專利名稱：一種基于支路兩端母線頻差的失步解列判斷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)緊急控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于支路兩端母線頻差的失步解列判斷方法。
背景技術(shù)：
近年來，國內(nèi)外大停電事故頻發(fā)，事故分析可知，隨著電網(wǎng)互聯(lián)規(guī)模的擴(kuò)大，局部擾動可能通過聯(lián)絡(luò)線擴(kuò)散至整個(gè)電網(wǎng)，嚴(yán)重危害了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定。失步解列作為電網(wǎng)第三道防線，對于消除振蕩、防止大停電事故具有重要意義。目前，失步解列的研究主要集中于振蕩中心的定位、失步解列判據(jù)以及主動解列等方向。在工程實(shí)施中，多采用測量視在阻抗最小值或電壓最小值定位振蕩中心，但是當(dāng)振蕩中心遷移時(shí)，傳統(tǒng)的基于就地量的失步解列裝置將失去作用，嚴(yán)重危害了電網(wǎng)穩(wěn)定，2006年華中電網(wǎng)“7.1”事故就是典型的案例。而國內(nèi)外關(guān)于振蕩中心遷移的算例非常少見，對于振蕩中心可能的遷移與引起這種現(xiàn)象的直接原因尚不明確。現(xiàn)有的失步解列判據(jù)主要分為四類:第一類是間接反映功角的判據(jù)；第二類是反映能量的判據(jù)；第三類是直接測量兩側(cè)電壓相角差的失步解列判據(jù)；第四類則是根據(jù)電網(wǎng)特點(diǎn)，結(jié)合各個(gè)判據(jù)的優(yōu)勢所形成的復(fù)合判據(jù)。受電網(wǎng)運(yùn)行方式與故障形式的影響，現(xiàn)有判據(jù)的適應(yīng)性受到挑戰(zhàn)。例如，有的振蕩中心所在支路ucgs^變化只穿過2個(gè)區(qū)域；測量點(diǎn)電壓電流的夾角在0-360°內(nèi)變化，導(dǎo)致誤判；當(dāng)振蕩中心在相鄰兩條線路上快速的來回遷移時(shí)，基于無功功率積分的判據(jù)則受限于振蕩周期很短而無法計(jì)算。因此，如何準(zhǔn)確判斷電網(wǎng)失步狀態(tài)、快速定位振蕩中心，并且當(dāng)振蕩中心遷移時(shí)，能快速有效的實(shí)施解列對于電網(wǎng)安全穩(wěn)定具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種基于支路兩端母線頻差的失步解列判斷方法。本判斷方法的基本原理是基于等值兩機(jī)系統(tǒng)推導(dǎo)電壓的變化規(guī)律，由電壓變化特點(diǎn)發(fā)現(xiàn)失步中心出現(xiàn)的頻率與等值兩機(jī)系統(tǒng)的兩側(cè)頻差相一致，由于失步振蕩是一個(gè)較快的過程，其頻率較大，所以可以用支路兩側(cè)母線頻差的大小進(jìn)行失步狀態(tài)的檢測。本判斷方法通過設(shè)定支路兩端母線的頻差閾值，通過實(shí)時(shí)獲取支路兩端母線頻率，計(jì)算頻差，提取頻差極大值，通過與頻差閾值的大小比較，判斷失步狀態(tài)，定位振蕩中心位置，判斷方法的參數(shù)整定十分方便，能很好的區(qū)分短路故障、同步振蕩、異步振蕩。無論振蕩中心是否發(fā)生遷移，均可以快速準(zhǔn)確的判斷失步狀態(tài)，定位振蕩中心，具有良好的適應(yīng)性，可以在失步振蕩一個(gè)振蕩周期內(nèi)發(fā)出解列命令。同時(shí)，本判斷方法所提供的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，為解列的協(xié)調(diào)配合提供了依據(jù)。本發(fā)明的一種基于支路兩端母線頻差的失步解列判斷方法，包括以下步驟:一種基于支路兩端母線頻差的失步解列判斷方法，其特征在于，包括下列步驟:步驟1， 設(shè)定一個(gè)頻差閾值Λ 和一個(gè)計(jì)算步長tstep，并實(shí)時(shí)獲取支路兩端母線頻率ω i和ω j,獲取頻差I(lǐng) Δ ω I，基于公式| Δ ω | = | ω廠ω」|，計(jì)算步長為tstep ；步驟2，當(dāng)計(jì)算至ti+tstep時(shí)刻時(shí)，若檢測到<ΙΗ >ΙΔ 9Ι,, _，則表示支路兩
端母線頻差出現(xiàn)極大值，判斷I axi_ ,是否成立，其中，|Δ4 ^表示頻差極大值，ti為該極大值出現(xiàn)的時(shí)刻，并根據(jù)判斷結(jié)果選擇以下步驟:選擇步驟2.1，當(dāng)>Δ 成立時(shí)，則對所有檢測出l—L^, >Δ 的支路的相
