一種基于廣域測(cè)量信息的交流系統(tǒng)多頻振蕩復(fù)合失步解列判據(jù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)暫態(tài)安全穩(wěn)定與控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種基于廣域測(cè)量 信息（Wide Area Measurement System,WAMS)的交流系統(tǒng)多頻振蕩復(fù)合失步解列判據(jù)方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 從國內(nèi)外近些年發(fā)生的大停電事故中我們可W得知，電力系統(tǒng)在運(yùn)行和設(shè)計(jì)中盡 管采取一系列措施提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，但仍有可能會(huì)遇到突發(fā)故障情況使系統(tǒng)喪失穩(wěn)定，因 此必須通過了解系統(tǒng)失去穩(wěn)定后的現(xiàn)象并采取相應(yīng)措施W減輕穩(wěn)定破壞后所帶來的傷害， 迅速使系統(tǒng)恢復(fù)穩(wěn)定運(yùn)行。隨著我國各大區(qū)域電網(wǎng)聯(lián)系越來越緊密，將形成全國聯(lián)網(wǎng)的巨 型電力系統(tǒng)，增加了相應(yīng)的聯(lián)網(wǎng)效益的同時(shí)，也增加了故障處理不當(dāng)時(shí)造成損害的嚴(yán)重程 度，為了避免電力系統(tǒng)出現(xiàn)全網(wǎng)崩潰的情況發(fā)生，當(dāng)系統(tǒng)受到大擾動(dòng)的影響而失去同步時(shí)， 失步解列作為防止系統(tǒng)崩潰的最后一道防線得到了廣泛應(yīng)用。
[0003] 系統(tǒng)發(fā)生失步振蕩時(shí)，直接表現(xiàn)為發(fā)電機(jī)之間相對(duì)功角失去同步并在0~360°范 圍內(nèi)周期擺動(dòng)，外在變現(xiàn)為系統(tǒng)內(nèi)部某些線路上出現(xiàn)振蕩中屯、導(dǎo)致線路上傳輸?shù)挠泄β?周期性過零、電壓過低引起保護(hù)裝置動(dòng)作。當(dāng)多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)之間互相失去同步時(shí)，在系統(tǒng)內(nèi)部 可能出現(xiàn)多個(gè)振蕩中屯、，極容易導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰，此時(shí)需要將互相失去同步的發(fā)電機(jī)裂隔離 開，使隔離后各個(gè)孤島滿足各自同步運(yùn)行，等待時(shí)機(jī)成熟后再把系統(tǒng)連接成一個(gè)整體。失步 解列工作首先根據(jù)離線計(jì)算分析的結(jié)果，將失步解列裝置安裝在現(xiàn)失步中屯、可能出現(xiàn)的線 路上，通常為互聯(lián)失步系統(tǒng)之間或失步機(jī)組與主系統(tǒng)電氣連接線上，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生振蕩時(shí)，失 步解列裝置根據(jù)就地測(cè)量的信息是否滿足失步解列判據(jù)來判定系統(tǒng)是否處于失步振蕩狀 態(tài)，進(jìn)而確定是否解列系統(tǒng)。電力系統(tǒng)失步解裂判據(jù)是研究系統(tǒng)失步振蕩過程中電氣量的 變化規(guī)律，研究基于單個(gè)電氣量或者多個(gè)電氣量的判據(jù)，能夠正確判斷系統(tǒng)失步特征。目前 已經(jīng)有很多不同類型的失步解列判據(jù)，化、OS0判據(jù)應(yīng)用較多，根據(jù)振蕩中屯、兩側(cè)無功功率 呈現(xiàn)流入振蕩中屯、的特征，因此判據(jù)可W通過尋找電壓最低點(diǎn)來確定振蕩中屯、的位置，但 是實(shí)際應(yīng)用中只能確定振蕩中屯、出現(xiàn)的時(shí)刻，振蕩中屯、的位置往往會(huì)判定失誤;相位角判 據(jù)依據(jù)兩機(jī)群發(fā)生失步時(shí)相角的特征尋找振蕩中屯、的方位，也不能判定具體位置;阻抗角 判據(jù)與視在阻抗軌跡判據(jù)依據(jù)有功功率往復(fù)振蕩過零的原理，判斷電壓與電流之間的函數(shù) 關(guān)系是否進(jìn)入整定區(qū)域，但相鄰線路的有功功率也可能出現(xiàn)相同特征;無功功率積分判據(jù) 通過無功功率積分來判斷失步中屯、，通過測(cè)量線路兩側(cè)的電氣量可W確定失步中屯、位置， 但需要經(jīng)歷一次振蕩周期才能確定，而且缺乏實(shí)用性。