CN106300332B - 一种多群失步振荡模式的解列措施配置方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多群失步振荡模式的解列措施配置方法，包括以下步骤：故障扰动条件下对电网失步振荡模式进行仿真计算；对电网失步振荡模式分布向量集进行分群和筛选；对主振荡断面进行分析，得到主振荡断面联络通道线路向量集；对采取解列措施后出现的电网失步振荡模式进行仿真；对采取解列措施后出现的电网失步振荡模式中心分布方位进行分析；选择主振荡断面和次振荡断面的解列顺序。本发明能快速有效的定位多群失步振荡模式在采取解列措施后可能出现的失步振荡中心，并给出多振荡断面的解列措施配置方案，为电网实际运行调度提供了有效应对振荡断面近区机组与两侧机群均失去同步的多群失步振荡模式的解列措施配置的技术途径。

Description

一种多群失步振荡模式的解列措施配置方法

技术领域

本发明涉及一种配置方法，具体涉及一种多群失步振荡模式的解列措施配置方法。

背景技术

《电力系统安全稳定控制技术导则》对电力系统承受大扰动能力的安全稳定标准分成了三级：第一级标准是保持稳定运行和电网的正常供电；第二级标准是保持稳定运行，但允许损失部分负荷；第三级标准是当系统不能保持稳定运行时，必须防止系统崩溃并尽量减少负荷损失。与三级安全稳定标准对应的是包括单一故障、单一严重故障和多重严重故障在内的不同严重程度的三类故障。其中单一严重故障包括：单回线单相永久性故障重合不成功或无故障三相断开不重合、任意母线故障、同杆并架双回线异名两相同时发生单相接地故障重合不成功后双回线三相同时跳开、直流输电线路双极故障。多重严重故障包括：故障时开关拒动、故障时继电保护、自动装置误动或拒动、自动调节装置失灵、多重故障、失去大容量发电厂、其他偶然因素。引发电网失步振荡的基本是多重严重故障。

在电网失步振荡中心分布特性方面，已有研究从两机等值系统出发，指出联络线两端等值电势幅值不等是振荡中心迁移的原因，并在此基础上分析了阻抗不均导致振荡中心迁移的相关规律。更多的研究则集中在解列装置判据改进及其在实际系统中实现相关问题：如提取就地量在失步振荡中的特点构成失步解列判据；利用广域测量系统信息，研究了新的失步解列判据；在实际电网中解列位置和解列时间选择，失步解列装置间相互配合、解列考虑全部保护和控制措施作用以及振荡中心迁移下的电网失步解列策略等。

对于更为复杂的多群振荡，相关研究结合三机系统仿真以及实际系统三频振荡的观测，指出多频振荡，其振荡中心不是一个点，而可能在一定范围内变化，对于某些结构的电力系统存在发生三频异步振荡甚至更多频率的异步振荡。相关研究工作分析了考虑次要失步机群的大区电网失步解列配置方法，指出通过捕捉失步断面电压最低点寻找失步断面联络线方法一般只能将主要失步机群分开，应尽可能对可能成为次要失步模式的机组安装失步解列装置。

从目前研究现状来看，多数研究仍针对两群振荡模式展开，多群振荡的研究，尤其是针对实际电网的多群振荡研究较少。相关研究虽然指出了需要针对可能成为次要失步模式的机组安装失步解列装置，但由于研究仅针对一个特定算例展开，无法给出主振荡断面解列后出现新失步振荡的振荡中心分布特点及应对此种情况的解列措施配置方法，对实际电网的指导意义有待提升。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种多群失步振荡模式的解列措施配置方法，能快速有效的定位多群失步振荡模式在采取解列措施后可能出现的失步振荡中心，并给出多振荡断面的解列措施配置方案。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

本发明提供一种多群失步振荡模式的解列措施配置方法，所述多群失步振荡模式为振荡断面近区机组与两侧机群均失步的振荡模式，其包括主振荡模式和次振荡模式；所述配置方法包括以下步骤：

