解列判据应用目标分析；

(3)基于失步振荡特征集合的失步解列判据适用范围分析；

(4)基于失步振荡特征集合的失步解列判据对失步振荡集合的特征提取；

(5)得到基于失步振荡特征集合的广域后备失步解列判据；

所述步骤(4)中，所述失步振荡集合同时满足以下特征：

(I)电网存在多个元件开断的情况；

(II)电网存在两个以上的同调机群；

(III)在预设时间范围内电网预设的解列装置未动作；

所述步骤(5)中，所述广域后备失步解列判据计算公式如下：

P＝P_E∩P_G∩P_O (3)

式中，P为广域后备失步解列判据，当P＝1时，启动基于失步振荡特征集合的广域后备失步解列措施，当P＝0时，则将其闭锁；P_E、P_G和P_O分别为一次元件开断数子判据、同调机群数子判据和预设解列装置动作数子判据：

其中k为预设的元件开断重数，T_delay为预设的延时。

2.根据权利要求1所述的一种基于失步振荡特征集合的广域后备失步解列判断方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述的应用对象以集合A表示，按振荡中心位置将所述集合A分解为振荡中心落在预想位置之内的失步振荡集合M和落在预想位置之外的失步振荡集合N，则集合A公式为：

A＝M∪N (1)。

3.根据权利要求2所述的一种基于失步振荡特征集合的广域后备失步解列判断方法，其特征在于，所述集合N包括故障过程长的失步振荡集合N_L(t_set)和故障过程短的失步振荡集合N_S(t_set)，则集合A公式为：

A＝M∪N_L(t_set)∪N_S(t_set) (2)

其中t_set为故障过程长短划分时间，根据具体情况而定。

4.根据权利要求1所述的一种基于失步振荡特征集合的广域后备失步解列判断方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述应用目标包括如下：

(a)响应于除预想之外的一切事故所引发的失步振荡，即该措施对故障形式有全面的适应性；

(b)不响应于具体故障形式，即该措施应由电网参数变化触发；

(c)只要是电网发生失步振荡，均应由该措施应对，即该措施对振荡位置、具体解列位置无限制。