CN112332417A - 基于校正振荡中心电压的广域协同失步解列方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于校正振荡中心电压的广域协同失步解列方法及装置。该方法包括：针对获取的发生失步振荡现象的电力系统中的待考察支路，判定其是否满足解列门槛判据，并将满足解列门槛判据的待考察支路加入到待解列支路集合；在确定所述待解列支路集合中的支路构成解列割集，且延时至所述解列割集中各支路均满足振荡次数约束时，生成广域协同失步解列指令；所述广域协同失步解列指令用于使所述待解列支路集合中各支路的失步解列装置同时动作，将所述待解列支路集合中各支路解列。该方法实现了系统失稳后可靠、精准、有序地解列，能够适应互联大电网的复杂动态行为。

Description

基于校正振荡中心电压的广域协同失步解列方法及装置

技术领域

本发明属于电力系统安全稳定运行控制技术领域，具体涉及基于校正振荡中心电压的广域协同失步解列方法及装置。

背景技术

受新能源装机规模持续增长、交直流混联结构新特征日益凸显等因素影响，大电网受扰行为愈趋复杂。为保障电网安全运行，对失步解列控制的动作可靠性、精准性和有序性提出了更高要求。

为应对失步振荡现象，传统的失步解列控制通常取某一固定断面解列割集作为解列点，并在风险较大、易于解列的振荡中心所在断面配置解列装置。在基于联络线两侧信息判断系统发生失步振荡且振荡中心落在预设断面上时，由联络线设置的解列装置对该联络线执行解列。

但由于缺乏全局实测信息，上述基于联络线就地信息的解列控制方法难以应对振荡中心迁移对解列控制动作可靠性的影响，也难以实现多个解列点解列控制动作的实时协同。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供基于校正振荡中心电压的广域协同失步解列方法及装置，以解决现有技术中失步解列动作可靠性不足、精准性不足和有序性不足中的一个或多个。

第一方面，本发明提供一种基于校正振荡中心电压的广域协同失步解列方法，包括：

针对获取的发生失步振荡现象的电力系统中的待考察支路，判定其是否满足解列门槛判据，并将满足解列门槛判据的待考察支路加入到待解列支路集合；

在确定所述待解列支路集合中的支路构成解列割集，且延时至所述解列割集中各支路均满足振荡次数约束时，生成广域协同失步解列指令；

所述广域协同失步解列指令用于使所述待解列支路集合中各支路的失步解列装置同时动作，将所述待解列支路集合中各支路解列。

具体地，判定待考察支路是否满足解列门槛判据，包括：

确定所述待考察支路两端的校正振荡中心电压；

确定所述待考察支路对应的振荡中心定位系数；

当待考察支路两端的校正振荡中心电压在第一预设时间长度内至少一次穿越零值、且所述振荡中心定位系数位于预设区间及待考察支路两端的校正振荡中心电压满足双端判稳一致时，判定所述待考察支路满足解列门槛判据。

具体地，确定所述待考察支路两端的校正振荡中心电压，包括：

根据预先获取的待考察支路的阻抗参数，确定阻抗角；

根据实时获取的待考察支路第一端点电压相量的相位、实时获取的待考察支路的第一端点电流相量的相位，确定第一初始相位差；

根据实时获取的待考察支路第二端点电压相量的相位、实时获取的待考察支路的第二端点电流相量的相位，确定第二初始相位差；

根据实时获取的待考察支路第一端点电压相量的幅值、所述阻抗角、所述第一初始相位差，确定所述待考察支路的第一校正振荡中心电压；

根据实时获取的待考察支路第二端点电压相量的幅值、所述阻抗角、所述第二初始相位差，确定所述待考察支路的第二校正振荡中心电压；

所述待考察支路的第一校正振荡中心电压和所述待考察支路的第二校正振荡中心电压，即为所述待考察支路两端的校正振荡中心电压。

具体地，确定所述待考察支路对应的振荡中心定位系数，包括：

根据预先获取的待考察支路的阻抗参数，确定阻抗角；

根据实时获取的待考察支路第一端点电压相量的相位、实时获取的待考察支路第一端点电流相量的相位，确定第一初始相位差；根据实时获取的待考察支路第一端点电压相量的幅值、实时获取的待考察支路第一端点电流相量的幅值、预先获取的待考察支路的阻抗参数、所述阻抗角及所述第一初始相位差，确定所述待考察支路对应的振荡中心定位系数；或

根据实时获取的待考察支路第二端点电压相量的相位、实时获取的待考察支路第二端点电流相量的相位，确定第二初始相位差；根据实时获取的待考察支路第二端点电压相量的幅值、实时获取的待考察支路第二端点电流相量的幅值、预先获取的待考察支路的阻抗参数、所述阻抗角及所述第二初始相位差，确定所述待考察支路对应的振荡中心定位系数。

具体地，延时至所述解列割集中各支路均满足振荡次数约束时，包括：

如果所述解列割集中各支路的第一校正振荡中心电压或第二校正振荡中心电压在第二预设时间长度内的振荡次数不小于预先设置的振荡数阈值N时，则判断该支路满足振荡次数约束；其中，

对于加速失步情形，以所述第一校正振荡中心电压或第二校正振荡中心电压穿越零值后并达到负数极小值为一次振荡；

对于减速失步情形，以所述第一校正振荡中心电压或第二校正振荡中心电压穿越零值后并达到正数极大值为一次振荡。

具体地，判定待考察支路两端的校正振荡中心电压满足双端判稳一致，包括：

在待考察支路第一端点校正振荡中心电压随时间单调递减，且待考察支路第二端点校正振荡中心电压随时间单调递增时，判定待考察支路两端的校正振荡中心电压满足双端判稳一致；或

