CN109787215B - 一种电力系统失步解列断面搜索方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种电力系统失步解列断面搜索方法及系统，包括：根据线路首、末端电压，计算线路的沿线电压；根据所述线路的沿线电压判断振荡中心是否落在线路上；当所述线路的沿线电压大于线路首、末端的相位差临界值且振荡中心落在线路上时，则所述线路为失步解列断面。本方法提供的技术方案，利用线路相位差同趋性变化特征可以有效搜索系统振荡中心所在断面，且不受系统运行方式和故障形式的影响，能够准确抓住振荡中心，并具有计算量小、速度快、适应性强等优点。

Description

一种电力系统失步解列断面搜索方法及系统

技术领域

本发明涉及电力系统领域，具体涉及一种电力系统失步解列断面搜索方法及系统。

背景技术

大电网运行实践表明，电力系统可能出现一些事先很难预料的由多种因素导致的复杂故障，并有可能引起不同发电机群之间失去同步运行。在这种情况下，如果不能快速搜索到失步解列断面就不能快速实现失步发电机组的解列，则可能会导致事故的扩大，甚至会引发系统大面积停电事故的发生。近年来，多个国家发生了由相继开断演化为大停电的事故，其主要原因之一是第三道防线配置不当。这些事故发生的概率虽小，但一旦发生则将产生巨大的经济损失和严重的社会后果。随着电网规模的扩大和内外部联系的加强，原有电网的安全稳定特性变得越来越复杂，如果区域电网内部的故障处理不当，也很可能给外部电网带来安全稳定隐患。

失步解列作为第三道防线的重要防御措施，对于防止系统崩溃具有重要意义。传统失步解列装置依赖振荡中心的判别，无法适应多变的运行方式和复杂的失稳模式。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的上述不足，本发明提供一种电力系统失步解列断面搜索方法及系统。

本发明提供的技术方案是：一种电力系统失步解列断面搜索方法，包括：

根据线路首、末端电压，计算线路的沿线电压；

根据所述线路的沿线电压判断振荡中心是否落在线路上；

当所述线路的沿线电压大于线路首、末端的相位差临界值且振荡中心落在线路上时，则所述线路为失步解列断面。

优选的，所述根据线路首、末端电压，计算线路的沿线电压并判断振荡中心是否落在线路上之前，还包括：

根据线路首、末端的相位差对线路进行预筛选。

优选的，所述根据线路首、末端的相位差对线路进行预筛选，包括：

判断线路首、末端的相位差是否大于相位差阈值；

对于大于相位差阈值的线路，则记录所述线路的相关信息。

优选的，所述相位差阈值为50°。

优选的，所述记录所述线路的相关信息，包括：

线路名称以及线路的电压、电流和相位。

优选的，根据线路首、末端电压，通过下式计算所述线路的沿线电压：

式中：U_x：距线路首端位置x％处的电压；U₁：线路首端处电压；U₂：线路末端处电压。

优选的，所述根据所述线路的沿线电压判断振荡中心是否落在线路上，包括：

判断所述线路的沿线电压是否在线路首、末端电压之间；

若在线路首末端电压之间且不等于线路首末端电压，则振荡中心落在所述线路上；否则振荡中心没有落在所述线路上。

优选的，所述相位差临界值为90°。

基于同一发明构思，本发明还提供了一种电力系统失步解列断面搜索系统，所述系统包括：

计算模块：用于根据线路首、末端电压，计算线路的沿线电压；

判断模块：用于根据所述线路的沿线电压判断振荡中心是否落在线路上；

结果模块：用于当所述线路的沿线电压大于线路首、末端的相位差临界值且振荡中心落在线路上时，则所述线路为失步解列断面；所述相位差临界值为90°。

优选的，所述系统还包括：

筛选模块：用于根据线路首、末端的相位差对线路进行预筛选。

优选的，所述筛选模块包括：

筛选单元：用于判断线路首、末端的相位差是否大于相位差阈值；所述相位差阈值为50°；

记录单元：用于对于大于相位差阈值的线路，则记录所述线路的相关信息，所述相关信息包括：线路名称以及线路的电压、电流和相位。

优选的，所述计算模块包括：

计算单元：用于根据线路首、末端电压，通过下式计算所述线路的沿线电压：

式中：U_x：距线路首端位置x％处的电压；U₁：线路首端处电压；U₂：线路末端处电压。

优选的，所述结果模块包括：

判断单元：用于判断所述线路的沿线电压是否在线路首、末端电压之间；

结果单元：用于若在线路首末端电压之间且不等于线路首末端电压，则振荡中心落在所述线路上；否则振荡中心没有落在所述线路上。

与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：

本发明提供的技术方案，利用线路相位差同趋性变化特征可以有效搜索系统振荡中心所在断面，且不受系统运行方式和故障形式的影响，能够准确抓住振荡中心，消除系统大机群振荡，实现了减少计算量、提升计算速度并且提高适应性的效果。

