專利名稱：電力系統(tǒng)低頻振蕩檢測和保護(hù)的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)低頻振蕩檢測的新方法，尤其是采用聯(lián)絡(luò)線有功功率的變化軌跡檢測低頻振蕩的新方法及裝置。該方法在國內(nèi)首次實現(xiàn)利用大區(qū)互聯(lián)電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線有功功率變化軌跡檢測電力系統(tǒng)低頻振蕩。
背景技術(shù)：
隨著我國“西電東送、南北互濟、大區(qū)聯(lián)網(wǎng)”電力建設(shè)方針的實施，全國各大區(qū)互聯(lián)的局面基本形成。由于目前大區(qū)之間聯(lián)系相對比較薄弱，近年來國內(nèi)電網(wǎng)曾多次發(fā)生低頻振蕩現(xiàn)象。低頻振蕩頻率較低，一般在0.2～2.5Hz范圍內(nèi)，當(dāng)振蕩較嚴(yán)重時，系統(tǒng)不能維持同步運行，由低頻振蕩造成的穩(wěn)定事故在國內(nèi)外均有發(fā)生，已引起有關(guān)方面的重視，采取有效措施進(jìn)行預(yù)防，發(fā)生低頻振蕩后應(yīng)能立即檢測發(fā)現(xiàn)、實施緊急控制來消除振蕩，防止事故擴大。
低頻振蕩模式可分為區(qū)間振蕩和局部振蕩兩種振蕩模式；前者表現(xiàn)為一個區(qū)域中的多臺發(fā)電機與另一個區(qū)域中的多臺發(fā)電機之間的振蕩，此時兩個區(qū)域之間的聯(lián)絡(luò)線功率在不停振蕩；后者表現(xiàn)為一臺發(fā)電機或一座電廠相對于系統(tǒng)中其他機組之間的振蕩，此時該機組或電廠與系統(tǒng)之間的聯(lián)絡(luò)線功率在不停振蕩。低頻振蕩時聯(lián)絡(luò)線功率變化的特征是開始階段有功出現(xiàn)增幅振蕩，振蕩周期一般為0.4～5s，后續(xù)階段為等幅振蕩。如圖1所示，圖1低頻振蕩發(fā)散過程的檢測示意圖，圖中橫坐標(biāo)為時間t，Tmax1-Tmax4為各振蕩周期內(nèi)出現(xiàn)最大功率的時刻，T1-T4為各振蕩周期的周期時間；縱坐標(biāo)為聯(lián)絡(luò)線功率P，P0為聯(lián)絡(luò)線初始功率，Pmin1-Pmin5為各振蕩周期最小功率，Pmax1-Pmax5為各振蕩周期最大功率。
目前分析低頻振蕩的主要方法有利用電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析軟件進(jìn)行離線仿真計算，由于電力系統(tǒng)動態(tài)元件的非線性、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性與模型誤差，系統(tǒng)實際發(fā)生的低頻振蕩現(xiàn)象很難通過仿真計算的方法再現(xiàn)出來?；虿捎猛较嗔繙y量技術(shù)，檢測有代表性的電廠機組之間的功角變化分析低頻振蕩，該方法依賴于全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，受天氣影響或人為干擾(例如發(fā)生戰(zhàn)爭時)，可靠性比較差，另外該方法需要的設(shè)備較多，系統(tǒng)復(fù)雜，在實際工程中投入應(yīng)用的非常少。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新型的電力系統(tǒng)低頻振蕩檢測方法，通過檢測聯(lián)絡(luò)線有功功率變化的振幅及周期可判斷系統(tǒng)是否發(fā)生低頻振蕩。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生低頻功率振蕩時，用該原理實現(xiàn)的裝置能迅速起動和判斷，發(fā)出報警，提醒調(diào)度員采取一些必要的控制措施，如調(diào)整發(fā)電機出力、直流功率調(diào)整等，當(dāng)振蕩比較嚴(yán)重時裝置可自動輸出控制命令采取解列、切機等控制措施，以消除低頻振蕩事故。