在待考察支路第一端点校正振荡中心电压随时间单调递增，且待考察支路第二端点校正振荡中心电压随时间单调递减时，判定待考察支路两端的校正振荡中心电压满足双端判稳一致；

在待考察支路第一端点校正振荡中心电压与该待考察支路第二端点校正振荡中心电压随时间的单调性相同时，判定待考察支路两端的校正振荡中心电压不满足双端判稳一致。

具体地，在确定所述待解列支路集合中的支路不能构成解列割集时，

在判定当前采样时刻距离确定发生失步振荡现象的初始时刻不小于预先设定的闭锁时间阈值时，闭锁广域协同失步解列控制，以使能各待解列支路分别独立地执行就地解列控制；

在判定当前采样时刻距离确定发生失步振荡现象的初始时刻小于预先设定的闭锁时间阈值时，从获取的待考察支路中继续判定满足解列门槛判据的其他支路，并将满足解列门槛判据的待考察支路加入到待解列支路集合中继续搜索解列割集。

具体地，还包括：

确定发生失步振荡现象的电力系统中的待考察支路：

在根据所关注电力系统的机组功角曲线确定所关注电力系统存在机组功角失稳时，确定任一两端节点电压相位差不收敛的联络线为发生失步振荡现象的电力系统中的待考察支路。

第二方面，本发明提供一种基于校正振荡中心电压的广域协同失步解列装置，包括：

待解列支路集合生成单元，用于针对获取的发生失步振荡现象的电力系统中的待考察支路，判定其是否满足解列门槛判据，并将满足解列门槛判据的待考察支路加入到待解列支路集合；

广域协同失步解列指令生成单元，用于在确定所述待解列支路集合中的支路构成解列割集，且延时至所述解列割集中各支路均满足振荡次数约束时，生成广域协同失步解列指令；

所述广域协同失步解列指令用于使所述待解列支路集合中各支路的失步解列装置同时动作，将所述待解列支路集合中各支路解列。

第三方面，本发明提供一种计算机存储介质，用于执行在第一方面中说明的广域协同失步解列方法。

本发明提供的基于校正振荡中心电压的广域协同失步解列方法，计及支路串联阻抗的影响，提高了支路振荡中心电压的计算准确度；通过对满足解列门槛判据的支路集合进行网络拓扑分析，搜索解列割集，在广域范围内实现了多支路协同解列，解列时序统一，避免了无序解列问题，实现了系统失稳后可靠、精准、有序地解列，能够适应互联大电网的复杂动态行为。

本发明实施例的基于校正振荡中心电压的广域协同失步解列方法，利用可以可靠获取的就地量测信息，从广域决策角度，充分协同了大区域范围内的解列装置统一解列，解决了大区域范围内的解列装置间协调配合难的问题，降低了多支路失步解列装置独立地无序动作的风险。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：

图1为本发明优选实施方式中广域协同失步解列方法的流程示意图；

图2为本发明优选实施方式中广域协同失步解列装置的组成示意图；

图3为本发明优选实施方式中计及串联阻抗的交流输电系统的等效示意图；

图4为图3中计及串联阻抗的电压与电流相量关系图；

图5为本发明另一优选实施方式的基于振荡中心定位校正的广域失步解列协同控制策略的流程示意图；

图6为本发明优选实施方式中周期性失步振荡过程中相位差及振荡中心电压的变化特征示意图；

图7为应用本发明优选实施方式中广域协同失步解列方法获取的某型500kV输电支路的校正振荡中心电压及定位系数的曲线；

图8(a)为南方电网中贵州经交流支路和高压直流向广东送电的局部电网在严重故障扰动下电网失去稳定过程中发电机功角差的曲线；

图8(b) 为南方电网中贵州经交流支路和高压直流向广东送电的局部电网在严重故障扰动下电网失去稳定过程各支路两端端点电压相位差的曲线；

图9(a) 为应用本发明实施例的广域协同失步解列方法对该局部电网进行3个阶段的广域协同失步解列中涉及的9条支路两端端点电压的相位差曲线；

图9(b) 为应用本发明实施例的广域协同失步解列方法进行3个阶段的广域协同失步解列后该局部电网的各机组频率偏差曲线。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语（包括科技术语）对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

失步解列控制是电力系统安全稳定第三道防线中的主要控制之一，是避免大面积停电的重要技术，是稳定与控制领域的研究重点。

通常，当两个等值机群间相对功角差持续增大不收敛时，则认为系统失去同步，简称失步，其外在表现为潮流和电压的强烈振荡；对于失步电网，发生振荡的支路上各点电压发生周期性振荡，电压相位差将在0°至360°范围内周期变化，该过程称为失步振荡。其中，失步振荡过程中，支路上电压出现最低值的点，称为振荡中心。

应该理解为，电力系统中包括至少两处发电设备，并且有，多条支路分别连接这些发电设备。通常这些连接发电设备的支路被称为联络线。

目前，失步解列控制通常取某一固定断面解列割集作为解列点，并在风险较大、易于解列的振荡中心所在断面配置解列装置。具体地，在基于联络线两侧信息判断系统发生失步振荡且振荡中心落在预设断面上时，由联络线设置的解列装置对该联络线执行解列，使得解列装置动作，使线路从电网中断开。

但是，在电力系统不同失稳情形时，大区域范围内，不同支路上解列装置的动作时序可能是不同的，如果仅采用各支路就地量测信息进行失步解列控制，则支路依次解列可能引起振荡中心跃迁，从而导致失步电网事故范围扩大或难以解列等问题。

由于缺乏全局实测信息，基于联络线就地信息的解列控制难以应对振荡中心迁移对解列控制动作可靠性的影响，也难以实现多个解列点解列控制动作的实时协调/协同。

为解决上述问题，本发明实施例广域协同失步解列方法结合就地量测信息的可靠性和广域决策的协调性这两方面优点，提出了“分散就地判别、集中协同决策”的广域失步解列控制策略，提供了更好的解列控制解决方案。

