專利名稱：基于無(wú)功功率尋找失步斷面的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)失步后尋找失步斷面進(jìn)行解列的方法，在失步斷面對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行解列有利于平息失步系統(tǒng)間的振蕩，避免發(fā)生系統(tǒng)崩潰、大停電等事故。
背景技術(shù)：
國(guó)內(nèi)外重大事故的產(chǎn)生，幾乎都是因?yàn)橄到y(tǒng)失穩(wěn)而擴(kuò)大，因無(wú)預(yù)定對(duì)策，發(fā)展為災(zāi)害性后果的。運(yùn)行實(shí)踐表明，盡管對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的要求日益嚴(yán)格，措施日益完善，總會(huì)因一些事先不可預(yù)料的偶然因素的疊加，產(chǎn)生穩(wěn)定破壞的事故，造成系統(tǒng)的失步。在西電東送，南北互聯(lián)的條件下，我國(guó)將形成全國(guó)聯(lián)網(wǎng)的巨型電力系統(tǒng)，如果出現(xiàn)重大事故，其規(guī)模和造成的損失有可能大幅度增加。失步解列作為保證系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要措施，是保證整個(gè)電網(wǎng)不致完全崩潰的最后一道防線，是各國(guó)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制普遍采用的一個(gè)重要措施。在電力系統(tǒng)中的適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)將系統(tǒng)分解成兩個(gè)或幾個(gè)子系統(tǒng)，使由頻率不等而發(fā)生振蕩的兩部分系統(tǒng)失去聯(lián)系，因而也就消除了振蕩，避免事故在全系統(tǒng)的進(jìn)一步擴(kuò)大。
異步狀態(tài)下，在一個(gè)失步振蕩周期中，失步斷面聯(lián)絡(luò)線上電壓最低的那一點(diǎn)叫做失步中心。目前應(yīng)用于電力系統(tǒng)中的失步解列裝置基本都是通過最小測(cè)量視在阻抗法或最小電壓法判斷失步中心的位置，判斷其是否位于裝置控制的線路上面。隨著電力系統(tǒng)互聯(lián)的發(fā)展，這兩種方法已難以適應(yīng)現(xiàn)在大區(qū)復(fù)雜互聯(lián)電力系統(tǒng)的情況。特別是，當(dāng)樞紐母線連接多條聯(lián)絡(luò)線，且失步斷面并沒有全部包括該母線所連接的聯(lián)絡(luò)線時(shí)，基于最小測(cè)量電壓或最小視在阻抗難以有效區(qū)分失步斷面聯(lián)絡(luò)線和非失步斷面聯(lián)絡(luò)線。
在實(shí)際的復(fù)雜電力系統(tǒng)中，準(zhǔn)確地判定失步斷面是非常重要的。因?yàn)槿舨荒軠?zhǔn)確地在系統(tǒng)失步斷面實(shí)施解列，則系統(tǒng)振蕩并未消除。電力系統(tǒng)失步后，通過失步斷面將系統(tǒng)解列可使由頻率不等而發(fā)生振蕩的兩部分系統(tǒng)失去聯(lián)系，從而消除振蕩，避免事故在全系統(tǒng)的進(jìn)一步擴(kuò)大。我國(guó)《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》明確規(guī)定運(yùn)行中的電力系統(tǒng)必須在適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)設(shè)置解列點(diǎn)，并裝設(shè)自動(dòng)解列裝置。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生穩(wěn)定破壞時(shí)，能夠有計(jì)劃地將系統(tǒng)迅速而合理地解列為供需盡可能平衡(與自動(dòng)低頻率減負(fù)荷、過頻率切水輪機(jī)、低頻自起動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)等措施相配合)，而各自保持同步運(yùn)行的兩個(gè)或幾個(gè)部分。