步骤1：故障扰动条件下对电网失步振荡模式进行仿真计算；

步骤2：基于机组仿真曲线同调性判据对电网失步振荡模式分布向量集进行分群和筛选；

步骤3：确定主振荡模式下的主振荡断面，通过对主振荡断面进行分析，得到主振荡断面联络通道线路向量集；

步骤4：对采取解列措施后出现的电网失步振荡模式进行仿真；

步骤5：采取理论推导原则和经验统计原则对采取解列措施后出现的电网失步振荡模式中心分布方位进行分析；

步骤6：选择主振荡断面和次振荡断面的解列顺序。

所述步骤1中，按照《电力系统安全稳定控制技术导则》对电网失步振荡模式进行遍历搜索计算，形成电网失步振荡模式分布向量集C_origenl，并根据电网失步振荡模式分布向量集C_origenl确定电网失步振荡模式的分布情况。

所述步骤2具体包括以下步骤：

步骤2-1：确定机组仿真曲线同调性判据：

步骤2-2：根据机组仿真曲线同调性判据对电网失步振荡模式分布向量集C_origenl进行分群和筛选，得到多群振荡模式分布向量集C_Multi-group。

所述主振荡模式为多群振荡中所含机组数目最多的两个失步机群对应的振荡模式，主振荡断面为主振荡模式对应的两个失步机群所对应电网之间所有联络通道线路中线路功率及线路两侧母线电压振幅最大的并联线路。

所述步骤3具体包括以下步骤：

步骤3-1：确定多群失步振荡模式分布向量集C_Multi-group中每个多群失步振荡向量元素中各振荡模式失步机群的机组数，选择机组数最多的两个失步机群对应的振荡模式为主振荡模式；

步骤3-2：确定主振荡模式对应的两个失步机群所对应电网的范围以及两个失步机群所对应电网之间所有联络通道线路；

步骤3-3：确定主振荡断面上所有联络通道线路以及联络通道线路之间的串并联关系，得到最大并联通道数k；

步骤3-4：将任一并联通道标记为j，且0＜j≤k，如果并联通道由多条联络通道线路串联组成，设并联通道j中串联的联络通道线路最大数目为l，设并联通道j中任一联络通道线路为j_i，且0＜i≤l，比较并联通道j中所有联络通道线路的有功潮流以及两侧母线电压的振荡幅值，找出并联通道j中两侧母线电压的振荡幅值最大的联络通道线路，记为max-line_j，对所有的并联通道分别进行步骤3-4中的上述操作，得到主振荡断面向量{max-line₁,...,max-line_j,...,max-line_k}，该向量即为主振荡断面对应的联络通道线路；

步骤3-5：计算多群失步振荡模式分布向量集C_Multi-group中每个多群失步振荡元素对应的主振荡断面联络通道线路向量，即可得到主振荡断面联络通道线路向量集。

所述步骤4中，对主振荡断面联络通道线路向量集中的每个主振荡断面联络通道线路向量采取解列措施，得到采取解列措施后出现的电网失步振荡模式分布向量集C_Multi-real。

所述步骤5中，采取解列措施后出现的电网失步振荡模式中心分布方位包括分布方向和分布位置；分别采取理论推导原则和经验统计原则对分布方向和分布位置进行分析。

采取理论推导原则对分布方向进行分析过程如下：

多群失步振荡系统中，设O表示振荡中心，其落在两侧失步振荡机群的联络通道线路MN上，设Z_M表示失步振荡中心到母线M的阻抗，Z_N表示失步振荡中心到母线N的阻抗，表示两群失步振荡系统中母线M侧失步振荡机群的等效端电压，表示两群失步振荡系统中母线N侧失步振荡机群的等效端电压，表示振荡断面近区接入母线M的失步振荡机组G1的端电压，Z_G1表示失步振荡机组G1的阻抗，表示母线M侧失步振荡机群的等效端电压，且有：

多群失步振荡系统中母线M侧失步振荡机群、母线N侧失步振荡机群和失步振荡机组G1均发生失步振荡后，解列装置动作解开联络通道线路MN，如果母线M侧失步振荡机群和失步振荡机组G1发生失步振荡，则此时对应的振荡中心分布方向表示为：