互連接關(guān)系進(jìn)行判斷，若所有支路直接相連則進(jìn)入步驟2.11 ;若所有支路都沒有直接相連進(jìn)入步驟2.12 ;若存在部分支路直接相連則同時(shí)執(zhí)行步驟2.11和步驟2.12:選擇步驟2.11，若檢測出Xmi > 的支路為直接相連的支路，則對直接相連
支路的進(jìn)行相互比較ΙΔΗ %值較大的支路為振蕩中心所在支路，然后執(zhí)行步驟
3；選擇步驟2.12，若檢測出>Δ -的支路并沒有直接相連，表明振蕩中心位于檢測出> AftW的支路上，然后執(zhí)行步驟3 ;選擇步驟2.2,當(dāng)>Δλ^不成立時(shí)，表明該支路上未檢測出振蕩中心，此時(shí)解列不動作，所有判斷流程結(jié)束；步驟3，判斷此時(shí)確定的振蕩中心所在支路是否符合可解列斷面，如果符合，則執(zhí)行步驟4 ;如果不符合，則解列不動作，所有判斷流程結(jié)束；步驟4，在ti+tstop+ Δ t時(shí)刻對振蕩中心所在支路實(shí)施解列，其中Λ t表示解列動作的整定延時(shí)。

上述步驟每當(dāng)檢測出一個(gè)頻差極大值時(shí)運(yùn)行一次。本判斷方法通過實(shí)時(shí)獲取所有支路兩端母線頻率，實(shí)時(shí)計(jì)算支路兩端母線頻差，每當(dāng)檢測出一個(gè)頻差極大值時(shí)，就開始進(jìn)行相應(yīng)的判斷；其中△ Qset為所設(shè)定的頻差閾值，該閾值的整定和電網(wǎng)特性有關(guān)，表明該電網(wǎng)失步周期的最大值，可以根據(jù)實(shí)際電網(wǎng)特性進(jìn)行閾值整定；如果沒有檢測出頻差極大值大于閾值，表明此時(shí)振蕩中心沒有落在該支路上，此時(shí)解列應(yīng)可靠不動作；如果存在支路兩端母線頻差極大值大于閾值時(shí)，若這些支路直接相連，表明振蕩中心在這些支路上來回遷移，應(yīng)比較其中的較大值，哪一條支路的頻差極大值較大，則表明該支路為振蕩中心所在，此時(shí)判斷這些振蕩中心所在支路是否構(gòu)成可以解列的斷面，如果構(gòu)成解列斷面，則進(jìn)行解列，否則解列應(yīng)可靠不動作；如果所檢測出頻差極大值大于閾值的支路之間沒有直接聯(lián)系，則表明振蕩中心位于這些支路上，此時(shí)判斷這些支路是否構(gòu)成可以解列的斷面，如果構(gòu)成解列斷面，則進(jìn)行解列，否則解列應(yīng)可靠不動作；At表示解列動作的整定延時(shí)，因?yàn)轭l差極大值出現(xiàn)的時(shí)刻\為兩機(jī)系統(tǒng)等值功角差為180°的時(shí)刻，此時(shí)解列電網(wǎng)會造成斷路器開斷電流過大，因此通過設(shè)置整定延時(shí)At，可以避開功角差為180°的時(shí)刻，同時(shí)，該時(shí)刻可以為解列的協(xié)調(diào)配合提供依據(jù)，At的整定可以依據(jù)具體電網(wǎng)的電壓等級和解列裝置的動作特性進(jìn)行整定。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:1.本發(fā)明提供的判斷方法僅需測量母線頻率，進(jìn)行簡單的減法運(yùn)算，可以實(shí)時(shí)判斷系統(tǒng)的失步運(yùn)行狀態(tài)，準(zhǔn)確定位振蕩中心，不需要復(fù)雜的系統(tǒng)等值；2.本發(fā)明提供的判斷方法可以在電網(wǎng)第一個(gè)失步振蕩周期內(nèi)就發(fā)出解列信號，具有良好的時(shí)效性；3.本發(fā)明提供的判斷方法可以提供相應(yīng)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，為失步斷面的解列裝置協(xié)調(diào)配合提供了依據(jù)，同時(shí)通過簡單的整定延時(shí)就可以避免斷路器開斷電流過大所造成的危害；4.本發(fā)明的提供的判斷方法可以準(zhǔn)確區(qū)分短路故障、同步振蕩、異步振蕩，不受電網(wǎng)運(yùn)行方式、故障形式的影響，即使發(fā)生振蕩中心遷移，本發(fā)明提供的判斷方法也可以快速準(zhǔn)確的判斷失步狀態(tài)，定位振蕩中心，保障了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定。