本发明提供的技术方案，适应多变的运行方式和复杂的失稳模式，依托广域响应信息，利用线路两端相位差同趋性变化特征，实时搜索系统解列断面。

附图说明

图1为本发明的失步解列断面搜索方法结构图；

图2为本实施例中的失步解列断面搜索方法流程图；

图3为本发明的线路电压计算图；

图4为本发明的等值功角曲线图；

图5为本实施例中的重庆500kV线路两端相位差曲线图；

图6为本实施例中的万县-九盘-龙泉线路沿线电压最低点位置与对应电压图；

图7为本实施例中的隆盛-张家坝-恩施线路沿线电压最低点位置与对应电压图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合说明书附图和实例对本发明的内容做进一步的说明。

针对电力系统失步振荡的问题，考虑电网机群功角失稳过程中电气线路两端相位差的变化趋势，本发明提出了一种电力系统失步解列断面搜索方法及系统。

基于双机等值系统，本实施例通过理论推导出，当系统发生失步振荡时，对于振荡中心没有落在的线路上，其线路两端的相位差随着两机群摆开到一定程度后开始减小；而对于振荡中心落在的断面线路，其线路两端的相位差会一直增大到90°以上。考虑系统失稳时这种线路相位差同趋性，本发明设计了系统解列断面实时搜索方法。

图1为本实施例提供的失步解列断面搜索方法的结构图，具体包括以下步骤：

根据线路首、末端电压，计算线路的沿线电压；

根据所述线路的沿线电压判断振荡中心是否落在线路上；

当所述线路的沿线电压大于线路首、末端的相位差临界值且振荡中心落在线路上时，则所述线路为失步解列断面。

如图2所示，为本实施例的步骤流程图，由本地装置进行采集线路电压、电流和相位数据，根据线路首、末端的相位差对线路进行预筛选；判断线路首、末端的相位差是否大于相位差阈值；相位差阈值为50°；

对于大于相位差阈值的线路，此时，上传该线路的数据到中心监控系统；

如图3所示，线路的沿线电压按下式计算：

式中：U_x：距线路首端位置x％处的电压；U₁：线路首端处电压；U₂：线路末端处电压。

当振荡中心落在所述线路上且所述线路相位差大于90°时，记录所述线路；

振荡中心落在所述线路上包括：判断得到的U_x值是否在线路首末端电压之间，若U_x值在线路首末端电压之间且不等于线路首末端电压，则振荡中心落在所述线路上；否则振荡中心没有落在所述线路上。

判断振荡中心所在的断面L_split为：。

l{Δδ_i＞90°&振荡中心落在线路上}∈L_split

式中：Δδ_i表示线路i的功角摆开度数；所述线路的集合构成失步解列断面。

基于统一构思，本实施例还提供了一种电力系统失步解列断面搜索系统，包括：

计算模块：用于根据线路首、末端电压，计算线路的沿线电压；

判断模块：用于根据所述线路的沿线电压判断振荡中心是否落在线路上；

结果模块：用于当所述线路的沿线电压大于线路首、末端的相位差临界值且振荡中心落在线路上时，则所述线路为失步解列断面；所述相位差临界值为90°。

实施例中，所述系统还包括：

筛选模块：用于根据线路首、末端的相位差对线路进行预筛选。

实施例中，所述筛选模块包括：

筛选单元：用于判断线路首、末端的相位差是否大于相位差阈值；所述相位差阈值为50°；

记录单元：用于对于大于相位差阈值的线路，则记录所述线路的相关信息，所述相关信息包括：线路名称以及线路的电压、电流和相位。

实施例中，所述计算模块包括：

计算单元：用于根据线路首、末端电压，通过下式计算所述线路的沿线电压：

式中：U_x：距线路首端位置x％处的电压；U₁：线路首端处电压；U₂：线路末端处电压。

实施例中，所述结果模块包括：

判断单元：用于判断所述线路的沿线电压是否在线路首、末端电压之间；

结果单元：用于若在线路首末端电压之间且不等于线路首末端电压，则振荡中心落在所述线路上；否则振荡中心没有落在所述线路上。

本实施例还以2013年夏平大运行方式数据(重庆小方式)为例，进一步解释失步解列断面搜索方法的运用：

如图4所示，整个系统包含西南-华中-华北-华东-西北-东北六个区域电网，其中西南-华中通过渝鄂联络线互联、华北-华中电网通过特高压联络线互联，负荷模型采用不同比例的恒阻抗加感应电动机。渝鄂断面安装有解列装置，分别位于九盘—龙泉线路和张家坝—恩施线路。四川-重庆联络断面洪沟母线发生三相瞬时接地短路故障，持续0.1s，同时重庆市内圣泉-隆盛双回线圣泉侧发生三相永久性接地短路故障，保护装置动作0.1s跳开双回线。