其中，f(δ)表示振荡中心分布方向，δ表示失步振荡机组G1与母线M侧失步振荡机群之间的功角差，k_e表示失步振荡机组G1与母线M侧失步振荡机群的端电压幅值比，且有：

其中E_G1表示失步振荡机组G1的端电压幅值，E′_M表示母线M侧失步振荡机群的等效端电压幅值；

将母线M侧失步振荡机群视为无穷大系统，有：

δ≈0 (5)

于是根据式(1)、(4)、(5)可知：

k_e≈0 (7)

其中，E_M表示母线M侧失步振荡机群的等效端电压幅值，E_N表示母线N侧失步振荡机群的等效端电压幅值；

根据式(6)和(7)可知f(δ)≈0，表明母线M侧失步振荡机群和母线N侧失步振荡机群解列后，如果失步振荡机组G1相对母线M侧失步振荡机群发生失步振荡，则此时对应的振荡中心出现在接近失步振荡机组G1的方向。

采取经验统计原则对分布位置进行分析过程如下：

多群振荡模式下，对主振荡断面采取解列措施后，若失步振荡机组G1发生失步振荡，判断此时对应的振荡中心是否落在失步振荡机组G1的升压变压器上，如果未落在失步振荡机组G1的升压变压器上，则以失步振荡机组G1的升压变压器为起点向母线M侧失步振荡机群变化。

采取理论推导原则和经验统计原则对采取解列措施后出现的电网失步振荡模式中心分布方位中的分布方向和分布位置进行分析过程如下：

对失步振荡机组G1的升压变变压器进行仿真设置和仿真计算，观察解列装置是否动作，如果解列装置动作，则解开失步振荡机组G1，则采取解列措施后出现的电网失步振荡木事中心分布方位得以确定；如果解列装置未动作，则以失步振荡机组G1的升压变压器为起点向母线M侧失步振荡机群变化，继续选择联络通道线路进行循环，最终得到采取解列措施后出现的电网失步振荡中心分布方位。

所述步骤6中，主振荡断面和次振荡断面之间按照先主后次的顺序进行解列，并根据采取解列措施后出现的电网失步振荡模式中心分布方位解列次振荡断面。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明提供一种多群失步振荡模式的解列措施配置方法，能快速有效的定位多群失步振荡模式在采取解列措施后可能出现的失步振荡中心，并给出多振荡断面的解列措施配置方案，为电网实际运行调度提供了有效应对振荡断面近区机组与两侧机群均失去同步的多群失步振荡模式的解列措施配置的技术途径。

附图说明

图1是多群失步振荡模式的解列措施配置方法流程图；

图2是本发明实施例中多群失步振荡系统示意图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1，本发明提供一种多群失步振荡模式的解列措施配置方法，所述多群失步振荡模式为振荡断面近区机组与两侧机群均失步的振荡模式，其包括主振荡模式和次振荡模式；所述配置方法包括以下步骤：

步骤1：故障扰动条件下对电网失步振荡模式进行仿真计算；

步骤2：基于机组仿真曲线同调性判据对电网失步振荡模式分布向量集进行分群和筛选；

步骤3：确定主振荡模式下的主振荡断面，通过对主振荡断面进行分析，得到主振荡断面联络通道线路向量集；

步骤4：对采取解列措施后出现的电网失步振荡模式进行仿真；

步骤5：采取理论推导原则和经验统计原则对采取解列措施后出现的电网失步振荡模式中心分布方位进行分析；

步骤6：选择主振荡断面和次振荡断面的解列顺序。

所述步骤1中，按照《电力系统安全稳定控制技术导则》对电网失步振荡模式进行遍历搜索计算，形成电网失步振荡模式分布向量集C_origenl，并根据电网失步振荡模式分布向量集C_origenl确定电网失步振荡模式的分布情况。

所述步骤2具体包括以下步骤：

步骤2-1：确定机组仿真曲线同调性判据：

步骤2-2：根据机组仿真曲线同调性判据对电网失步振荡模式分布向量集C_origenl进行分群和筛选，得到多群振荡模式分布向量集C_Multi-group。

所述主振荡模式为多群振荡中所含机组数目最多的两个失步机群对应的振荡模式，主振荡断面为主振荡模式对应的两个失步机群所对应电网之间所有联络通道线路中线路功率及线路两侧母线电压振幅最大的并联线路。