圖1為本發(fā)明的流程圖。圖2為本發(fā)明中以CEPR1-36節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)為例在L19-30處設(shè)置故障下的相對功角曲線。圖3a為本發(fā)明中以CEPR1-36節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)為例在L19-30處設(shè)置故障下的支路L19-30兩端母線頻率曲線。圖3b為本發(fā)明中 以CEPR1-36節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)為例在L19-30處設(shè)置故障下的支路L33-34兩端母線頻率曲線。圖3c為本發(fā)明中以CEPR1-36節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)為例在L19-30處設(shè)置故障下的支路L30-31兩端母線頻率曲線。圖3d為本發(fā)明中以CEPR1-36節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)為例在L19-30處設(shè)置故障下的支路L31-33兩端母線頻率曲線。圖4為本發(fā)明中以CEPR1-36節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)為例在L19-30處設(shè)置故障下解列前后支路L14-19的有功功率曲線。圖5為本發(fā)明中以CEPR1-36節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)為例在L23-24處設(shè)置故障下的相對功角曲線。圖6a為本發(fā)明中以CEPR1-36節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)為例在L23-24處設(shè)置故障下的支路L22-23兩端母線頻率曲線。圖6b為本發(fā)明中以CEPR1-36節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)為例在L23-24處設(shè)置故障下的支路L23-24兩端母線頻率曲線。 圖6c為本發(fā)明中以CEPR1-36節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)為例在L23-24處設(shè)置故障下的支路L9-22
兩端母線頻率曲線。圖6d為本發(fā)明中以CEPR1-36節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)為例在L23-24處設(shè)置故障下的支路L9-24兩端母線頻率曲線。圖7為本發(fā)明中以CEPR1-36節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)為例在L23-24處設(shè)置故障下解列前后支路L14-19的有功功率曲線。
具體實(shí)施例方式下面是本發(fā)明的兩個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，分別包括振蕩中心未發(fā)生變化和振蕩中心遷移的兩種情況，對本發(fā)明的具體應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的說明。實(shí)施例1:以CEPR1-36節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)為例，在支路L19-30處設(shè)置三相短路故障，Os開始，持續(xù)0.4s后系統(tǒng)發(fā)生功角失穩(wěn)，其相對功角曲線(以Gl為參考機(jī)組)如附圖2所示，從附圖2中可以看出7、8號發(fā)電機(jī)相對其余機(jī)組功角失穩(wěn)，該系統(tǒng)下Λ Qset=0.1為標(biāo)么值，基準(zhǔn)值為50Hz。步驟I)實(shí)時(shí)獲取所有支路兩端母線頻率，以振蕩中心所在支路和部分非振蕩中心所在支路為例，如附圖3a至圖3d所示，從Os開始實(shí)時(shí)計(jì)算所有支路兩端母線頻差，計(jì)算步長為0.01s ；步驟2)當(dāng)計(jì)算到1.12s時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)支路L19-30上，第一個(gè)出現(xiàn)的頻差極大值為ΙΔ Ι.,, =0.20>Δ ^ ’ ti=l.11 ;支路 L33-34 上，IH陋=0.19>Δ ’ t^l.11 ；步驟3)判斷出支路L19-30和支路L33-34沒有直接相連；步驟5)判斷結(jié)果表明此時(shí)電網(wǎng)發(fā)生了失步振蕩，且振蕩中心在支路L19-30和L33-34 上；步驟6)判斷可知支路L19-30和L33-34所組成的斷面符合當(dāng)G7、G8相對其余機(jī)組失穩(wěn)時(shí)的可行解列斷面；步驟7)根據(jù)所得到的時(shí)間節(jié)點(diǎn)ti=l.11,在1.1ls+ Δ t,此處Λ t=0.04s,即在