如图1所示，本发明实施例的基于校正振荡中心电压的广域协同失步解列方法，包括：

步骤S100：针对获取的发生失步振荡现象的电力系统中的待考察支路，判定其是否满足解列门槛判据，并将满足解列门槛判据的待考察支路加入到待解列支路集合；

步骤S200：在确定所述待解列支路集合中的支路构成解列割集，且延时至所述解列割集中各支路均满足振荡次数约束时，生成广域协同失步解列指令；

所述广域协同失步解列指令用于使所述待解列支路集合中各支路的失步解列装置同时动作，将所述待解列支路集合中各支路解列。

应该理解为，电力系统中配置有解列装置的支路，在其两端都设置有解列装置及解列装置安装点；在执行失步解列时，支路两端的解列装置同时执行解列操作，将该条支路从电网中脱开。

应该理解为，所述电力系统中的全部待考察支路分布在不同的地理位置；在针对各待考察支路分别判定其是否满足解列门槛判据时，不区分考察的先后顺序；在算法及计算资源允许的情况下，可以针对全部的待考察支路并行独立地判定其是否满足解列门槛判据。

本发明实施例的基于校正振荡中心电压的广域协同失步解列方法及装置，针对电力系统失稳场景，生成广域协同失步解列策略，可以实现大区域范围内的多个解列装置同时执行解列操作。

具体地，在搜索到满足解列判据且形成网络解列割集的至少一个支路时，执行广域协同失步解列操作，实现统一解列，提高了失步解列动作的可靠性、精准性和有序性。

该基于校正振荡中心电压的广域协同失步解列方法，能够对满足解列判据且形成网络解列割集的多支路实现统一解列，从而避免了支路依次解列引起的振荡中心跃迁导致的无序解列或难以解列等问题，该策略能够适应复杂动态行为，具有较好的鲁棒性。

具体地，判定待考察支路是否满足解列门槛判据，包括：

确定所述待考察支路两端的校正振荡中心电压；

确定所述待考察支路对应的振荡中心定位系数；

当待考察支路两端的校正振荡中心电压在第一预设时间长度内至少一次穿越零值、且所述振荡中心定位系数位于预设区间及待考察支路两端的校正振荡中心电压满足双端判稳一致时，判定所述待考察支路满足解列门槛判据。

应该理解为，该第一预设时间长度包括多个采样周期，记为T1；在这些连续的采样时刻T分别确定的校正振荡中心电压u _ov 构成电压曲线，并根据该电压曲线确定该校正振荡中心电压穿越零值的次数。

应该理解为，该预设区间为[0,1]。

具体地，确定所述待考察支路两端的校正振荡中心电压，包括：

根据预先获取的待考察支路的阻抗参数，确定阻抗角；

根据实时获取的待考察支路第一端点电压相量的相位、实时获取的待考察支路的第一端点电流相量的相位，确定第一初始相位差；

根据实时获取的待考察支路第二端点电压相量的相位、实时获取的待考察支路的第二端点电流相量的相位，确定第二初始相位差；

根据实时获取的待考察支路第一端点电压相量的幅值、所述阻抗角、所述第一初始相位差，确定所述待考察支路的第一校正振荡中心电压；

根据实时获取的待考察支路第二端点电压相量的幅值、所述阻抗角、所述第二初始相位差，确定所述待考察支路的第二校正振荡中心电压；

所述待考察支路的第一校正振荡中心电压和所述待考察支路的第二校正振荡中心电压，即为所述待考察支路两端的校正振荡中心电压。

具体地，确定所述待考察支路的第一端点校正振荡中心电压u _ov ，包括：

根据预先获取的待考察支路的阻抗参数，包括串联电阻r _ij 和串联电抗x _ij ，确定阻抗角

：

；

根据实时获取的待考察支路第一端点电压相量的相位

、实时获取的待考察支路的第二端点电流相量的相位

，确定第一初始相位差φ _i ：

；

根据实时获取的待考察支路第一端点电压相量的幅值u _i 、所述阻抗角

、所述第一初始相位差φ _i ，确定所述待考察支路的第一校正振荡中心电压u _ov ：

。

具体地，确定所述待考察支路的第二端点校正振荡中心电压u _ov ，包括：

根据预先获取的待考察支路的阻抗参数，包括串联电阻r _ij 和串联电抗x _ij ，确定阻抗角

：

；

根据实时获取的待考察支路第二端点电压相量的相位

、实时获取的待考察支路的第二端点电流相量的相位

，确定第二初始相位差φ _i ：

；

根据实时获取的待考察支路第二端点电压相量的幅值u _i 、所述阻抗角

、所述第二初始相位差φ _i ，确定所述待考察支路的第二校正振荡中心电压u _ov ：

。

应该理解为，该待考察支路第一端点和该待考察支路的第二端点是支路上两个不同的节点，如，为待考察支路上设置有第一解列装置的第一端点或待考察支路上设置有第二解列装置的第二端点。

应该理解为，第一初始相位差和第二初始相位差互为平角补角，也即，两者之和为平角，也即180°。这是因为，计算第一初始相位差和第二初始相位差时，电流相量角的数值是相同的，而电压相量角的数值是不同的。

具体地，在阻抗角α=0°时，所述待考察支路的第一校正振荡中心电压和所述待考察支路的第二校正振荡中心电压的数值相等，符号相反。

以及，通常认为在阻抗角α较小时（例如不大于5°），此时第一校正振荡中心电压和第二校正振荡中心电压的数值关系和正负号关系仍成立。

该实施例的基于校正振荡中心电压的广域协同失步解列方法，计及支路上串联阻抗的影响，根据就地可量测电气量来校正振荡中心电压。

具体地，确定所述待考察支路对应的振荡中心定位系数，包括：

根据预先获取的待考察支路的阻抗参数，确定阻抗角；

根据实时获取的待考察支路第一端点电压相量的相位、实时获取的待考察支路第一端点电流相量的相位，确定第一初始相位差；根据实时获取的待考察支路第一端点电压相量的幅值、实时获取的待考察支路第一端点电流相量的幅值、预先获取的待考察支路的阻抗参数、所述阻抗角及所述第一初始相位差，确定所述待考察支路对应的振荡中心定位系数；或