該原理能區(qū)分增幅振蕩、等幅振蕩和減幅振蕩，能正確識別由故障引起的功率振蕩和低頻振蕩，有效防止由連續(xù)短路故障引起的誤動作，該方法及裝置只對整定周期范圍內(nèi)的功率振蕩進(jìn)行報警和控制。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是電力系統(tǒng)低頻振蕩檢測的方法，采用聯(lián)絡(luò)線有功功率的變化軌跡檢測低頻振蕩；條件一同時滿足下述判據(jù)，即低頻振蕩硬壓板投入，低頻振蕩軟壓板投入，并滿足|Pk-Peqv|＞Psetqd時裝置進(jìn)入起動狀態(tài)；條件二同時滿足下述判據(jù)，Tsetmax≥振蕩周期≥Tsetmin，功率振蕩幅度≥報警門檻，振蕩次數(shù)≥報警周期次數(shù)；報警周期次數(shù)發(fā)出報警的振蕩次數(shù)門檻定值條件三同時滿足下述判據(jù)，Tsetmax≥振蕩周期≥Tsetmin，功率振蕩幅度≥動作門檻，振蕩次數(shù)≥動作周期次數(shù)； 當(dāng)同時滿足條件一和條件二時，低頻振蕩報警 同時滿足條件一和條件三時，低頻振蕩動作， 其中低頻振蕩硬壓板投入通過開關(guān)量輸入允許該功能投入 低頻振蕩軟壓板投入通過整定值允許該功能投入 振蕩周期由(式3)計算得到的Tk Tsetmax振蕩周期的高門檻定值 Tsetmin振蕩周期的低門檻定值 功率振蕩幅度由(式2)計算得到的dPk 報警門檻發(fā)出報警的功率振蕩幅度門檻定值 動作門檻輸出控制命令的功率振蕩幅度門檻定值 振蕩次數(shù)振蕩周期次數(shù)計數(shù)器的累加值 報警周期次數(shù)發(fā)出報警的振蕩次數(shù)門檻定值 動作周期次數(shù)1輸出控制命令1的振蕩次數(shù)門檻定值 動作周期次數(shù)2輸出控制命令2的振蕩次數(shù)門檻定值 動作周期次數(shù)3輸出控制命令3的振蕩次數(shù)門檻定值 動作周期次數(shù)4輸出控制命令4的振蕩次數(shù)門檻定值 低頻振蕩報警發(fā)出報警 低頻振蕩1級動作輸出控制命令1 低頻振蕩2級動作輸出控制命令2 低頻振蕩3級動作輸出控制命令3 低頻振蕩4級動作輸出控制命令4。
本發(fā)明的改進(jìn)是將低頻振蕩動作分級，振蕩周期次數(shù)進(jìn)行分級控制；低頻振蕩周期次數(shù)大于動作周期次數(shù)越多則低頻振蕩保護(hù)動作的級別越高。
電力系統(tǒng)低頻振蕩的保護(hù)裝置，采用聯(lián)絡(luò)線有功功率的變化軌跡檢測裝置，包括低頻振蕩檢測裝置由低頻振蕩硬壓板，低頻振蕩軟壓板，功率振蕩幅度，振蕩次數(shù)測量檢測檢測裝置構(gòu)成。
本發(fā)明的特點 -利用聯(lián)絡(luò)線有功功率P的變化軌跡，判別低頻振蕩。
-可以區(qū)分增幅振蕩、等幅振蕩和減幅振蕩。
-能正確識別由故障引起的功率振蕩和低頻振蕩，有效防止連續(xù)短路故障引起的誤動作。
-只對整定周期范圍內(nèi)的功率振蕩進(jìn)行報警和控制。
-可按振蕩周期次數(shù)分4級輸出控制。
四

圖1低頻振蕩發(fā)散過程的檢測示意圖 圖2為本發(fā)明的采用聯(lián)絡(luò)線有功功率的變化軌跡檢測低頻振蕩的邏輯框圖 圖3現(xiàn)場記錄實際系統(tǒng)發(fā)生低頻振蕩時聯(lián)絡(luò)線有功波形 圖4裝置動作時記錄的有功功率回放波形 五具體實施例方式 正常運行時，該方法一直監(jiān)視聯(lián)絡(luò)線輸送的有功功率的變化，當(dāng)發(fā)生低頻振蕩時，裝置能根據(jù)聯(lián)絡(luò)線有功功率的變化情況迅速進(jìn)入起動狀態(tài)。
裝置判斷起動的方程式為 |Pk-Peqv|＞Psetqd(式1) 其中Pk為聯(lián)絡(luò)線當(dāng)前采樣時刻的功率； Peqv為聯(lián)絡(luò)線前10秒的平均功率； Psetqd為起動功率門檻定值。