防止系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間不能拉入同步或造成系統(tǒng)頻率和電壓崩潰，擴(kuò)大事故。在一次振蕩周期中，各條失步斷面聯(lián)絡(luò)線上總有一點(diǎn)(失步中心)的電壓幅值最小。失步中心是在兩個(gè)失步機(jī)群之間的電氣聯(lián)線上，因此在失步中心兩側(cè)實(shí)施解列一般可以保證解列后的兩個(gè)子系統(tǒng)各自基本保持同步(可配合一些輔助措施)。失步解列裝置只有在確定失步中心處于解列裝置所控制的聯(lián)絡(luò)線上后，發(fā)出解列命令實(shí)施解列才有可能保證解列后各子系統(tǒng)的同步(調(diào))運(yùn)行，進(jìn)而平息系統(tǒng)中的振蕩，防止事故擴(kuò)大，避免造成系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間大面積停電的事故。因此，國(guó)內(nèi)解列裝置基本都要通過各種方法去捕捉失步中心，“確定失步中心落在本線路上”時(shí)，才進(jìn)行解列的。
目前，應(yīng)用于電力系統(tǒng)的失步解列裝置多采用系統(tǒng)失步振蕩時(shí)振蕩電壓包絡(luò)線的最低電壓值或者視在阻抗最小測(cè)量值判別失步中心的位置是否處于動(dòng)作區(qū)域之中，并基于此確定失步斷面。但是，該方法適用于結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，而對(duì)于復(fù)雜的互聯(lián)電力系統(tǒng)，往往難以達(dá)到準(zhǔn)確、快捷的解列要求；國(guó)內(nèi)的解列裝置基本是基于單端本地量判斷失步中心的位置，這是無(wú)法確定失步中心位置的，最多是在哪個(gè)方向。單端量捕捉失步中心，難以準(zhǔn)確確定失步中心真正位于的聯(lián)絡(luò)線，難以有效適應(yīng)大區(qū)互聯(lián)系統(tǒng)捕捉失步斷面的要求；當(dāng)線路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，特別是存在單母線節(jié)點(diǎn)連接有多條聯(lián)絡(luò)線的情況下，難以準(zhǔn)確判斷失步斷面真正由哪幾條聯(lián)絡(luò)線組成，或者說(shuō)難以準(zhǔn)確地判斷失步中心真正存在于構(gòu)成失步斷面的哪幾條聯(lián)絡(luò)線之中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能對(duì)復(fù)雜的互聯(lián)電力系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確、快捷判斷失步中心的方法。
本發(fā)明是采取以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的基于無(wú)功功率尋找失步斷面的方法，其特征在于利用裝置采集到的無(wú)功功率的瞬時(shí)值在一個(gè)失步周期中的積分值的大小去判斷失步中心所在的失步斷面聯(lián)絡(luò)線，從而確定失步斷面。
前述的基于無(wú)功功率尋找失步斷面的方法，其特征在于其中所述的尋找失步斷面的方法在于利用有功過零判斷振蕩周期并在該周期內(nèi)對(duì)無(wú)功功率進(jìn)行積分，從而判斷失步中心落在哪條聯(lián)絡(luò)線上且可以預(yù)測(cè)失步中心的移動(dòng)方向。