根据实时获取的待考察支路第二端点电压相量的相位、实时获取的待考察支路第二端点电流相量的相位，确定第二初始相位差；根据实时获取的待考察支路第二端点电压相量的幅值、实时获取的待考察支路第二端点电流相量的幅值、预先获取的待考察支路的阻抗参数、所述阻抗角及所述第二初始相位差，确定所述待考察支路对应的振荡中心定位系数。

具体地，确定所述待考察支路对应的振荡中心定位系数，包括：

根据预先获取的待考察支路的阻抗参数，包括串联电阻r _ij 和串联电抗x _ij ，确定阻抗角

：

；

根据实时获取的待考察支路第一端点电压相量的相位

、实时获取的待考察支路的电流相量的相位

，确定第一初始相位差φ _i ：

；

根据实时获取的待考察支路第一端点电压相量的幅值u _i 、实时获取的待考察支路电流相量的幅值i _S 、预先获取的待考察支路的阻抗参数（包括串联电阻r _ij 和串联电抗x _ij ）、所述阻抗角

及所述第一初始相位差φ _i ，确定所述待考察支路对应的振荡中心定位系数：

。

具体地，确定所述待考察支路对应的振荡中心定位系数，包括：

根据预先获取的待考察支路的阻抗参数，包括串联电阻r _ij 和串联电抗x _ij ，确定阻抗角

：

；

根据实时获取的待考察支路第二端点电压相量的相位

、实时获取的待考察支路的电流相量的相位

，确定第二初始相位差φ _i ：

；

根据实时获取的待考察支路第二端点电压相量的幅值u _i 、实时获取的待考察支路电流相量的幅值i _S 、预先获取的待考察支路的阻抗参数（包括串联电阻r _ij 和串联电抗x _ij ）、所述阻抗角

及所述第二初始相位差φ _i ，确定所述待考察支路对应的振荡中心定位系数：

。

具体地，在第一校正振荡中心电压和第二校正振荡中心电压的数值相同而正负号关系相反时，根据第一校正振荡中心电压和第二校正振荡中心电压计算得到的振荡中心定位系数的数值是相同的。

该实施例的基于校正振荡中心电压的广域协同失步解列方法，提出振荡中心定位系数作为支路振荡中心定位指标，以根据校正振荡中心电压及支路对应的振荡中心定位系数，执行广域协同失步解列搜索步骤。

具体地，延时至所述解列割集中各支路均满足振荡次数约束时，包括：

如果所述解列割集中各支路的第一校正振荡中心电压或第二校正振荡中心电压在第二预设时间长度内的振荡次数不小于预先设置的振荡数阈值N时，则判断该支路满足振荡次数约束；其中，

对于加速失步情形，以所述第一校正振荡中心电压或第二校正振荡中心电压穿越零值后并达到负数极小值为一次振荡；

对于减速失步情形，以所述第一校正振荡中心电压或第二校正振荡中心电压穿越零值后并达到正数极大值为一次振荡。

其中，N可由用户整定，范围一般为1~15。也即，在执行广域协同解列时，在发生失步振荡后，会延迟最多N个振荡周期之后，由各支路上的解列装置出口跳闸（也即断开支路接入电网的两端）。

振荡次数计数规则以图6为例。图6中展示了周期性失步振荡过程中相位差（横轴坐标）及振荡中心电压（纵轴坐标）的变化特征。图6中展示了4个振荡周期，其中，前两个振荡周期为减速失稳，后两个振荡周期为加速失稳。

应该理解为，该第二预设时间长度包括多个采样周期，记为T2；在这些连续的采样时刻T分别确定的校正振荡中心电压u _ov 构成电压曲线，并根据该电压曲线确定该校正振荡中心电压的振荡次数。因为第二预设时间长度用于延时，因此，其与用于判断支路上是否存在振荡中心的第一预设时间长度T1之间没有必然数量上的关系。应该理解为，该第一预设时间长度或第二预设时间长度均不大于支路上设置的解列装置原有的就地解列控制阈值时间。具体地，为了避免因为测量误差或计算误差导致的误判，在解列门槛判据中包括有针对待考察支路的双端判稳一致校验步骤。

具体地，判定待考察支路两端的校正振荡中心电压满足双端判稳一致，包括：

在待考察支路第一端点校正振荡中心电压随时间单调递减，且待考察支路第二端点校正振荡中心电压随时间单调递增时，判定待考察支路两端的校正振荡中心电压满足双端判稳一致；或

在待考察支路第一端点校正振荡中心电压随时间单调递增，且待考察支路第二端点校正振荡中心电压随时间单调递减时，判定待考察支路两端的校正振荡中心电压满足双端判稳一致；

在待考察支路第一端点校正振荡中心电压与该待考察支路第二端点校正振荡中心电压随时间的单调性相同时，判定待考察支路两端的校正振荡中心电压不满足双端判稳一致。

具体地，在确定所述待解列支路集合中的支路不能构成解列割集时，

在判定当前采样时刻距离确定发生失步振荡现象的初始时刻不小于预先设定的闭锁时间阈值时，闭锁广域协同失步解列控制，以使能各待解列支路分别独立地执行就地解列控制；

在判定当前采样时刻距离确定发生失步振荡现象的初始时刻小于预先设定的闭锁时间阈值时，从获取的待考察支路中继续判定满足解列门槛判据的其他支路，并将满足解列门槛判据的待考察支路加入到待解列支路集合中继续搜索解列割集。