目前關(guān)于失步解列判據(jù)的研究難W 適應(yīng)系統(tǒng)實(shí)際中出現(xiàn)多頻振蕩情況時(shí)，由于多機(jī)群疊加的結(jié)果可能導(dǎo)致一條線路上出現(xiàn)兩 個(gè)振蕩中屯、，從而造成另一條線路上解列裝置檢測(cè)不到振蕩中屯、而不動(dòng)作;傳統(tǒng)的失步解 列工作是由解列裝置根據(jù)就地測(cè)量信息和設(shè)定的失步解列判據(jù)判斷矢步中屯、所在位置是 否在本線路上然后確定是否解列系統(tǒng)，忽略了失步機(jī)群之間聯(lián)絡(luò)斷面上解列裝置之間的互 相配合;振蕩中屯、所在線路未必是解列系統(tǒng)的最優(yōu)選擇，應(yīng)考慮完成解列后可W使得各個(gè) 孤島不平衡功率之和最小，而在實(shí)際情況中滿足不平衡功率最小的最優(yōu)選擇可能不是一條 線路，而是由幾條線路組成的斷面，復(fù)雜系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)多種運(yùn)行方式使得滿足 不平衡功率最小的最優(yōu)斷面發(fā)生變化，無法通過離線計(jì)算來確定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種科學(xué)合理，適用性強(qiáng)，可靠性高，效果佳的基于廣域測(cè) 量信息的交流系統(tǒng)多頻振蕩復(fù)合失步解列判據(jù)方法，當(dāng)前電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)日趨完善，在系統(tǒng) 無功儲(chǔ)備充分的條件下當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生失步振蕩時(shí)，可W滿足一定時(shí)間的失步運(yùn)行而非在第一 時(shí)間將系統(tǒng)解列掉，因此研究一種基于廣域測(cè)量信息在線采集信息，由計(jì)算中屯、下令指揮 最優(yōu)斷面處解列裝置動(dòng)作、保證解列裝置協(xié)調(diào)動(dòng)作不誤動(dòng)、可W躲過復(fù)雜系統(tǒng)不同運(yùn)行方 式下不同故障、使得解列后各孤島不平衡功率最小的交流系統(tǒng)多頻振蕩復(fù)合解列判據(jù)是具 有實(shí)際意義的。
[0005] 本發(fā)明的目的是運(yùn)樣實(shí)現(xiàn)的：一種基于廣域測(cè)量信息的交流系統(tǒng)多頻振蕩復(fù)合失 步解列判據(jù)方法，其特征在于，它包括W下步驟：
[0006] 步驟1:廣域測(cè)量信息（Wide Area Measurement System,WAMS)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行 狀態(tài)，電氣量：電壓、功角、相角、頻率均可W通過相量測(cè)量單元（Phasor Measurement Unit，PMU)進(jìn)行采集；
[0007] 步驟2:兩側(cè)母線電壓相角差A(yù) 0〉13〇°作為解列裝置啟動(dòng)判據(jù)，系統(tǒng)發(fā)生失步振蕩 時(shí)兩個(gè)機(jī)群發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子角速度不同從而導(dǎo)致功角差在0~360°周期變化，兩個(gè)機(jī)群擺開的 功角差可W近似等值為線路兩側(cè)母線電壓相角差A(yù) 0，計(jì)算解列裝置兩側(cè)母線電壓相角差 是否滿足A 0〉13〇°，滿足則代表系統(tǒng)發(fā)生了振蕩，但還不能確定振蕩類型，進(jìn)入步驟3。不滿 足則回到步驟1監(jiān)測(cè)階段；