前述的基于無(wú)功功率尋找失步斷面的方法，其特征在于它包括下列步驟(1)用一個(gè)幅值固定的、有效阻抗后的簡(jiǎn)單電動(dòng)勢(shì)源來(lái)表示等值發(fā)電機(jī)；假設(shè)系統(tǒng)阻抗角和線路阻抗角相等，并將系統(tǒng)的等值阻抗歸算到聯(lián)絡(luò)線阻抗中；系統(tǒng)綜合阻抗值恒定不變，忽略系統(tǒng)負(fù)荷潮流影響；(2)失步中心是在一個(gè)失步振蕩周期中失步斷面聯(lián)絡(luò)線上電壓幅值出現(xiàn)最低的那一點(diǎn)；(3)對(duì)一個(gè)振蕩周期中無(wú)功功率進(jìn)行積分，單周期無(wú)功率積分為零的點(diǎn)就在失步中心附近，且位于等值電勢(shì)幅值相對(duì)較小的一側(cè)。
前述的基于無(wú)功功率尋找失步斷面的方法，其特征在于其中步驟3所述的失步中心的方向判斷是定義電流的正方向是由母線流向線路，當(dāng)電流的正方向指向失步中心時(shí)，認(rèn)為失步中心在測(cè)量點(diǎn)的正方向；當(dāng)電流的正方向離開失步中心時(shí)，認(rèn)為失步中心在測(cè)量點(diǎn)的反方向。
前述的基于無(wú)功功率尋找失步斷面的方法，其特征在于基于無(wú)功功率在單位失步周期中的積分值確定失步中心位置的判據(jù)公式為∫t1t2Q(t)dt<-|Qset|---(13)]]>∫t1t2Q(t)dt>+|Qset|---(14)]]>|∫t1t2Q(t)dt|≤|Qset|---(15)]]>式(13)和式(14)是確定失步中心位置方向的判據(jù)，其中|Qset|是無(wú)功功率單周期積分值的整定值；考慮無(wú)功功率的擺動(dòng)、兩側(cè)等值電勢(shì)的變化和電網(wǎng)的實(shí)際參數(shù)，設(shè)定合適的無(wú)功功率整定值；式(13)～式(15)的無(wú)功積分整定值也可分別整定，特別對(duì)單臺(tái)裝置，在確定失步中心的位置方向的同時(shí)，基于無(wú)功功率單周期積分值去判定失步中心所處的范圍，從而確定裝置的動(dòng)作范圍；對(duì)多臺(tái)裝置，特別是聯(lián)絡(luò)線兩端都配置有解列裝置的情況，通過彼此間對(duì)失步中心的位置判斷，通過協(xié)調(diào)配合策略確定失步中心真正位于的聯(lián)絡(luò)線之中，并實(shí)施解列；如果積分計(jì)算顯示式(13)成立，說(shuō)明失步中心在裝置安裝處的反向；如果積分計(jì)算顯示式(14)成立，說(shuō)明失步中心在裝置安裝處的正向；如果積分計(jì)算顯示式(15)成立，說(shuō)明失步中心在裝置安裝處附近。
下面對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作詳細(xì)的分析本發(fā)明所述的基于聯(lián)絡(luò)線無(wú)功功率尋找失步斷面的方法是利用裝置采集到的無(wú)功功率的瞬時(shí)值在一個(gè)失步周期中的積分值的大小去判斷失步中心所在的失步斷面聯(lián)絡(luò)線，從而確定失步斷面。與傳統(tǒng)的通過電壓或視在阻抗捕捉失步中心的方法相比，無(wú)功功率因擁有方向性而更能靈活地應(yīng)用于對(duì)系統(tǒng)失步斷面的捕捉。通過無(wú)功功率在多點(diǎn)的測(cè)量判斷，不僅可以準(zhǔn)確地判斷失步中心落在哪條聯(lián)絡(luò)線上且可以預(yù)測(cè)失步中心的移動(dòng)方向，利于解列裝置之間的協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)合理與有計(jì)劃的解列，有效消除系統(tǒng)振蕩，避免系統(tǒng)大事故的發(fā)生。
失步斷面聯(lián)絡(luò)線電氣量的變化特征對(duì)等值兩機(jī)系統(tǒng)，連接頻率不等的兩系統(tǒng)間的聯(lián)絡(luò)線的電氣量在失步過程中的變化特征為1、失步斷面聯(lián)絡(luò)線上有一點(diǎn)(失步中心)，其電壓幅值的變化幅度明顯大于聯(lián)絡(luò)線的其他地方，且距離失步中心越遠(yuǎn)，幅值變化越小，即在失步振蕩過程中，失步斷面聯(lián)絡(luò)線存在明顯的電壓梯度；2、在兩端等值電勢(shì)實(shí)際可變化的范圍內(nèi)，在失步斷面聯(lián)絡(luò)線任一位置，瞬時(shí)有功功率在一個(gè)振蕩周期中都會(huì)過零兩次。