应该理解为，该闭锁时间阈值包括多个采样周期，记为T3。该闭锁时间阈值不大于支路上设置的解列装置原有的就地解列控制阈值时间。并且，该闭锁时间阈值，与用于判断支路上是否存在振荡中心的第一预设时间长度T1、及用于延时的第二预设时间长度T2之间没有必然数量上的关系。

应该理解为，在每一个当前的采样时刻，对发生失步振荡现象的电力系统，执行一次广域协同失步解列方法。执行本次广域协同失步解列方法，会确定出解列割集，执行广域协同失步解列则终止针对当前失步振荡现象的电力系统的广域协同失步解列策略的搜索，本轮广域协同失步解列结束。

若执行本次广域协同失步解列方法，不能确定出解列割集，则继续在下一个采样时刻继续执行一次广域协同失步解列方法，继续本轮广域协同失步解列。

若直到达到闭锁时间阈值，仍未确定出针对当前失步振荡现象的电力系统的可解列割集，则终止针对当前失步振荡现象的电力系统的广域协同失步解列策略的搜索，并使能各支路上设置的解列装置原有的就地解列控制动作。自此，本轮广域协同失步解列结束。

并且，应该理解为，在执行一轮广域协同失步解列后，如果判断当前电力系统仍旧存在失步振荡现象，则启动新一次广域协同失步解列策略的搜索。这时，搜索的可解列支路范围发生了变化，待考察支路将不包括在前一轮中已经执行了解列动作的支路。

该基于校正振荡中心电压的广域协同失步解列方法，可以针对振荡中心迁移现象，持续提供解列控制方案应对电力系统不同且时变的失稳模式；利用解列割集实现了统一有序解列的广域协同失步解列策略。

具体地，还包括：

确定发生失步振荡现象的电力系统中的待考察支路：

在根据所关注电力系统的机组功角曲线确定所关注电力系统存在机组功角失稳时，确定任一两端节点电压相位差不收敛的联络线为发生失步振荡现象的电力系统中的待考察支路。

具体地，失步振荡现象识别包括：分析所关注电力系统的电气量或物理量的实测或计算曲线；如果曲线显示机组功角失稳且多条支路两端节点电压相位差不收敛，则认为系统发生了失步振荡。这时需要启动解列控制搜索。

具体地，采集解列装置安装位置的端点电压相位；搜索电力系统中配置有解列装置且两端节点电压相位差不收敛的支路作为待考察支路。

本发明实施例的广域协同失步解列方法，提高了各支路振荡中心定位的准确度，划定的最小解列装置动作范围（也即解列割集）能够有效应对振荡中心迁移。相比于解列单一支路，解列失步断面（多条支路构成的解列割集）能够更好地应对振荡中心发生变化的情况，减小了停电事故发生的范围。

如图2所示，本发明实施例的基于校正振荡中心电压的广域协同失步解列装置，包括：

待解列支路集合生成单元10，用于针对获取的发生失步振荡现象的电力系统中的待考察支路，判定其是否满足解列门槛判据，并将满足解列门槛判据的待考察支路加入到待解列支路集合；

广域协同失步解列指令生成单元20，用于在确定所述待解列支路集合中的支路构成解列割集，且延时至所述解列割集中各支路均满足振荡次数约束时，生成广域协同失步解列指令；

所述广域协同失步解列指令用于使所述待解列支路集合中各支路的失步解列装置同时动作，将所述待解列支路集合中各支路解列。

具体实施时，本发明实施例提供一种计算机存储介质，用于执行上述的广域协同失步解列方法。

参照图5，对本发明另一个实施例的基于校正振荡中心电压的广域协同失步解列方法进行具体说明。

步骤一：在发生失步振荡的系统中选定一条两端节点电压相位差不收敛的支路L _ij 。

步骤二：图3和图4对校正振荡中心电压及振荡中心定位系数分别涉及的电气量进行了展示。如图3及图4所示，获取采样时刻T内待考察支路L _ij 在送端i侧的电压向量的幅值u _i 、支路上L节点的电流相量的幅值i _L 及该电压向量该电流相量之间的相位差，记为

，并提取支路L _ij 的阻抗（为支路L _ij 的固有参数，包括串联电阻r _ij 和串联电抗x _ij ）。其中，L是支路上不同于i和j的任一点。

图3的计及串联阻抗的交流输电系统的等效示意图中，E _S 、z _S 和

依次为某送端交流电网等值电源的电势、内阻抗和功角；E _R 、z _R 和

依次为对应的受端交流电网等值电源的电势、内阻抗和功角；u _i 、u _j 和

、

分别为支路段L _ij 两端节点电压的幅值和相位；r _ij 和x _ij 分别为支路段L _ij 的串联电阻和电抗；i _S 和

分别为支路段L _ij 的电流相量的幅值和相位；i _L 和

为支路段L _ij 在送端L点电流相量的幅值和相位；b和i _B 为支路段L _ij 对地支路的并联电纳及其电流相量的幅值。其中，对地支路上的电流通常很小，图3中支路段L _ij 的i _S 和i _L 可以认为近似相等。

步骤三：如图4所示，根据公式（1），以送端i侧为考察端计算支路L _ij 计及串联阻抗影响的校正振荡中心电压u _ov 。

（1）

（2）

（3）

需要说明的是，在以支路段L _ij 的送端，也即i侧为考察端，计算支路段L _ij 的振荡中心电压时，需要就地获取量测变量u _i ；如果以支路段L _ij 的受端，也即j侧为考察端，计算支路段L _ij 的振荡中心电压，则需要就地获取量测变量为u _j 。

应该理解为，对任一条支路，利用其支路中的任意两个量测节点（也即，并不区分是潮流涌入还是涌出、也不区分是支路上的哪个设备的两端的节点）的就地量测电气量，校正该支路上的振荡中心电压，得到的计算结果都是相同的。具体实施时，则选择支路两端的解列装置安装点分别作为考察端进行量测。