所述步骤3具体包括以下步骤：

步骤3-1：确定多群失步振荡模式分布向量集C_Multi-group中每个多群失步振荡向量元素中各振荡模式失步机群的机组数，选择机组数最多的两个失步机群对应的振荡模式为主振荡模式；

步骤3-2：确定主振荡模式对应的两个失步机群所对应电网的范围以及两个失步机群所对应电网之间所有联络通道线路；

步骤3-3：确定主振荡断面上所有联络通道线路以及联络通道线路之间的串并联关系，得到最大并联通道数k；

步骤3-4：将任一并联通道标记为j，且0＜j≤k，如果并联通道由多条联络通道线路串联组成，设并联通道j中串联的联络通道线路最大数目为l，设并联通道j中任一联络通道线路为j_i，且0＜i≤l，比较并联通道j中所有联络通道线路的有功潮流以及两侧母线电压的振荡幅值，找出并联通道j中两侧母线电压的振荡幅值最大的联络通道线路，记为max-line_j，对所有的并联通道分别进行步骤3-4中的上述操作，得到主振荡断面向量{max-line₁,...,max-line_j,...,max-line_k}，该向量即为主振荡断面对应的联络通道线路；

步骤3-5：计算多群失步振荡模式分布向量集C_Multi-group中每个多群失步振荡元素对应的主振荡断面联络通道线路向量，即可得到主振荡断面联络通道线路向量集。

所述步骤4中，对主振荡断面联络通道线路向量集中的每个主振荡断面联络通道线路向量采取解列措施，得到采取解列措施后出现的电网失步振荡模式分布向量集C_Multi-real。

所述步骤5中，采取解列措施后出现的电网失步振荡模式中心分布方位包括分布方向和分布位置；分别采取理论推导原则和经验统计原则对分布方向和分布位置进行分析。

采取理论推导原则对分布方向进行分析过程如下：

如图2，多群失步振荡系统中，设O表示振荡中心，其落在两侧失步振荡机群的联络通道线路MN上，设Z_M表示失步振荡中心到母线M的阻抗，Z_N表示失步振荡中心到母线N的阻抗，表示两群失步振荡系统中母线M侧失步振荡机群的等效端电压，表示两群失步振荡系统中母线N侧失步振荡机群的等效端电压，表示振荡断面近区接入母线M的失步振荡机组G1的端电压，Z_G1表示失步振荡机组G1的阻抗，表示母线M侧失步振荡机群的等效端电压，且有：

多群失步振荡系统中母线M侧失步振荡机群、母线N侧失步振荡机群和失步振荡机组G1均发生失步振荡后，解列装置动作解开联络通道线路MN，如果母线M侧失步振荡机群和失步振荡机组G1发生失步振荡，则此时对应的振荡中心分布方向表示为：

其中，f(δ)表示振荡中心分布方向，δ表示失步振荡机组G1与母线M侧失步振荡机群之间的功角差，k_e表示失步振荡机组G1与母线M侧失步振荡机群的端电压幅值比，且有：

其中E_G1表示失步振荡机组G1的端电压幅值，E′_M表示母线M侧失步振荡机群的等效端电压幅值；

将母线M侧失步振荡机群视为无穷大系统，有：

δ≈0 (5)

于是根据式(1)、(4)、(5)可知：

k_e≈0 (7)

其中，E_M表示母线M侧失步振荡机群的等效端电压幅值，E_N表示母线N侧失步振荡机群的等效端电压幅值；

根据式(6)和(7)可知f(δ)≈0，表明母线M侧失步振荡机群和母线N侧失步振荡机群解列后，如果失步振荡机组G1相对母线M侧失步振荡机群发生失步振荡，则此时对应的振荡中心出现在接近失步振荡机组G1的方向。