3、在一個(gè)失步振蕩周期中，周期綜合無(wú)功功率由失步斷面兩側(cè)流入失步斷面之中。這主要是因?yàn)槭Р綌嗝媛?lián)絡(luò)線上存在明顯的電壓梯度。
利用有功過零判斷振蕩周期并在該周期內(nèi)對(duì)無(wú)功功率進(jìn)行積分，該積分值能夠反映出失步斷面的這些特征。基于此，提出了基于無(wú)功功率尋找失步斷面的方法。
基于聯(lián)絡(luò)線無(wú)功功率確定失步斷面的方法具有下述優(yōu)點(diǎn)1、當(dāng)失步中心靠近連接多條聯(lián)絡(luò)線的母線處時(shí)，通過傳統(tǒng)的基于電壓或視在阻抗捕捉失步中心的方法難以確定失步中心真正處于哪條聯(lián)絡(luò)線上。無(wú)功功率因擁有方向性相對(duì)更能靈活應(yīng)用于對(duì)失步系統(tǒng)的分析?；谠谝粋€(gè)失步振蕩周期中對(duì)雙端或多端無(wú)功功率的積分，通過光纖縱(互)聯(lián)比較積分大小，不僅可以準(zhǔn)確地判斷出失步中心所在的一組聯(lián)絡(luò)線且可以預(yù)測(cè)失步中心的移動(dòng)方向，便于解列裝置之間的協(xié)調(diào)。
2、基于聯(lián)絡(luò)線雙端量或者多端量(特別是無(wú)功)，可以確定失步中心所在的失步斷面聯(lián)絡(luò)線。較之國(guó)外通過實(shí)時(shí)測(cè)量相角并進(jìn)行比較(對(duì)實(shí)時(shí)性和通道等硬件要求很高，且由于暫態(tài)過程中系統(tǒng)暫態(tài)參數(shù)不恒定及干擾等影響而存在測(cè)量誤差)去捕捉失步中心的方法，通過無(wú)功積分去判斷失步中心位置的方法對(duì)時(shí)間要求相對(duì)較低，且易于實(shí)現(xiàn)，可靠性高。
3、本方法推導(dǎo)驗(yàn)證過程中考慮了解列斷面兩側(cè)等值電勢(shì)不等和聯(lián)絡(luò)線損耗等因素，假設(shè)模型盡可能與實(shí)際失步系統(tǒng)的特征相符合；4、本方法能夠自動(dòng)適應(yīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變化或運(yùn)行方式變化，即與系統(tǒng)的運(yùn)行方式、電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)；5、本方法整定方便，便于用戶應(yīng)用；
6、本方法主要利用失步振蕩的共性進(jìn)行判別，利于應(yīng)用于大區(qū)互聯(lián)系統(tǒng)中；7、本方法考慮了解列后子系統(tǒng)保持同步(調(diào))運(yùn)行的能力，可有效消除系統(tǒng)間的振蕩，避免事故擴(kuò)大、系統(tǒng)崩潰、大停電等事故的發(fā)生。


圖1為等值雙機(jī)系統(tǒng)；圖2是圖1系統(tǒng)失步斷面聯(lián)絡(luò)線上一個(gè)振蕩周期無(wú)功積分大小的分布示意圖；圖3等值三機(jī)系統(tǒng)圖；圖4機(jī)組的功角搖擺圖；圖5聯(lián)絡(luò)線L0102-1各采樣節(jié)點(diǎn)電壓幅值圖；圖6.聯(lián)絡(luò)線L0103各采樣節(jié)點(diǎn)電壓幅值圖；圖7.聯(lián)絡(luò)線L0302各采樣節(jié)點(diǎn)電壓幅值圖；圖8聯(lián)絡(luò)線L0102-1各分段有功功率和無(wú)功功率瞬時(shí)值；圖9聯(lián)絡(luò)線L0103各分段有功功率和無(wú)功功率瞬時(shí)值；圖10聯(lián)絡(luò)線L0302各分段有功功率和無(wú)功功率瞬時(shí)值；具體實(shí)施方式