也即，根据支路上解列装置安装点或支路任一节点的电压幅值、电流幅值、和电压相量与电流相量之间的相位角，计算振荡中心电压值。

步骤四：按照公式（4），计算支路L _ij 的振荡中心定位系数

。

（4）

其中，

是电压相量与电压相量之差的电压幅值；

是电压相量与电压相量相量之差的电压幅值；

振荡中心定位系数

定义为支路两端节点电压相量之差与某一端节点电压相量与校正振荡中心电压相量之差的比值，取值范围大致为区间[0,1]。

图4的计及串联阻抗的电压与电流相量关系图中，u _o 为支路段L _ij 振荡中心电压幅值，为电压相量u _i 在电流相量i _S 上的投影，有u _o = u _i cosφ；其中，φ为电压相量u _i 与电流相量i _s 之间的夹角，也即相位差；采用暂态内电势恒定的二阶模型的发电机模型时，等值两机系统间功角差就是其联络线两端节点电压相量的相位差；u _ov 为计及支路串联阻抗影响后的校正振荡中心电压幅值；

是电压相量与电压相量之差的电压幅值；

是电压相量与电压相量相量之差的电压幅值。

图4中，展示了以下数量关系：电压相量

等于电压相量

、串联阻抗r _ij 上的压降与串联电抗x _ij 上的压降的向量和，也即，

。

振荡中心在不同支路间迁移变化是实际工程中常见的一种现象，此时存在不同断面解列装置协调配合困难、支路解列时序差异导致事故扩大等问题。当系统发生失步振荡时，对各支路进行准确的振荡中心定位是实现失稳后可靠、精准、有序解列的前提和关键。

该广域协同失步解列方法，提出了振荡中心定位系数这一指标。基于支路单端量测电压和电流以及支路阻抗参数，定义的支路振荡中心定位系数具有就地量测可靠性高的优点；根据是否在区间[0,1]之间变化，可对应识别振荡中心是否落点于支路之上。相较于传统的基于测量节点电压小于阈值电压u_set的解列判据，振荡中心定位系数这一判据可以提高了振荡中心定位的准确度。

步骤五：判定待考察支路L _ij 是否满足解列门槛判据。

结合当前采样时刻T及之前多个连续采样时刻对应的待考察支路L _ij 的两端节点电压相位差和振荡中心电压u _ov 计算结果，当u _ov 连续穿越零值（也即穿越特性）且支路L _ij 对应的两端节点电压满足双端判稳一致，且支路L _ij 对应的振荡中心定位系数位于区间[0,1]时，判定待考察支路L _ij 满足解列门槛判据；

若支路L _ij 满足解列门槛判据，则将支路L _ij 增加到当前采样时刻T对应的待解列支路集合，并转入步骤七；

若待考察支路L _ij 不满足解列门槛判据，则转入步骤六；

若已经遍历该电力系统中发生了电压振荡的全部的待考察支路，则转入步骤七；

若尚未遍历该电力系统中发生了电压振荡的全部的待考察支路，则转入步骤六。

步骤六：在发生失步振荡的系统中选定下一条待考察支路，重复步骤二至步骤五，直至遍历该电力系统中发生了电压振荡的所有待考察支路。

步骤七：将满足解列门槛判据的待解列支路集合进行割集判断，并在构成割集时，生成协同解列控制策略；若不能构成割集，则转入步骤六。

应该理解为，如图5所示，为了保证协同解列控制策略尽快作用，并不会在遍历该电力系统中发生了电压振荡的所有待考察支路，并确定全部满足解列门槛判据的支路后再进行割集判断。而是在待解列支路集合不为空时，就启动割集判断；并在每加入一条满足解列门槛判据的支路后，就进行一次割集判断。

步骤八：在当前采样时刻距离确定发生失步振荡现象的初始时刻不小于预先设定的闭锁时间阈值时，转入下一采样时刻，并重复步骤二至步骤七。

应该理解为，针对所关注电力系统预先设定的解列割集，是根据所关注电力系统的拓扑，经过网络拓扑分析分析后，确定的至少一个可解列支路的集合。

应该理解为，预先设定的解列割集用于通过解列该解列割集内的全部支路，将所关注电力系统分为两个相互独立的部分，从而将所关注电力系统内的失稳状态清除。

执行协同解列的情形1：若待解列支路集合与该预设解列割集相匹配，且待解列支路集合内的所有支路在预设的第二时长内累计的振荡次数不小于预先设置的振荡次数阈值N，则统一地控制待解列支路集合内的所有支路实施解列。

具体地，待解列支路集合内的所有支路配置的失步解列装置同步动作，将解列支路集合内的所有支路从电网中脱开。

执行协同解列的情形2：若待解列支路集合与预先设定的解列割集不匹配，则对待解列支路集合进行网络拓扑分析，判断待解列支路集合内的全部支路是否能构成新的解列割集（记为第二解列割集）。若待解列支路集合内的全部支路能构成新的解列割集（记为第二解列割集），且在延时至该第二解列割集内的所有支路都满足振荡次数约束时，则统一地控制该第二解列割集内的所有支路同时实施解列。

以上为两种执行协同解列的情形；以下为两种不执行协同解列的情形。

不执行协同解列的情形1：

若待解列支路集合与预先设定的解列割集（记为第一解列割集）不匹配，且针对该电力系统中发生了电压振荡的全部的待考察支路获取的最多支路数的待解列支路集合内的全部支路均不能构成新的解列割集，则本次协同解列失败。

不执行协同解列的情形2：若直到在当前采样时刻距离确定发生失步振荡现象的初始时刻不小于预先设定的闭锁时间阈值时，每一个采样时刻内针对该电力系统中发生了电压振荡的全部的待考察支路获取的最多支路数的待解列支路集合内的全部支路均不能构成新的解列割集，则本轮协同解列失败。这时，由就地配置的失步解列装置分散地执行动作就地配置的失步解列装置分散地执行动作，并在就地配置的失步解列装置动作后闭锁前述的集中协同决策解列控制。