采取经验统计原则对分布位置进行分析过程如下：

多群振荡模式下，对主振荡断面采取解列措施后，若失步振荡机组G1发生失步振荡，判断此时对应的振荡中心是否落在失步振荡机组G1的升压变压器上，如果未落在失步振荡机组G1的升压变压器上，则以失步振荡机组G1的升压变压器为起点向母线M侧失步振荡机群变化。

采取理论推导原则和经验统计原则对采取解列措施后出现的电网失步振荡模式中心分布方位中的分布方向和分布位置进行分析过程如下：

对失步振荡机组G1的升压变变压器进行仿真设置和仿真计算，观察解列装置是否动作，如果解列装置动作，则解开失步振荡机组G1，则采取解列措施后出现的电网失步振荡木事中心分布方位得以确定；如果解列装置未动作，则以失步振荡机组G1的升压变压器为起点向母线M侧失步振荡机群变化，继续选择联络通道线路进行循环，最终得到采取解列措施后出现的电网失步振荡中心分布方位。

所述步骤6中，主振荡断面和次振荡断面之间按照先主后次的顺序进行解列，并根据采取解列措施后出现的电网失步振荡模式中心分布方位解列次振荡断面。

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，所属领域的普通技术人员参照上述实施例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，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (6)

1.一种多群失步振荡模式的解列措施配置方法，其特征在于：所述多群失步振荡模式为振荡断面近区机组与两侧机群均失步的振荡模式，其包括主振荡模式和次振荡模式；所述配置方法包括以下步骤：

步骤1：故障扰动条件下对电网失步振荡模式进行仿真计算；

步骤2：基于机组仿真曲线同调性判据对电网失步振荡模式分布向量集进行分群和筛选；

步骤3：确定主振荡模式下的主振荡断面，通过对主振荡断面进行分析，得到主振荡断面联络通道线路向量集；

步骤4：对采取解列措施后出现的电网失步振荡模式进行仿真；

步骤5：采取理论推导原则和经验统计原则对采取解列措施后出现的电网失步振荡模式中心分布方位进行分析；

步骤6：选择主振荡断面和次振荡断面的解列顺序；

所述步骤3具体包括以下步骤：

步骤3-1：确定多群失步振荡模式分布向量集C_Multi-group中每个多群失步振荡向量元素中各振荡模式失步机群的机组数，选择机组数最多的两个失步机群对应的振荡模式为主振荡模式；

步骤3-2：确定主振荡模式对应的两个失步机群所对应电网的范围以及两个失步机群所对应电网之间所有联络通道线路；

步骤3-3：确定主振荡断面上所有联络通道线路以及联络通道线路之间的串并联关系，得到最大并联通道数k；

步骤3-4：将任一并联通道标记为j，且0＜j≤k，如果并联通道由多条联络通道线路串联组成，设并联通道j中串联的联络通道线路最大数目为l，设并联通道j中任一联络通道线路为j_i，且0＜i≤l，比较并联通道j中所有联络通道线路的有功潮流以及两侧母线电压的振荡幅值，找出并联通道j中两侧母线电压的振荡幅值最大的联络通道线路，记为max-line_j，对所有的并联通道分别进行步骤3-4中的上述操作，得到主振荡断面向量{max-line₁,...,max-line_j,...,max-line_k}，该向量即为主振荡断面对应的联络通道线路；

步骤3-5：计算多群失步振荡模式分布向量集C_Multi-group中每个多群失步振荡元素对应的主振荡断面联络通道线路向量，即可得到主振荡断面联络通道线路向量集；

所述步骤5中，采取解列措施后出现的电网失步振荡模式中心分布方位包括分布方向和分布位置；分别采取理论推导原则和经验统计原则对分布方向和分布位置进行分析；

采取理论推导原则对分布方向进行分析过程如下：

多群失步振荡系统中，设O表示振荡中心，其落在两侧失步振荡机群的联络通道线路MN上，设Z_M表示失步振荡中心到母线M的阻抗，Z_N表示失步振荡中心到母线N的阻抗，表示两群失步振荡系统中母线M侧失步振荡机群的等效端电压，表示两群失步振荡系统中母线N侧失步振荡机群的等效端电压，表示振荡断面近区接入母线M的失步振荡机组G1的端电压，Z_G1表示失步振荡机组G1的阻抗，表示母线M侧失步振荡机群的等效端电压，且有：