如圖1-10所示的基于無(wú)功功率尋找失步斷面的方法圖1為等值兩機(jī)系統(tǒng)，在分析中采用下列等值條件用一個(gè)幅值固定的、有效阻抗后的簡(jiǎn)單電動(dòng)勢(shì)源來(lái)表示等值發(fā)電機(jī)；假設(shè)系統(tǒng)阻抗角和線路阻抗角相等，用_eq表示，并將系統(tǒng)等值阻抗歸算到聯(lián)絡(luò)線阻抗中，即聯(lián)絡(luò)線兩端電壓就是 和 系統(tǒng)綜合阻抗為Z∑，在頻率實(shí)際可變化的范圍內(nèi)，認(rèn)為Z∑的值恒定不變；忽略系統(tǒng)負(fù)荷潮流的影響。
電力系統(tǒng)振蕩時(shí)，等值電勢(shì)幅值實(shí)際是不相等的，取電勢(shì) 為參考向量， 的幅值是 的ke倍，兩系統(tǒng)間的功角差為δ，則E·M=keE·Nejδ---(1)]]>兩系統(tǒng)間的等值電勢(shì)差為 聯(lián)絡(luò)線的電流為 假設(shè)解列裝置安裝點(diǎn)是圖1中D點(diǎn)，令Z1為M側(cè)等值發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)至測(cè)量點(diǎn)處的阻抗。令k＝Z1/Z∑，k表示測(cè)量點(diǎn)在整個(gè)系統(tǒng)中的位置，k∈(0，1)。測(cè)量點(diǎn)的電壓為U·D=E·M-I··Z1=EN·[ke(1-k)cosδ+k+jke(1+k)sinδ]---(4)]]>|UD|2=EN2·[ke2(1-k)2+2ke(1-k)kcosδ+(k)2]---(5)]]>當(dāng)δ＝π時(shí)，得|UD|2=EN2·(1+ke)2·(k-ke1-ke)2---(6)]]>由式(6)知，當(dāng)k＝ke/(1+ke)時(shí)，測(cè)量點(diǎn)的電壓幅值為零。對(duì)等值兩機(jī)系統(tǒng)，定義當(dāng)δ＝kπ(k∈奇數(shù))時(shí)，聯(lián)絡(luò)線上電壓幅值為零的那一點(diǎn)為失步中心(Center of Out-of-step)。失步中心是在一個(gè)失步振蕩周期中失步斷面聯(lián)絡(luò)線上電壓幅值出現(xiàn)最低值的那一點(diǎn)。
定義潮流正方向?yàn)閺腗到N，裝置安裝點(diǎn)的視在功率為S=P+jQ=U·D·I·^---(7)]]>解式(7)可得 現(xiàn)在令ke＞1進(jìn)行分析，對(duì)于ke＜1的情況可由對(duì)稱性直接得到。在一個(gè)振蕩周期中無(wú)功功率的積分為f1(k)=∫02πQdδ]]> (10)
將式(10)對(duì)k求導(dǎo)得 因?yàn)閟in_eq＞0，故函數(shù)f1(k)關(guān)于變量k是單調(diào)遞減的，當(dāng)k<ke2/(ke2+1)]]>時(shí)，f1k)＞0；當(dāng)k=ke2/(ke2+1)]]>時(shí)，f1(k)＝0；當(dāng)k>ke2/(ke2+1)]]>時(shí)，f1(k)＜0。
當(dāng)?shù)戎惦妱?shì)比恒定時(shí)，失步中心處的單周期無(wú)功積分值為 在實(shí)際電力系統(tǒng)中，兩側(cè)系統(tǒng)等值電勢(shì)比ke≈1，故聯(lián)絡(luò)線上失步中心距離單周期無(wú)功積分為零的點(diǎn)很小，即k2/(ke+1)≈ke2/(ke2+1),]]>因此可認(rèn)為單周期無(wú)功積分為零的點(diǎn)就在失步中心附近，且位于等值電勢(shì)幅值相對(duì)較小的一側(cè)。
圖2所示是當(dāng)兩側(cè)等值電勢(shì)幅值恒定且ke＞1時(shí)，無(wú)功功率單周期積分值在失步斷面聯(lián)絡(luò)線上的分布軌跡圖。由該圖知，無(wú)功功率單周期積分值在聯(lián)絡(luò)線上呈單調(diào)分布，因此也可以利用單周期無(wú)功功率積分值的大小去確定裝置的動(dòng)作范圍。
大量仿真和實(shí)踐表明，在系統(tǒng)失步振蕩過程中，兩側(cè)等值電勢(shì)是不等且不斷變化的，但周期綜合無(wú)功功率總是從失步斷面兩側(cè)流進(jìn)失步斷面之中。