低頻振蕩的檢測判據(jù)裝置起動后，通過波形分析技術(shù)對聯(lián)絡(luò)線的電壓、電流、有功功率進(jìn)行計算分析；若潮流波動是由于系統(tǒng)故障引起(不滿足式5)，則裝置可靠閉鎖；若潮流波動是由于低頻振蕩引起，則裝置能可靠找出每個振蕩周期聯(lián)絡(luò)線有功功率的最大值Pmaxk、最小值Pmink以及每個周期內(nèi)最大值Pmaxk出現(xiàn)的時刻Tmaxk。由此可求出每個振蕩周期的振蕩幅度dPk和振蕩周期Tk dPk＝Pmaxk-Pmink(式2) Tk＝Tmaxk+1-Tmaxk(式3) 每個振蕩周期的振幅應(yīng)滿足 dPk≥Psetzd (式4) Psetzd為振蕩確認(rèn)功率門檻定值。
振蕩周期應(yīng)滿足Tsetmin≤Tk≤Tsetmax(式5) Tsetmin為振蕩周期的低門檻定值； Tsetmax為振蕩周期的高門檻定值。
增幅振蕩的判斷條件為 (式6) K1的取值范圍一般為1.05～1.15之間 判為增幅振蕩時，振蕩周期次數(shù)計數(shù)器+N1，N1一般大于或等于2。
減幅振蕩的判斷條件為 (式7) K2的取值范圍一般為0.85～0.95之間 判為減幅振蕩時，振蕩周期次數(shù)計數(shù)器-N2，N2一般大于或等于2。
當(dāng)相鄰兩個振蕩周期內(nèi)的振蕩幅度既不滿足增幅振蕩判斷條件也不滿足減幅振蕩判斷條件則判為等幅振蕩。
判為等幅振蕩時，振蕩周期次數(shù)計數(shù)器+N3，N3一般大于或等于1。
由該原理實現(xiàn)的裝置根據(jù)振蕩周期次數(shù)與振蕩幅度進(jìn)行報警與輸出控制。
裝置起動后如滿足下列條件則裝置輸出報警信號 振蕩幅度dPk≥報警功率門檻 振蕩周期次數(shù)≥報警周期次數(shù)定值 裝置起動后如滿足下列條件則裝置低頻振蕩1級動作 振蕩幅度dPk≥動作功率門檻 振蕩周期次數(shù)≥動作周期次數(shù)定值1 裝置起動后如滿足下列條件則裝置低頻振蕩2級動作 振蕩幅度dPk≥動作功率門檻 振蕩周期次數(shù)≥動作周期次數(shù)定值2 裝置起動后如滿足下列條件則裝置低頻振蕩3級動作 振蕩幅度dPk≥動作功率門檻 振蕩周期次數(shù)≥動作周期次數(shù)定值3 裝置起動后如滿足下列條件則裝置低頻振蕩4級動作 振蕩幅度dPk≥動作功率門檻 振蕩周期次數(shù)≥動作周期次數(shù)定值4 系統(tǒng)發(fā)生低頻振蕩時，振蕩持續(xù)時間越長，振蕩幅度越大，對系統(tǒng)的影響就越大；因此在系統(tǒng)振蕩的初期僅發(fā)出報警信號，提醒運行人員注意；若振蕩不能迅速平息，當(dāng)振蕩周期次數(shù)大于動作周期次數(shù)定值時，可利用低頻振蕩的前3級逐步切除部分機組，若切機后系統(tǒng)仍然振蕩，可利用低頻振蕩的第4級將系統(tǒng)解列。
我們對電網(wǎng)實際發(fā)生低頻振蕩時在現(xiàn)場記錄下的振蕩波形，采用波形回放技術(shù)，轉(zhuǎn)變成裝置的輸入信號進(jìn)行試驗。試驗結(jié)果證明裝置的判斷行為完全正確。圖3是現(xiàn)場記錄實際系統(tǒng)發(fā)生低頻振蕩時聯(lián)絡(luò)線有功波形(橫坐標(biāo)為時間)，圖4是裝置動作時記錄的有功功率回放波形；表1是做試驗時的裝置定值；表2是波形回放時的裝置動作報告。
表1做試驗時的裝置定值 表2波形回放時的裝置動作報告
權(quán)利要求
1.一種電力系統(tǒng)低頻振蕩檢測和保護(hù)的方法，其特征是采用聯(lián)絡(luò)線有功功率的變化軌跡檢測低頻振蕩；
條件一同時滿足下述判據(jù)，即低頻振蕩硬壓板投入，低頻振蕩軟壓板投入，并滿足|Pk-Peqv|＞Psetqd時裝置進(jìn)入起動狀態(tài)；
條件二同時滿足下述判據(jù)，Tsetmax≥振蕩周期≥Tsetmin，功率振蕩幅度≥報警門檻，振蕩次數(shù)≥報警周期次數(shù)；報警周期次數(shù)發(fā)出報警的振蕩次數(shù)門檻定值；
條件三同時滿足下述判據(jù)，Tsetmax≥振蕩周期≥Tsetmin，功率振蕩幅度≥動作門檻，振蕩次數(shù)≥動作周期次數(shù)；