[0008] 步驟3:啟動(dòng)解列裝置失步解列判據(jù)；
[0009] 步驟4:判斷并計(jì)算聯(lián)絡(luò)線路0'〇)5^/?是否過零，失步振蕩時(shí)振蕩中屯、所在線路 挽OS9?連續(xù)變化而且過零，同步振蕩時(shí)妨0蹲雖然連續(xù)變化但是電壓不會(huì)為零，短路故障時(shí) CTdO飾不會(huì)連續(xù)變AdUcos 口解列判據(jù)由于僅僅是基于等值兩機(jī)模型推導(dǎo)的單端電氣量判 據(jù)，在實(shí)際應(yīng)用中遇到線路兩端等值電勢(shì)不等和多頻振蕩時(shí)不能準(zhǔn)確有效捕捉到失步中 屯、，故用作輔助判據(jù)來區(qū)分系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)W及振蕩中屯、出現(xiàn)的時(shí)刻。滿足則可W判定系統(tǒng) 處于失步振蕩狀態(tài)，進(jìn)入步驟5,不滿足則代表系統(tǒng)沒有發(fā)生失步振蕩，返回步驟1;
[0010] 步驟5:通過路徑捜索算法確定線路集L，L中包括滿足步驟4的線路W及與其鄰近 的串聯(lián)、并聯(lián)的線路；
[0011] 步驟6 :PMU采集滿足O'cosf/J過零時(shí)刻的線路集L中所有線路兩側(cè)電壓頻率；
[0012] 步驟7:計(jì)算線路兩側(cè)母線頻率對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)d?/dt的乘積是否小于零，實(shí)際情況 下振蕩中屯、線路兩側(cè)電動(dòng)勢(shì)不會(huì)相同，但基于母線電壓頻率的解列判據(jù)能夠適應(yīng)實(shí)際情況 中線路兩端等值電勢(shì)不等而導(dǎo)致振蕩中屯、發(fā)生遷移的情況，振蕩中屯、同一側(cè)的電壓頻率變 化趨勢(shì)相同有交集但幅值不同，振蕩中屯、兩側(cè)的電壓頻率變化趨勢(shì)相反且沒有交集，因此 能夠通過計(jì)算線路兩側(cè)母線頻率對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)d CO/dt的乘積是否小于零來捜尋振蕩中屯、 的位置。滿足則代表振蕩中屯、就處于線路上進(jìn)入步驟9,不滿足則表示沒有找到振蕩中屯、， 進(jìn)入步驟8;
[0013] 步驟8:對(duì)線路集L中下一條線路進(jìn)行判斷，直至捜尋到滿足判據(jù)的線路為止；
[0014] 步驟9:計(jì)算中屯、發(fā)送解列指令給處于最優(yōu)斷面的解列裝置同一時(shí)刻將斷面解開。
[0015] 本發(fā)明一種基于廣域測(cè)量信息的交流系統(tǒng)多頻振蕩復(fù)合失步解列判據(jù)方法應(yīng)用 于多頻振蕩場(chǎng)景，考慮基于兩種不同電氣量的復(fù)合判據(jù)增加在實(shí)際情況中捕捉振蕩中屯、的 可靠性;考慮復(fù)雜系統(tǒng)多種運(yùn)行方式，計(jì)算不同運(yùn)行方式下切機(jī)切負(fù)荷最小的最優(yōu)解列斷 面;考慮系統(tǒng)遇到小故障擾動(dòng)W及同步振蕩時(shí)解列裝置不會(huì)誤動(dòng);考慮最優(yōu)解列斷面可能 不是振蕩中屯、所處的線路，計(jì)算中屯、只命令最優(yōu)斷面上的解列裝置同時(shí)解列系統(tǒng)。具有科 學(xué)合理，適用性強(qiáng)，可靠性高，效果佳的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0016] 圖1是一種基于廣域測(cè)量信息的交流系統(tǒng)多頻振蕩復(fù)合失步解列判據(jù)方法的流程 圖。
[0017] 圖2是基于解列判據(jù)的等值兩機(jī)系統(tǒng)說明圖。
[001引圖3是基于O'cow'解列判據(jù)的等值兩機(jī)系統(tǒng)向量圖。
[0019] 圖4是基于線路兩側(cè)母線電壓頻率失步解列判據(jù)的等值兩機(jī)系統(tǒng)說明圖。
[0020] 圖5是失步解列工作分層控制說明圖。
[0021 ]圖6是基于廣域測(cè)量系統(tǒng)的最優(yōu)斷面捜索方法流程圖。