定義電流的正方向是由母線流向線路。當(dāng)電流的正方向指向失步中心時(shí)，認(rèn)為失步中心在測(cè)量點(diǎn)的正方向；當(dāng)電流的正方向離開失步中心時(shí)，認(rèn)為失步中心在測(cè)量點(diǎn)的反方向。
基于無(wú)功功率在單位失步周期中的積分值確定失步中心位置的判據(jù)公式為∫t1t2Q(t)dt<-|Qset|---(13)]]>∫t1t2Q(t)dt>+|Qset|---(14)]]>|∫t1t2Q(t)dt|≤|Qset|---(15)]]>式(13)和式(14)是確定失步中心位置方向的判據(jù)，其中|Qset|是無(wú)功功率單周期積分值的整定值?？紤]無(wú)功功率的擺動(dòng)、兩側(cè)等值電勢(shì)的變化和電網(wǎng)的實(shí)際參數(shù)，設(shè)定合適的無(wú)功功率整定值。式(13)～式(15)的無(wú)功積分整定值也可分別整定，特別對(duì)單臺(tái)裝置，在確定失步中心的位置方向的同時(shí)，基于無(wú)功功率單周期積分值去判定失步中心所處的范圍，從而確定裝置的動(dòng)作范圍；對(duì)多臺(tái)裝置，特別是聯(lián)絡(luò)線兩端都配置有解列裝置的情況，通過彼此間對(duì)失步中心的位置判斷，通過協(xié)調(diào)配合策略確定失步中心真正位于的聯(lián)絡(luò)線之中，并實(shí)施解列。如果積分計(jì)算顯示式(13)成立，說(shuō)明失步中心在裝置安裝處的反向；如果積分計(jì)算顯示式(14)成立，說(shuō)明失步中心在裝置安裝處的正向；如果積分計(jì)算顯示式(15)成立，說(shuō)明失步中心在裝置安裝處附近。邏輯上，式(15)可與電壓較低(例如，電壓低于額定值的18％)相“與”，進(jìn)行判斷失步中心是否在裝置附近。采樣點(diǎn)t1和采樣點(diǎn)t2之間的時(shí)間長(zhǎng)度根據(jù)具體的振蕩情況確定，通常選擇1個(gè)振蕩周期，這可與有功功率過零相配合，失步斷面聯(lián)絡(luò)線上有功過零兩次為一個(gè)振蕩周期。對(duì)于等值兩機(jī)系統(tǒng)，有功功率大約在兩側(cè)功角差達(dá)到180°時(shí)首次過零，工程上通常認(rèn)為此時(shí)系統(tǒng)經(jīng)歷了從同步到失步的過渡狀態(tài)。通過有功過零確定失步振蕩周期長(zhǎng)度不僅很合適、準(zhǔn)確，而且實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。然后再根據(jù)積分結(jié)果的大小判斷失步中心的位置。
本發(fā)明的仿真說(shuō)明所做等值三機(jī)系統(tǒng)仿真模型及潮流參考方向如圖3所示，仿真系統(tǒng)參數(shù)均來(lái)自于實(shí)際電網(wǎng)模型參數(shù)，通過對(duì)該模型進(jìn)行暫態(tài)仿真進(jìn)行研究。0.12秒時(shí)，聯(lián)絡(luò)線L0102-2發(fā)生了三相短路事故。經(jīng)過0.1秒后主保護(hù)正確動(dòng)作切除該聯(lián)絡(luò)線，系統(tǒng)出現(xiàn)失步振蕩。圖4所示是機(jī)組G2和機(jī)組G3相對(duì)于機(jī)組G1的功角軌跡曲線圖。由該圖可見，機(jī)組G2和G3失步于機(jī)組G1。失步斷面如圖3所示。在聯(lián)絡(luò)線L0102-1、L0103和L0302中均勻采樣4點(diǎn)，此時(shí)各聯(lián)絡(luò)線沿潮流參考方向依次被均分成5段。圖5、圖6和圖7分別是各聯(lián)絡(luò)線兩端母線及中間4個(gè)采樣點(diǎn)的電壓幅值變化圖。由電壓幅值變化圖可知，失步斷面聯(lián)絡(luò)線是L0102-1和L0103，且失步斷面線路中存在明顯的電壓梯度，且單位振蕩周期中間存在一節(jié)點(diǎn)的電壓幅值變化最大，出現(xiàn)最低電壓幅值，該節(jié)點(diǎn)位于失步中心附近或就是失步中心。圖8和圖9是聯(lián)絡(luò)線L0102-1和聯(lián)絡(luò)線L0103上的各分段沿潮流參考方向在各分段末測(cè)量到的有功功率和無(wú)功功率的瞬時(shí)值圖。