应该理解为，如图5所示，整个协同解列搜索任务在经过多个采样时刻对多条支路搜索判断后结束；协同解列搜索任务结束后，针对当前失稳状态或者执行统一解列，或者执行就地分散地解列。并且，解列执行后，如果所关注电力系统继续保持为失稳振荡，则重新确定待考察支路，并开始下一轮协同解列搜索。

应该理解为，执行解列后，电力系统的拓扑改变，之前的振荡失稳现象可能会消除；但也可能不会消除。如果振荡失稳现象没有消除，则针对解列了部分支路、负荷及发电设备的失稳振荡电网，需要应用该广域协同失步解列方法继续寻找下一组待解列支路及下一个可解列割集。

以下结合仿真数据，对该广域协同失步解列方法进一步进行说明。

某型500kV输电支路对应的基准容量和电压分别为100MVA和525kV；其百公里电阻标幺值为r=7.662×10^-4pu；其百公里电抗标幺值为x=1.002×10^-2pu；其在送端或受端的对地并联电纳标幺值为b=5.724×10^-1pu。设置该支路的送端电压u _j 为1.0pu，其对应的受端电压u _i 为0.9pu和1.1pu这两种情况，加速失步过程中u _o 和u _ov 以及振荡中心定位系数的变化曲线如图7所示。

由图7可以看出，校正振荡中心电压u _ov 与振荡中心电压u _o 均在为180°附近穿越零值，并在零值前后改变了正负号。

图7所示的仿真计算结果验证了本发明实施例的校正振荡中心电压的计算方法能有效提高振荡中心电压值的计算准确度，并且验证了当振荡中心定位系数位于[0,1]区间内时可判定振荡中心落于该支路之上这一判据的有效性。

进一步地，针对南方电网中贵州经交流支路和高压直流向广东送电的局部电网的某水平年的电网数据进行如下仿真验证。

在1.0s时，设置安顺-肇庆直流双极闭锁同时金州-天生桥500kV交流支路无故障开断，送端切机安控拒动时，如图8（a）（纵坐标为发电机功角）所示，送、受端机组失去功角稳定，系统发生失步振荡。与发电机功角差复杂动态变化过程相对应，网络中各支路两端节点电压相位差变化如图8（b）（纵坐标是相位差）所示，为不收敛状态。

通过时域仿真模拟全网500kV交流支路受扰响应信息量测，并根据量测信息计算各支路的u _ov 和

，在此基础上，验证该广域协同解列控制决策过程及其控制效果。

本次解列决策过程共分为3个阶段执行。第1阶段是贵州与广西失步断面解列，解列指令为4.41s时开断黎平-桂林、河池-柳州东、龙滩-沙滩和龙滩-苹果四条支路；第2阶段是龙滩电厂失步断面解列，解列指令为4.90s时开断河池-龙滩支路；第3阶段是云南与广西失步断面解列，解列指令为6.08s时开断苹果-来宾、岩滩-沙塘、南宁-玉林以及久隆-玉林支路。也即，3个阶段先后解列了黎平-桂林、河池-柳州东、龙滩-沙滩、龙滩-苹果、河池-龙滩、苹果-来宾、岩滩-沙塘、南宁-玉林、久隆-玉林等9条支路。3个阶段先后涉及到贵州、广西、广东三个局部电网的机组，其中，贵州机组涉及兴义电厂；广西机组涉及富川电厂、龙滩电厂、合山电厂、岩滩电厂、天生桥电厂、贵港电厂；广东机组涉及阳西电厂。

相继执行三次协同解列控制后，电网的暂态响应如图9（a）（纵坐标为相位差）和图9（b）（纵坐标是f，也即频率偏差）所示。需要说明的是，图9（a）和图9（b）采用了较低的时间分辨率，以清晰地展示在3个阶段解列过程中相位差和频率差值的变化趋势；避免了采用较高时间分辨率而占用更多的计算资源。

具体地，根据电网失稳情况，生成第1阶段广域协同解列指令，在4.41s时开断黎平-桂林、河池-柳州东、龙滩-沙滩和龙滩-苹果四条支路。之后，电网仍然存在失稳现象。针对仍然失稳、但已经切除第一阶段解列指令对应的支路、负荷及发电设备的电网，生成第2阶段广域协同解列指令，在4.90s时开断河池-龙滩支路。之后，电网仍然存在失稳现象。针对仍然失稳、但已经切除第一阶段解列指令对应的支路、负荷及发电设备，和第二阶段解列指令对应的支路、负荷及发电设备的电网，生成第3阶段广域协同解列指令，在6.08s时开断苹果-来宾、岩滩-沙塘、南宁-玉林以及久隆-玉林支路。之后，电网进入稳定运行，失稳现象清除。

从图9（a）和图9（b）中可以看出执行解列控制后，各电网均能够维持自同步运行，验证了该广域协同失步解列方法能够适应交直流混联大电网复杂动态行为，并准确解列失步电厂和解列非同调机群。

综上，该基于校正振荡中心电压的广域协同失步解列方法，计及支路串联阻抗的影响，提高了支路振荡中心电压的计算准确度；通过对满足解列门槛判据的支路集合进行网络拓扑分析，搜索解列割集，在广域范围内实现了多支路协同解列，解列时序统一，避免了无序解列问题，解决了根据预设解列割集难以解列的问题，实现了系统失稳后可靠、精准、有序地解列，能够适应互联大电网的复杂动态行为。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明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，本发明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。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、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。

以上已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。

通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个//该[装置、组件等]”都被开放地解释为装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

Claims (10)