[0022] 圖7是IE邸10機(jī)39節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)單線圖。
[0023] 圖8是10臺(tái)發(fā)電機(jī)受擾動(dòng)后相對(duì)功角曲線圖。
[0024] 圖9是10臺(tái)發(fā)電機(jī)分群結(jié)果示意圖。
[00巧]圖10是IE邸10機(jī)39節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)最優(yōu)斷面示意圖。
[00%]圖11是運(yùn)行方式1下支路L26-29兩端電壓相角差示意圖。
[0027]圖12是運(yùn)行方式1下支路L26-29兩端電壓頻率示意圖。
[00%]圖13是運(yùn)行方式2下支路L26-29兩端電壓相角差示意圖。
[0029] 圖14是運(yùn)行方式2下支路L26-29兩端電壓頻率示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面結(jié)合附圖，對(duì)優(yōu)選實(shí)施例作詳細(xì)說明。
[0031] 參照?qǐng)D1，一種基于廣域測(cè)量信息的交流系統(tǒng)多頻振蕩復(fù)合失步解列判據(jù)方法，具 體步驟如下：
[0032] 步驟1:廣域測(cè)量信息（Wide Area Measurement System,WAMS)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行 狀態(tài)，電氣量:電壓、功角、相角、頻率均可W通過PMU進(jìn)行采集；
[0033] 步驟2:兩側(cè)母線電壓相角差A(yù) 0〉13〇°作為解列裝置啟動(dòng)判據(jù)，系統(tǒng)發(fā)生失步振蕩 時(shí)兩個(gè)機(jī)群發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子角速度不同從而導(dǎo)致功角差在0~360°周期變化，兩個(gè)機(jī)群擺開的 功角差可W近似等值為線路兩側(cè)母線電壓相角差A(yù) 0，計(jì)算解列裝置兩側(cè)母線電壓相角差 是否滿足A 0〉13〇°，滿足則代表系統(tǒng)發(fā)生了振蕩，但還不能確定振蕩類型，進(jìn)入步驟3,不滿 足則回到步驟1監(jiān)測(cè)階段；
[0034] 步驟3:啟動(dòng)解列裝置失步解列判據(jù)；
[0035] 步驟4:判斷并計(jì)算聯(lián)絡(luò)線路化O纖是否過零，失步振蕩時(shí)振蕩中屯、所在線路 ITcos^連續(xù)變化而且過零，同步振蕩時(shí)I/COS^)雖然連續(xù)變化但是電壓不會(huì)為零，短路故障時(shí) 機(jī)08口不會(huì)連續(xù)變化。?7〇)89)解列判據(jù)由于僅僅是基于等值兩機(jī)模型推導(dǎo)的單端電氣量判 據(jù)，在實(shí)際應(yīng)用中遇到線路兩端等值電勢(shì)不等和多頻振蕩時(shí)不能準(zhǔn)確有效捕捉到失步中 屯、，故用作輔助判據(jù)來區(qū)分系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)W及振蕩中屯、出現(xiàn)的時(shí)刻。滿足則可W判定系統(tǒng) 處于失步振蕩狀態(tài)，進(jìn)入步驟5,不滿足則代表系統(tǒng)沒有發(fā)生失步振蕩，返回步驟1;
[0036] 步驟5:通過路徑捜索算法確定線路集L，L中包括滿足步驟4的線路W及與其鄰近 的串聯(lián)、并聯(lián)的線路；
[0037] 步驟6:PMU采集滿足Ucosr過零時(shí)刻的線路集L中所有線路兩側(cè)電壓頻率；
[0038] 步驟7:計(jì)算線路兩側(cè)母線頻率對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)d?/dt的乘積是否小于零，實(shí)際情況 下振蕩中屯、線路兩側(cè)電動(dòng)勢(shì)不會(huì)相同，但基于母線電壓頻率的解列判據(jù)能夠適應(yīng)實(shí)際情況 中線路兩端等值電勢(shì)不等而導(dǎo)致振蕩中屯、發(fā)生遷移的情況，振蕩中屯、同一側(cè)的電壓頻率變 化趨勢(shì)相同有交集但幅值不同，振蕩中屯、