定義在一個(gè)振蕩周期中，無(wú)功功率的積分值大小為周期綜合無(wú)功。由圖8和圖9知，失步斷面聯(lián)絡(luò)線兩端所測(cè)瞬時(shí)無(wú)功分別偏向正負(fù)兩側(cè)，這說(shuō)明周期綜合無(wú)功是從聯(lián)絡(luò)線兩端流向中間某部分。表1和表2所示是有功首次連續(xù)過零兩次期間(一個(gè)振蕩周期)無(wú)功積分及其平均值的大小。其中，∫Q=∫t1t2Q(t)dt---(16)]]>∫Q‾=[∫t1t2Q(t)dt]/(t2-t1)---(17)]]>式(16)和式(17)中，t1和t2是一次振蕩周期中的起點(diǎn)和終點(diǎn)。由表1知，在失步斷面聯(lián)絡(luò)線上總有一點(diǎn)所測(cè)無(wú)功積分最小，越遠(yuǎn)離該點(diǎn)無(wú)功積分絕對(duì)值越大。無(wú)功積分值基本呈單調(diào)分布。這就是失步斷面聯(lián)絡(luò)線的無(wú)功分布特征。由圖5知，失步中心在C點(diǎn)附近，而由表1可知，無(wú)功積分值零點(diǎn)落在L4(CD)段中，位于C點(diǎn)左側(cè)。由表2可知，無(wú)功積分值落在L9(GH)段中，而由圖6可知，失步中心在G點(diǎn)附近。圖10所示是同調(diào)機(jī)群間的聯(lián)絡(luò)線L0302的有功與無(wú)功瞬時(shí)值圖，該聯(lián)絡(luò)線上發(fā)生同步振蕩。
由以上的分析知，周期綜合無(wú)功總是從失步斷面兩側(cè)流向斷面之中，且其大小在失步斷面聯(lián)絡(luò)線上基本成單調(diào)性分布。
對(duì)于失步斷面聯(lián)絡(luò)線來(lái)講，從聯(lián)絡(luò)線兩端切斷還是從聯(lián)絡(luò)線中間某點(diǎn)切斷都是一樣的意義，解列裝置只要能夠判斷出失步中心位于被切斷的聯(lián)絡(luò)線之中即可。故在圖3所示的等值系統(tǒng)間的聯(lián)絡(luò)線兩側(cè)分別裝上解列裝置，系統(tǒng)失步后，在每個(gè)失步振蕩周期中計(jì)算出裝置安裝處的無(wú)功積分，通過光纖縱(互)聯(lián)比較各裝置安裝處的無(wú)功積分值，判斷出失步中心所在的聯(lián)絡(luò)線，從而確定系統(tǒng)的失步斷面并實(shí)施解列。
表1失步斷面聯(lián)絡(luò)線L0102-1各分段一個(gè)振蕩周期無(wú)功功率的積分結(jié)果表2失步斷面聯(lián)絡(luò)線L0103各分段一個(gè)振蕩周期無(wú)功功率的積分結(jié)果

表1 一個(gè)振蕩周期無(wú)功功率的積分結(jié)果(L0102-1)

表2一個(gè)振蕩周期無(wú)功功率的積分結(jié)果(L0103)上述實(shí)施例不以任何形式限定本發(fā)明，凡采取等同替換或等效變換的形式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.基于無(wú)功功率尋找失步斷面的方法，其特征在于利用裝置采集到的無(wú)功功率的瞬時(shí)值在一個(gè)失步周期中的積分值的大小去判斷失步中心所在的失步斷面聯(lián)絡(luò)線，從而確定失步斷面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無(wú)功功率尋找失步斷面的方法，其特征在于其中所述的尋找失步斷面的方法在于利用有功過零判斷振蕩周期并在該周期內(nèi)對(duì)無(wú)功功率進(jìn)行積分，從而判斷失步中心落在哪條聯(lián)絡(luò)線上且可以預(yù)測(cè)失步中心的移動(dòng)方向。