1.一种基于校正振荡中心电压的广域协同失步解列方法，包括：

针对获取的发生失步振荡现象的电力系统中的待考察支路，判定其是否满足解列门槛判据，并将满足解列门槛判据的待考察支路加入到待解列支路集合；

在确定所述待解列支路集合中的支路构成解列割集，且延时至所述解列割集中各支路均满足振荡次数约束时，生成广域协同失步解列指令；

所述广域协同失步解列指令用于使所述待解列支路集合中各支路的失步解列装置同时动作，将所述待解列支路集合中各支路解列。

2.根据权利要求1所述的解列方法，

判定待考察支路是否满足解列门槛判据，包括：

确定所述待考察支路两端的校正振荡中心电压；

确定所述待考察支路对应的振荡中心定位系数；

当待考察支路两端的校正振荡中心电压在第一预设时间长度内至少一次穿越零值、且所述振荡中心定位系数位于预设区间及待考察支路两端的校正振荡中心电压满足双端判稳一致时，判定所述待考察支路满足解列门槛判据。

3.根据权利要求2所述的解列方法，

确定所述待考察支路两端的校正振荡中心电压，包括：

根据预先获取的待考察支路的阻抗参数，确定阻抗角；

根据实时获取的待考察支路第一端点电压相量的相位、实时获取的待考察支路的第一端点电流相量的相位，确定第一初始相位差；

根据实时获取的待考察支路第二端点电压相量的相位、实时获取的待考察支路的第二端点电流相量的相位，确定第二初始相位差；

根据实时获取的待考察支路第一端点电压相量的幅值、所述阻抗角、所述第一初始相位差，确定所述待考察支路的第一校正振荡中心电压；

根据实时获取的待考察支路第二端点电压相量的幅值、所述阻抗角、所述第二初始相位差，确定所述待考察支路的第二校正振荡中心电压；

所述待考察支路的第一校正振荡中心电压和所述待考察支路的第二校正振荡中心电压，即为所述待考察支路两端的校正振荡中心电压。

4.根据权利要求3所述的解列方法，

确定所述待考察支路对应的振荡中心定位系数，包括：

根据预先获取的待考察支路的阻抗参数，确定阻抗角；

根据实时获取的待考察支路第一端点电压相量的相位、实时获取的待考察支路第一端点电流相量的相位，确定第一初始相位差；根据实时获取的待考察支路第一端点电压相量的幅值、实时获取的待考察支路第一端点电流相量的幅值、预先获取的待考察支路的阻抗参数、所述阻抗角及所述第一初始相位差，确定所述待考察支路对应的振荡中心定位系数；或

根据实时获取的待考察支路第二端点电压相量的相位、实时获取的待考察支路第二端点电流相量的相位，确定第二初始相位差；根据实时获取的待考察支路第二端点电压相量的幅值、实时获取的待考察支路第二端点电流相量的幅值、预先获取的待考察支路的阻抗参数、所述阻抗角及所述第二初始相位差，确定所述待考察支路对应的振荡中心定位系数。

5.根据权利要求4所述的解列方法，

延时至所述解列割集中各支路均满足振荡次数约束时，包括：

如果所述解列割集中各支路的第一校正振荡中心电压或第二校正振荡中心电压在第二预设时间长度内的振荡次数不小于预先设置的振荡数阈值N时，则判断该支路满足振荡次数约束；其中，

对于加速失步情形，以所述第一校正振荡中心电压或第二校正振荡中心电压穿越零值后并达到负数极小值为一次振荡；

对于减速失步情形，以所述第一校正振荡中心电压或第二校正振荡中心电压穿越零值后并达到正数极大值为一次振荡。

6.根据权利要求5所述的解列方法，

判定待考察支路两端的校正振荡中心电压满足双端判稳一致，包括：

在待考察支路第一端点校正振荡中心电压随时间单调递减，且待考察支路第二端点校正振荡中心电压随时间单调递增时，判定待考察支路两端的校正振荡中心电压满足双端判稳一致；或

在待考察支路第一端点校正振荡中心电压随时间单调递增，且待考察支路第二端点校正振荡中心电压随时间单调递减时，判定待考察支路两端的校正振荡中心电压满足双端判稳一致；

在待考察支路第一端点校正振荡中心电压与该待考察支路第二端点校正振荡中心电压随时间的单调性相同时，判定待考察支路两端的校正振荡中心电压不满足双端判稳一致。

7.根据权利要求6所述的解列方法，

在确定所述待解列支路集合中的支路不能构成解列割集时，

在判定当前采样时刻距离确定发生失步振荡现象的初始时刻不小于预先设定的闭锁时间阈值时，闭锁广域协同失步解列控制，以使能各待解列支路分别独立地执行就地解列控制；

在判定当前采样时刻距离确定发生失步振荡现象的初始时刻小于预先设定的闭锁时间阈值时，从获取的待考察支路中继续判定满足解列门槛判据的其他支路，并将满足解列门槛判据的待考察支路加入到待解列支路集合中继续搜索解列割集。

8.根据权利要求1所述的解列方法，还包括：

确定发生失步振荡现象的电力系统中的待考察支路：

在根据所关注电力系统的机组功角曲线确定所关注电力系统存在机组功角失稳时，确定任一两端节点电压相位差不收敛的联络线为发生失步振荡现象的电力系统中的待考察支路。

9.一种基于校正振荡中心电压的广域协同失步解列装置，包括：

待解列支路集合生成单元，用于针对获取的发生失步振荡现象的电力系统中的待考察支路，判定其是否满足解列门槛判据，并将满足解列门槛判据的待考察支路加入到待解列支路集合；

广域协同失步解列指令生成单元，用于在确定所述待解列支路集合中的支路构成解列割集，且延时至所述解列割集中各支路均满足振荡次数约束时，生成广域协同失步解列指令；

所述广域协同失步解列指令用于使所述待解列支路集合中各支路的失步解列装置同时动作，将所述待解列支路集合中各支路解列。

10.一种计算机存储介质，用于执行如权利要求1至8中任一项所述的广域协同失步解列方法。

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