多群失步振荡系统中母线M侧失步振荡机群、母线N侧失步振荡机群和失步振荡机组G1均发生失步振荡后，解列装置动作解开联络通道线路MN，如果母线M侧失步振荡机群和失步振荡机组G1发生失步振荡，则此时对应的振荡中心分布方向表示为：

其中，f(δ)表示振荡中心分布方向，δ表示失步振荡机组G1与母线M侧失步振荡机群之间的功角差，k_e表示失步振荡机组G1与母线M侧失步振荡机群的端电压幅值比，且有：

其中E_G1表示失步振荡机组G1的端电压幅值，E′_M表示母线M侧失步振荡机群的等效端电压幅值；

将母线M侧失步振荡机群视为无穷大系统，有：

δ≈0 (5)

于是根据式(1)、(4)、(5)可知：

k_e≈0 (7)

其中，E_M表示母线M侧失步振荡机群的等效端电压幅值，E_N表示母线N侧失步振荡机群的等效端电压幅值；

根据式(6)和(7)可知f(δ)≈0，表明母线M侧失步振荡机群和母线N侧失步振荡机群解列后，如果失步振荡机组G1相对母线M侧失步振荡机群发生失步振荡，则此时对应的振荡中心出现在接近失步振荡机组G1的方向；

采取经验统计原则对分布位置进行分析过程如下：

多群振荡模式下，对主振荡断面采取解列措施后，若失步振荡机组G1发生失步振荡，判断此时对应的振荡中心是否落在失步振荡机组G1的升压变压器上，如果未落在失步振荡机组G1的升压变压器上，则以失步振荡机组G1的升压变压器为起点向母线M侧失步振荡机群变化；

采取理论推导原则和经验统计原则对采取解列措施后出现的电网失步振荡模式中心分布方位中的分布方向和分布位置进行分析过程如下：

对失步振荡机组G1的升压变压器进行仿真设置和仿真计算，观察解列装置是否动作，如果解列装置动作，则解开失步振荡机组G1，则采取解列措施后出现的电网失步振荡中心分布方位得以确定；如果解列装置未动作，则以失步振荡机组G1的升压变压器为起点向母线M侧失步振荡机群变化，继续选择联络通道线路进行循环，最终得到采取解列措施后出现的电网失步振荡中心分布方位。

2.根据权利要求1所述的多群失步振荡模式的解列措施配置方法，其特征在于：所述步骤1中，按照《电力系统安全稳定控制技术导则》对电网失步振荡模式进行遍历搜索计算，形成电网失步振荡模式分布向量集C_origenl，并根据电网失步振荡模式分布向量集C_origenl确定电网失步振荡模式的分布情况。

3.根据权利要求2所述的多群失步振荡模式的解列措施配置方法，其特征在于：所述步骤2具体包括以下步骤：

步骤2-1：确定机组仿真曲线同调性判据：

步骤2-2：根据机组仿真曲线同调性判据对电网失步振荡模式分布向量集C_origenl进行分群和筛选，得到多群振荡模式分布向量集C_Multi-group。

4.根据权利要求1所述的多群失步振荡模式的解列措施配置方法，其特征在于：所述主振荡模式为多群振荡中所含机组数目最多的两个失步机群对应的振荡模式，主振荡断面为主振荡模式对应的两个失步机群所对应电网之间所有联络通道线路中线路功率及线路两侧母线电压振幅最大的并联线路。

5.根据权利要求1所述的多群失步振荡模式的解列措施配置方法，其特征在于：所述步骤4中，对主振荡断面联络通道线路向量集中的每个主振荡断面联络通道线路向量采取解列措施，得到采取解列措施后出现的电网失步振荡模式分布向量集C_Multi-real。

6.根据权利要求1所述的多群失步振荡模式的解列措施配置方法，其特征在于：所述步骤6中，主振荡断面和次振荡断面之间按照先主后次的顺序进行解列，并根据采取解列措施后出现的电网失步振荡模式中心分布方位解列次振荡断面。