1.15s (實(shí)際電網(wǎng)解列時(shí)可以根據(jù)具體電網(wǎng)的電壓等級和解列裝置的動作特性進(jìn)行整定延時(shí))對支路L19-30和支路L33-34實(shí)施解列；任選某一支路，觀測其解列前后的支路有功功率，如附圖4所示，圖中虛線為解列前的有功功率曲線，實(shí)線為解列后的有功功率曲線，可以看出實(shí)施解列后，有功功率的振蕩趨于平穩(wěn)，可以證明本發(fā)明所提供的判斷方法的正確有效。而在上述計(jì)算過程 中，計(jì)算支路L30-31和支路L31-33的頻差，不存在I—L.,, >Δ ，表明在這些支路上檢測不到振蕩中心，所以這些線路上的解列裝置可靠不動作。實(shí)施例2:以CEPR1-36節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)為例，在支路L23-24處設(shè)置三相短路故障，Os開始，持續(xù)0.8s后系統(tǒng)發(fā)生功角失穩(wěn)，其相對功角曲線(所有功角曲線均以Gl為參考機(jī)組)如附圖5所示，從附圖5中可以看出1.2s左右Gl開始相對其他機(jī)組功角失穩(wěn)，振蕩過程中G2的相對功角則在不斷的變化，該系統(tǒng)下Λ Qset=0.1為標(biāo)幺值，基準(zhǔn)值為50Hz。獲取所有支路兩端母線頻率，以振蕩中心所在支路為例，如附圖6a至圖6d所不。為了說明該例中振蕩中心的遷移情況，首先給出部分時(shí)間段內(nèi)支路兩端母線頻差極大值的示意表，如表1、表2、表3所示。表I各時(shí)段內(nèi)支路兩端母線頻率差極大值
權(quán)利要求
1.一種基于支路兩端母線頻差的失步解列判斷方法，其特征在于，包括下列步驟: 步驟1，設(shè)定一個(gè)頻差閾值Λ COsrt和一個(gè)計(jì)算步長tstep，并實(shí)時(shí)獲取支路兩端母線頻率ω i和ω」，獲取頻差I(lǐng) Δ ω I，基于公式| Δ ω卜| ω「ω」| ； 步驟2，當(dāng)計(jì)算至ti+tstep時(shí)刻時(shí)，若檢測到丨< !δΗ, > ΙΔ4, ，則表示支路兩端母線頻差出現(xiàn)極大值Xav,，判斷1岣.,,, >Δ 是否成立，其中，ΙΗ_,表示頻差極大值，\為該極大值出現(xiàn)的時(shí)刻，并根據(jù)判斷結(jié)果選擇以下步驟: 選擇步驟2. ，當(dāng)丨—匕,,> 成立時(shí)，則對所有檢測出陣《匕,, > —如的支路的相互連接關(guān)系進(jìn)行判斷，若所有支路直接相連則進(jìn)入步驟2.11 ;若所有支路都沒有直接相連進(jìn)入步驟2.12 ;若存在部分支路直接相連則同時(shí)執(zhí)行步驟2.11和步驟2.12: 選擇步驟2.11，若檢測出> 1.+ >Δ^的支路為直接相連的支路，則對直接相連支路的ΙΔ ΗΧ',進(jìn)行相互比較，ΙΔ Ι_',,值較大的支路為振蕩中心所在支路，然后執(zhí)行步驟3 ； 選擇步驟2.12，若檢測出|Δ^ηι# 的支路并沒有直接相連，表明振蕩中心位于檢測出ΙΔο)Ι.α > Δ >的支路上，然后執(zhí)行步驟3 ； 選擇步驟2.2，當(dāng)不成立時(shí)，表明該支路上未檢測出振蕩中心，此時(shí)解列不動作，所有判斷流程結(jié)束； 步驟3，判斷此時(shí)確定的振蕩中心所在支路是否符合可解列斷面，如果符合，則執(zhí)行步驟4 ;如果不符合，則解列不動作，所有判斷流程結(jié)束； 步驟4,在Vtstop+ Δ t時(shí)刻對振蕩中心所在支路實(shí)施解列,其中Δ t表示解列動作的整定延時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于支路兩端母線頻差的失步解列判斷方法，屬于電力系統(tǒng)緊急控制技術(shù)領(lǐng)域。該方法主要針對振蕩中心遷移對傳統(tǒng)失步解列的影響，提出新的判斷方法。本發(fā)明通過獲取支路兩端母線頻率，計(jì)算頻差極大值，當(dāng)該極大值大于所設(shè)定的閾值時(shí)，判斷電力系統(tǒng)處于失步狀態(tài)，并可定位此時(shí)振蕩中心位于該支路上。該判斷方法能快速準(zhǔn)確的判斷失步狀態(tài)、定位振蕩中心，對于振蕩中心遷移具有良好的適用性，同時(shí)該方法所提供的解列時(shí)刻，可以實(shí)現(xiàn)失步解列的協(xié)調(diào)配合。
文檔編號H02J3/24GK103235199SQ20131018014
公開日2013年8月7日 申請日期2013年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月15日
發(fā)明者劉滌塵, 陳恩澤, 廖清芬, 唐飛, 張潔瓊, 趙潔, 孫文濤, 董飛飛, 楊楠 申請人:武漢大學(xué), 國家電網(wǎng)公司, 中國電力科學(xué)研究院, 四川省電力公司