从图5中可以看出，西南电网与主网功角失稳，联络线功率大幅波动，但是解列装置并没有启动动作。

利用就地装置实时监测线路两端相位差，1.2s时，万县-九盘线路两端母线相位差达到50.3°，立即上传线路电压、电流、相位信息到中心控制系统，计算线路沿线电压分布情况。

从图6可以看出，故障清除后振荡中心一直落在万县-九盘线路上，虽然位置会随着时间变化而变化，但并没有漂移出监测线路。1.44s时相位差达到90.9°，可以判断此线路即为振荡断面组成的一部分。

除此之外，1.54s时隆盛-张家坝线路两端相位差也达到51.0°，同步上传线路电压、电流、相位信息到中心控制系统，计算线路沿线电压分布情况，为了表述清楚，同时计算相邻线路沿线电压情况。从图7可以看出，电网故障清除后振荡中心在1.4s时运动到隆盛-张家坝线路，1.65s时相位差达到91.4°，1.72s时振荡中心电压达到最低值0.004pu。可以判断此线路也是振荡断面组成的一部分。

当系统发生故障失稳后，机群摆动的振荡断面最终在万县-九盘线路和隆盛-张家坝线路上。从图5也可以清晰的发现，振荡中心所在的线路相位差随着系统功角失稳一直增大，并最终超过90°；而非振荡中心线路则随着系统功角失稳，其相位差增大到一定程度后迅速减小。张家坝-恩施线路两端相位差曲线，其摆动的幅度也很大，这是因为其距离振荡中心较近，为相邻线路，所以在电路相量图中所占比例较大，由此对应的相位差较大。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。

Claims (9)

1.一种电力系统失步解列断面搜索方法，其特征在于，所述方法包括：

根据线路首、末端电压，计算线路的沿线电压；

根据所述线路的沿线电压判断振荡中心是否落在线路上；

所述线路首、末端的相位差大于临界值且振荡中心落在线路上时，则所述线路为失步解列断面；

所述根据线路首、末端电压，通过下式计算所述线路的沿线电压：

式中：U_x：距线路首端位置x％处的电压；U₁：线路首端处电压；U₂：线路末端处电压；

所述根据所述线路的沿线电压判断振荡中心是否落在线路上，包括：

判断所述线路的沿线电压是否在线路首、末端电压之间；

若在线路首末端电压之间且不等于线路首末端电压，则振荡中心落在所述线路上；否则振荡中心没有落在所述线路上。

2.如权利要求1所述的电力系统失步解列断面搜索方法，其特征在于，所述根据线路首、末端电压，计算线路的沿线电压并判断振荡中心是否落在线路上之前，还包括：

根据线路首、末端的相位差对线路进行预筛选。

3.如权利要求2所述的电力系统失步解列断面搜索方法，其特征在于，所述根据线路首、末端的相位差对线路进行预筛选，包括：

判断线路首、末端的相位差是否大于相位差阈值；

对于大于相位差阈值的线路，则记录所述线路的相关信息。

4.如权利要求3所述的失步解列断面搜索方法，其特征在于，所述相位差阈值为50°。

5.如权利要求3所述的电力系统失步解列断面搜索方法，其特征在于，所述记录所述线路的相关信息，包括：

线路名称以及线路的电压、电流和相位。

6.如权利要求1所述的电力系统失步解列断面搜索方法，其特征在于，所述相位差临界值为90°。

7.一种电力系统失步解列断面搜索系统，用于实现如权利要求1所述的一种电力系统失步解列断面搜索方法，其特征在于，所述系统包括：

计算模块：用于根据线路首、末端电压，计算线路的沿线电压；

判断模块：用于根据所述线路的沿线电压判断振荡中心是否落在线路上；

结果模块：用于当所述线路的沿线电压大于线路首、末端的相位差临界值且振荡中心落在线路上时，则所述线路为失步解列断面；所述相位差临界值为90°；

所述计算模块包括：

计算单元：用于根据线路首、末端电压，通过下式计算所述线路的沿线电压：

式中：U_x：距线路首端位置x％处的电压；U₁：线路首端处电压；U₂：线路末端处电压；

所述结果模块包括：

判断单元：用于判断所述线路的沿线电压是否在线路首、末端电压之间；

结果单元：用于若在线路首末端电压之间且不等于线路首末端电压，则振荡中心落在所述线路上；否则振荡中心没有落在所述线路上。

8.如权利要求7所述的电力系统失步解列断面搜索系统，其特征在于，所述系统还包括：

筛选模块：用于根据线路首、末端的相位差对线路进行预筛选。

9.如权利要求8所述的电力系统失步解列断面搜索系统，其特征在于，所述筛选模块包括：

筛选单元：用于判断线路首、末端的相位差是否大于相位差阈值；所述相位差阈值为50°；

记录单元：用于对于大于相位差阈值的线路，则记录所述线路的相关信息，所述相关信息包括：线路名称以及线路的电压、电流和相位。