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無(wú)功功率尋找失步斷面的方法，其特征在于它包括下列步驟(1)用一個(gè)幅值固定的、有效阻抗后的簡(jiǎn)單電動(dòng)勢(shì)源來(lái)表示等值發(fā)電機(jī)；假設(shè)系統(tǒng)阻抗角和線路阻抗角相等，并將系統(tǒng)的等值阻抗歸算到聯(lián)絡(luò)線阻抗中；系統(tǒng)綜合阻抗值恒定不變，忽略系統(tǒng)負(fù)荷潮流影響；(2)失步中心是在一個(gè)失步振蕩周期中失步斷面聯(lián)絡(luò)線上電壓幅值出現(xiàn)最低的那一點(diǎn)；(3)對(duì)一個(gè)振蕩周期中無(wú)功功率進(jìn)行積分，單周期無(wú)功功率積分為零的點(diǎn)就在失步中心附近，且位于等值電勢(shì)幅值相對(duì)較小的一側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于無(wú)功功率尋找失步斷面的方法，其特征在于其中步驟3所述的失步中心的方向判斷是定義電流的正方向是由母線流向線路，當(dāng)電流的正方向指向失步中心時(shí)，認(rèn)為失步中心在測(cè)量點(diǎn)的正方向；當(dāng)電流的正方向離開失步中心時(shí)，認(rèn)為失步中心在測(cè)量點(diǎn)的反方向。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無(wú)功功率尋找失步斷面的方法，其特征在于基于無(wú)功功率在單位失步周期中的積分值確定失步中心位置的判據(jù)公式為∫t1t2Q(t)dt<-|Qset|---(13)]]>∫t1t2Q(t)dt>+|Qset|---(14)]]>|∫t1t2(t)dt|≤|Qset|---(15)]]>式(13)和式(14)是確定失步中心位置方向的判據(jù)，其中|Qset|是無(wú)功功率單周期積分值的整定值；考慮無(wú)功功率的擺動(dòng)、兩側(cè)等值電勢(shì)的變化和電網(wǎng)的實(shí)際參數(shù)，設(shè)定合適的無(wú)功功率整定值；式(13)～式(15)的無(wú)功積分整定值也可分別整定，特別對(duì)單臺(tái)裝置，在確定失步中心的位置方向的同時(shí)，基于無(wú)功功率單周期積分值去判定失步中心所處的范圍，從而確定裝置的動(dòng)作范圍；對(duì)多臺(tái)裝置，特別是聯(lián)絡(luò)線兩端都配置有解列裝置的情況，通過彼此間對(duì)失步中心的位置判斷，通過協(xié)調(diào)配合策略，確定失步中心真正位于的聯(lián)絡(luò)線，并實(shí)施解列；如果積分計(jì)算顯示式(13)成立，說(shuō)明失步中心在裝置安裝處的反向；如果積分計(jì)算顯示式(14)成立，說(shuō)明失步中心在裝置安裝處的正向；如果積分計(jì)算顯示式(15)成立，說(shuō)明失步中心在裝置安裝處附近。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種能對(duì)復(fù)雜的互聯(lián)電力系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確、快捷判斷失步中心的方法。本發(fā)明基于無(wú)功功率尋找失步斷面的方法在于利用裝置采集到的無(wú)功功率的瞬時(shí)值在一個(gè)失步周期中的積分值的大小去判斷失步中心所在的失步斷面聯(lián)絡(luò)線，從而確定失步斷面?；蛘呃糜泄^零判斷振蕩周期并在該周期內(nèi)對(duì)無(wú)功功率進(jìn)行積分，從而判斷失步中心落在哪條聯(lián)絡(luò)線上且可以預(yù)測(cè)失步中心的移動(dòng)方向。不僅可以準(zhǔn)確地判斷出失步中心所在的一組聯(lián)絡(luò)線且可以預(yù)測(cè)失步中心的移動(dòng)方向，便于解列裝置之間的協(xié)調(diào)。
文檔編號(hào)H02H3/48GK1804644SQ200510037658
公開日2006年7月19日 申請(qǐng)日期2005年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月10日
發(fā)明者高鵬, 王建全 申請(qǐng)人:南京國(guó)電南自電網(wǎng)穩(wěn)定控制有限責(zé)任公司, 高鵬, 王建全