專利名稱：基于wams的電力系統(tǒng)分群及穩(wěn)定裕度評(píng)估系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于WAMS的電力系統(tǒng)分群及穩(wěn)定裕度評(píng)估系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的分析和判別是電力系統(tǒng)研究中經(jīng)典問(wèn)題之一。迄今為止，研究暫態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題的分析方法主要有四大類，即數(shù)值積分法、直接法、混合分析法以及基于軌跡信息的穩(wěn)定性分析法。數(shù)值積分法是電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析的基本方法，它可以適應(yīng)各種詳細(xì)元件的數(shù)學(xué)模型，且分析結(jié)果準(zhǔn)確、可靠。其固有缺陷是缺乏工程上的定性穩(wěn)定識(shí)別判據(jù)，只能采用有限的觀察時(shí)間及足夠大門檻值作為系統(tǒng)是否穩(wěn)定的判據(jù)。此外，它是完全依賴于元件的模型和參數(shù)，當(dāng)模型或參數(shù)不完全準(zhǔn)確時(shí)，其結(jié)果必然有誤差。直接法是一種嚴(yán)格定量的暫態(tài)穩(wěn)定分析方法，能基于靈敏度方法給出系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定極限，但暫態(tài)能量的計(jì)算受模型的限制，所采用的能量函數(shù)的誤差將影響計(jì)算的結(jié)果。另外，直接法僅適用于分析電力系統(tǒng)第一擺的穩(wěn)定性，具有一定的局限性。為了兼顧以上兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，G.A. Maria等人提出了混合法，其基本思路為首先逐步積分計(jì)算持續(xù)故障和故障后軌線，再使用直接法評(píng)估系統(tǒng)的穩(wěn)定程度。近十年來(lái)，基于混合法思想的在線安全穩(wěn)定預(yù)防控制技術(shù)已日趨成熟，并已得到了實(shí)際應(yīng)用，是一種比較實(shí)用的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析方法。后繼的研究則主要集中在如何提高穩(wěn)定能量裕度計(jì)算的精度和仿真計(jì)算的速度兩方面。軌跡分析方法是一種沿著混合法思路的新嘗試，其思想是根據(jù)暫態(tài)能量沿故障后軌跡變化的特點(diǎn)，給出了各發(fā)電機(jī)的不穩(wěn)定指標(biāo)。隨著廣域相量測(cè)量系統(tǒng)(WAMS，Wide AreaMeasurement System)在電力系統(tǒng)的安裝，動(dòng)態(tài)過(guò)程中機(jī)組的運(yùn)動(dòng)曲線可以直接測(cè)量而不必依賴數(shù)值計(jì)算，這無(wú)疑為電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)的緊急控制提供了新的發(fā)展契機(jī)。WAMS可以在同一參考時(shí)間下捕捉到互聯(lián)大系統(tǒng)各點(diǎn)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)過(guò)程，且數(shù)據(jù)更新速度達(dá)到ms級(jí)，為電力系統(tǒng)的暫態(tài)不穩(wěn)定性的實(shí)時(shí)識(shí)別提供了可能，其基本思想是利用WAMS提供的系統(tǒng)軌跡信息，挖掘軌跡信息背后的規(guī)律和機(jī)理，找出軌跡信息與系統(tǒng)穩(wěn)定性之間的關(guān)系，從而獲得穩(wěn)定判據(jù)和穩(wěn)定裕度。本發(fā)明正是應(yīng)用的軌跡分析法進(jìn)行系統(tǒng)的暫態(tài)分析。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種基于WAMS數(shù)據(jù)平臺(tái)的電力系統(tǒng)分群及穩(wěn)定裕度評(píng)估系統(tǒng)及方法，以實(shí)時(shí)快速地識(shí)別電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性，為采取緊急控制措施提供依據(jù)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取如下的技術(shù)方案一種基于WAMS平臺(tái)的電力系統(tǒng)分群及穩(wěn)定裕度評(píng)估系統(tǒng)，包括WAMS數(shù)據(jù)平臺(tái)、預(yù)處理單元、狀態(tài)量寄存單元和暫態(tài)分析單元，WAMS數(shù)據(jù)平臺(tái)位于系統(tǒng)的最前端，其后依次連接預(yù)處理單元和暫態(tài)分析單元，并且這三個(gè)單元都與狀態(tài)量寄存單元相連，且三個(gè)單元都與狀態(tài)量寄存單元之間進(jìn)行信息的雙向傳遞；所述WAMS數(shù)據(jù)平臺(tái)實(shí)時(shí)測(cè)量包括電力系統(tǒng)各機(jī)組的功角、轉(zhuǎn)子角速度、電壓、電流和機(jī)械功率在內(nèi)的狀態(tài)量信息，所述的預(yù)處理單元對(duì)輸入的測(cè)量信息進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換及濾波處理，使之變成能直接參與后續(xù)計(jì)算的數(shù)字信息，所述的暫態(tài)分析單元負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)運(yùn)算，包括各機(jī)組相對(duì)慣性中心坐標(biāo)的功角計(jì)算以及基于局部慣性中心的分群模式識(shí)別，所述的狀態(tài)量寄存單元用于存儲(chǔ)實(shí)時(shí)及歷史時(shí)刻的測(cè)量信息、參數(shù)和數(shù)據(jù)。