當(dāng)同時滿足條件一和條件二時，低頻振蕩報警；
同時滿足條件一和條件三時，低頻振蕩動作；
其中低頻振蕩硬壓板投入通過開關(guān)量輸入允許該功能投入；
低頻振蕩軟壓板投入通過整定值允許該功能投入；
振蕩周期由Tk＝Tmaxk+1-Tmaxk計算得到的Tk；
Tsetmax振蕩周期的高門檻定值；
Tsetmin振蕩周期的低門檻定值；
功率振蕩幅度由dPk＝Pmaxk-Pmink計算得到的dPk；
報警門檻發(fā)出報警的功率振蕩幅度門檻定值；
動作門檻輸出控制命令的功率振蕩幅度門檻定值；
振蕩次數(shù)振蕩周期次數(shù)計數(shù)器的累加值；
報警周期次數(shù)發(fā)出報警的振蕩次數(shù)門檻定值；
動作周期次數(shù)1輸出控制命令1的振蕩次數(shù)門檻定值；
動作周期次數(shù)2輸出控制命令2的振蕩次數(shù)門檻定值；
動作周期次數(shù)3輸出控制命令3的振蕩次數(shù)門檻定值；
動作周期次數(shù)4輸出控制命令4的振蕩次數(shù)門檻定值；
低頻振蕩報警發(fā)出報警；
低頻振蕩1級動作輸出控制命令1；
低頻振蕩2級動作輸出控制命令2；
低頻振蕩3級動作輸出控制命令3；
低頻振蕩4級動作輸出控制命令4。
2、由權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)低頻振蕩檢測和保護(hù)的方法，其特征是將低頻振蕩動作分級，振蕩周期次數(shù)進(jìn)行分級控制；低頻振蕩周期次數(shù)大于動作周期次數(shù)越多則低頻振蕩動作的級別越高。
3.由權(quán)利要求1所述的采用聯(lián)絡(luò)線有功功率的變化軌跡檢測低頻振蕩的方法，其特征在于利用聯(lián)絡(luò)線前10s輸送的平均功率與當(dāng)前功率的差值作為判斷低頻振蕩的起動條件|Pk-Peqv|＞Psetqd。
4.由權(quán)利要求1所述的采用聯(lián)絡(luò)線有功功率的變化軌跡檢測低頻振蕩的方法，其特征在于利用振蕩過程中聯(lián)絡(luò)線輸送功率的最大值與最小值出現(xiàn)的時刻計算低頻振蕩的周期，利用振蕩周期的長短來區(qū)分故障引起的功率振蕩和低頻振蕩，利用振蕩周期次數(shù)進(jìn)行分級控制。
5.由權(quán)利要求1所述的采用聯(lián)絡(luò)線有功功率的變化軌跡檢測低頻振蕩的方法，其特征在于利用相鄰周期內(nèi)的功率振蕩幅度的比值大小區(qū)分增幅振蕩、等幅振蕩、減幅振蕩。
6.一種電力系統(tǒng)低頻振蕩的保護(hù)裝置，其特征在于采用聯(lián)絡(luò)線有功功率的變化軌跡檢測裝置，包括低頻振蕩檢測裝置由低頻振蕩硬壓板，低頻振蕩軟壓板，功率振蕩幅度，振蕩次數(shù)測量檢測檢測裝置構(gòu)成。
全文摘要
電力系統(tǒng)低頻振蕩檢測和保護(hù)的方法，采用聯(lián)絡(luò)線有功功率的變化軌跡檢測低頻振蕩；條件一同時滿足下述判據(jù)，即低頻振蕩硬壓板投入，低頻振蕩軟壓板投入，并滿足|Pk-Peqv|＞Psetqd時裝置進(jìn)入起動狀態(tài)；條件二同時滿足下述判據(jù)，Tsetmax≥振蕩周期≥Tsetmin，功率振蕩幅度≥報警門檻，振蕩次數(shù)≥報警周期次數(shù)；報警周期次數(shù)發(fā)出報警的振蕩次數(shù)門檻定值；條件三同時滿足下述判據(jù)，Tsetmax≥振蕩周期≥Tsetmin，功率振蕩幅度≥動作門檻，振蕩次數(shù)≥動作周期次數(shù)；當(dāng)同時滿足條件一和條件二時，低頻振蕩報警；同時滿足條件一和條件三時，低頻振蕩保護(hù)動作。
文檔編號H02J3/24GK101237148SQ20081001876
公開日2008年8月6日 申請日期2008年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月23日
發(fā)明者楊 白, 陳松林, 任祖怡, 志 劉, 孫光輝, 鄭玉平, 沈國榮 申請人:南京南瑞繼保電氣有限公司