一種基于WAMS平臺(tái)的電力系統(tǒng)分群及穩(wěn)定裕度評(píng)估方法，包括以下步驟步驟1 在每一采樣時(shí)刻，WAMS數(shù)據(jù)平臺(tái)首先測(cè)量各發(fā)電機(jī)組的功角值，然后將各發(fā)電機(jī)組的功角值傳遞到預(yù)處理單元，由預(yù)處理單元對(duì)各發(fā)電機(jī)組的功角值進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換及濾波處理后傳遞到暫態(tài)分析單元，隨后由暫態(tài)分析單元計(jì)算發(fā)電機(jī)組相對(duì)局部慣性中心坐標(biāo)的轉(zhuǎn)子角，計(jì)算公式如式(1)，并將各發(fā)電機(jī)相對(duì)局部慣性中心坐標(biāo)的轉(zhuǎn)子角從大到小排序，最后將排序后的序列存入狀態(tài)量寄存單元；
權(quán)利要求
1.一種基于WAMS平臺(tái)的電力系統(tǒng)分群及穩(wěn)定裕度評(píng)估系統(tǒng)，其特征在于包括WAMS數(shù)據(jù)平臺(tái)、預(yù)處理單元、狀態(tài)量寄存單元和暫態(tài)分析單元，WAMS數(shù)據(jù)平臺(tái)位于系統(tǒng)的最前端，其后依次連接預(yù)處理單元和暫態(tài)分析單元，并且這三個(gè)單元都與狀態(tài)量寄存單元相連，且三個(gè)單元都與狀態(tài)量寄存單元之間進(jìn)行信息的雙向傳遞；所述WAMS數(shù)據(jù)平臺(tái)實(shí)時(shí)測(cè)量包括電力系統(tǒng)各機(jī)組的功角、轉(zhuǎn)子角速度、電壓、電流和機(jī)械功率在內(nèi)的狀態(tài)量信息，所述的預(yù)處理單元對(duì)輸入的測(cè)量信息進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換及濾波處理，使之變成能直接參與后續(xù)計(jì)算的數(shù)字信息，所述的暫態(tài)分析單元負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)運(yùn)算，包括各機(jī)組相對(duì)慣性中心坐標(biāo)的功角計(jì)算以及基于局部慣性中心的分群模式識(shí)別，所述的狀態(tài)量寄存單元用于存儲(chǔ)實(shí)時(shí)及歷史時(shí)刻的測(cè)量信息、參數(shù)和數(shù)據(jù)。
2.采用權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)進(jìn)行電力系統(tǒng)分群及穩(wěn)定裕度評(píng)估方法，包括以下步驟步驟1 在每一采樣時(shí)刻，WAMS數(shù)據(jù)平臺(tái)首先測(cè)量各發(fā)電機(jī)組的功角值，然后將各發(fā)電機(jī)組的功角值傳遞到預(yù)處理單元，由預(yù)處理單元對(duì)各發(fā)電機(jī)組的功角值進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換及濾波處理后傳遞到暫態(tài)分析單元，隨后由暫態(tài)分析單元計(jì)算發(fā)電機(jī)組相對(duì)局部慣性中心坐標(biāo)的轉(zhuǎn)子角，計(jì)算公式如式(1)，并將各發(fā)電機(jī)相對(duì)局部慣性中心坐標(biāo)的轉(zhuǎn)子角從大到小排序，最后將排序后的序列存入狀態(tài)量寄存單元；
全文摘要
一種基于WAMS平臺(tái)的電力系統(tǒng)分群及穩(wěn)定裕度評(píng)估系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括WAMS數(shù)據(jù)平臺(tái)，其后依次連接預(yù)處理單元和暫態(tài)分析單元，并且這三個(gè)單元都與狀態(tài)量寄存單元之間進(jìn)行信息的雙向傳遞；其方法為WAMS數(shù)據(jù)平臺(tái)測(cè)量機(jī)組的功角值，由預(yù)處理單元處理后傳遞到暫態(tài)分析單元，由其計(jì)算機(jī)組相對(duì)局部慣性中心坐標(biāo)的轉(zhuǎn)子角并從大到小排序，然后計(jì)算n-1個(gè)角度間隙，并挑選出前三個(gè)間隙作為該時(shí)刻主導(dǎo)模式，隨后計(jì)算主導(dǎo)模式對(duì)應(yīng)的等值系統(tǒng)軌跡，最后計(jì)算等值系統(tǒng)軌跡的穩(wěn)定裕度；本發(fā)明不需要預(yù)先獲得電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及元件的模型和參數(shù)，也不需要每臺(tái)機(jī)組都裝有WAMS裝置，就能實(shí)時(shí)快速地在系統(tǒng)受擾或故障后，進(jìn)行分群計(jì)算。
文檔編號(hào)H02J3/38GK102570448SQ20111045477
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月21日
發(fā)明者張保會(huì), 李勝, 沈宇, 王豐, 王茂海, 胡雪凱, 謝歡, 郝治國(guó) 申請(qǐng)人:華北電力科學(xué)研究院有限責(zé)任公司, 華北電網(wǎng)有限公司, 西安交通大學(xué)