基于響應信息的簡單電力系統(tǒng)閉環(huán)控制方法
【專利摘要】基于響應信息的簡單電力系統(tǒng)閉環(huán)控制方法，依據(jù)故障后實測的各發(fā)電機響應，預測簡單電力系統(tǒng)遭受大擾動后的暫態(tài)穩(wěn)定性，對于會造成簡單電力系統(tǒng)暫態(tài)不穩(wěn)定的擾動，實時計算維持暫態(tài)穩(wěn)定需要施加的最小切機控制量，執(zhí)行切機控制，維持穩(wěn)定運行；對于不會失去暫態(tài)穩(wěn)定性的簡單電力系統(tǒng)，不施加緊急控制措施，保持其穩(wěn)定運行；本發(fā)明方法根據(jù)向量測量單元實測發(fā)電機響應信息，當系統(tǒng)不穩(wěn)定時，能夠?qū)崟r計算系統(tǒng)所需的控制量；當系統(tǒng)穩(wěn)定時，不施加緊急控制措施，保持其穩(wěn)定運行，能夠用于簡單電力系統(tǒng)的在線實時閉環(huán)控制。
【專利說明】基于響應信息的簡單電力系統(tǒng)閉環(huán)控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)閉環(huán)控制方法，具體涉及一種基于響應信息的簡單電力 系統(tǒng)閉環(huán)控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 電力系統(tǒng)的暫態(tài)不穩(wěn)定控制問題對于電力系統(tǒng)來說非常重要。早些的電力系統(tǒng)暫 態(tài)不穩(wěn)定控制主要采用大量離線計算預想的大擾動場景，提取特征量，用特征量的組合反 應暫態(tài)穩(wěn)定性。對不穩(wěn)定場景，通過反復試湊計算獲得穩(wěn)定控制策略，將其植入穩(wěn)定控制策 略表。當大擾動發(fā)生后依據(jù)實測的特征量，查詢控制策略表決定是否需要投入控制以及投 入何種控制策略。為了提高仿真結(jié)果的準確性和減少樣本的計算量，結(jié)合在線計算手段的 進步，嘗試采用在線潮流基礎(chǔ)上，根據(jù)預想的大擾動事故集簡化實際系統(tǒng)，進行在線暫態(tài)穩(wěn) 定性及控制策略仿真，制定穩(wěn)定性判別與控制策略表，并隨在線潮流更新。這些方法都是基 于預想的大擾動事故集，穩(wěn)定性的判別與制定的控制策略，取決于實際的擾動與事故集的 貼近度，并且依賴于系統(tǒng)模型及參數(shù)的準確性，而系統(tǒng)的模型（特別是負荷模型）和參數(shù) (特別是調(diào)節(jié)器響應參數(shù)）是難以精確獲得的（系統(tǒng)在不斷的發(fā)展），因此仿真結(jié)果存在可 f目性問題。
[0003] 隨著相量測量單元（PMU，Phase Measurement Unit)在電力系統(tǒng)的安裝，動態(tài)過程 中機組的運動曲線可以直接測量而不必依賴數(shù)值計算，這無疑為電力系統(tǒng)實時的緊急控制 提供了新的發(fā)展契機。電力系統(tǒng)不穩(wěn)定控制策略的制定和實施，需要同時滿足有效性和經(jīng) 濟性。對于不會造成暫態(tài)失穩(wěn)的大擾動，不需要投入緊急控制措施；對于將要發(fā)生暫態(tài)失穩(wěn) 的大擾動，以盡可能小的控制代價使得系統(tǒng)能夠恢復暫態(tài)穩(wěn)定。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于響應信息的 簡單電力系統(tǒng)閉環(huán)控制方法，該方法根據(jù)向量測量單元實測發(fā)電機響應（功角、角速度及 不平衡動率）信息，當系統(tǒng)不穩(wěn)定時，能夠?qū)崟r計算系統(tǒng)所需的控制量；當系統(tǒng)穩(wěn)定時，不 施加緊急控制措施，保持其穩(wěn)定運行，能夠用于簡單電力系統(tǒng)的在線實時閉環(huán)控制。
[0005] 為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0006] 基于響應信息的簡單電力系統(tǒng)閉環(huán)控制方法，依據(jù)故障后實測的各發(fā)電機響應 (如輸出功率、速度、角度等），預測簡單電力系統(tǒng)遭受大擾動后的暫態(tài)穩(wěn)定性，對于會造成 簡單電力系統(tǒng)暫態(tài)不穩(wěn)定的擾動，實時計算維持暫態(tài)穩(wěn)定需要施加的最小切機控制量，執(zhí) 行切機控制，維持穩(wěn)定運行；對于不會失去暫態(tài)穩(wěn)定性的簡單電力系統(tǒng)，不施加緊急控制措 施，保持其穩(wěn)定運行。
[0007] 上述的基于響應信息的簡單電力系統(tǒng)閉環(huán)控制方法，具體包括如下步驟：
[0008] 步驟1 :通過向量測量單元采集本發(fā)電廠的機械輸入功率和電磁輸出功率、慣性、 角速度及功角，并根據(jù)本周期輸出功率、母線電壓的變化，判別簡單電力系統(tǒng)有無大擾動發(fā) 生；
[0009] 步驟2 :當簡單電力系統(tǒng)中發(fā)生短路或無故障跳閘時，擾動點附近發(fā)電廠機組的 有功出力將會突然下降；而當繼電保護裝置動作，故障切除時，機組的有功出力會回升；控 制中心通過收到向量測量單元送來的大擾動檢出信號與監(jiān)測發(fā)電廠功率是否發(fā)生突變來 啟動閉環(huán)控制系統(tǒng)，若沒有大擾動發(fā)生，則不啟動閉環(huán)控制系統(tǒng)；
[0010] 步驟3 :當大擾動發(fā)生后，進入不穩(wěn)定性預測；通過WAMS實測數(shù)據(jù)，根據(jù)式（1)判 別簡單電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性：
[0011]

【權(quán)利要求】
1. 基于響應信息的簡單電力系統(tǒng)閉環(huán)控制方法，其特征在于：依據(jù)故障后實測的各發(fā) 電機響應，預測簡單電力系統(tǒng)遭受大擾動后的暫態(tài)穩(wěn)定性，對于會造成簡單電力系統(tǒng)暫態(tài) 不穩(wěn)定的擾動，實時計算維持暫態(tài)穩(wěn)定需要施加的最小切機控制量，執(zhí)行切機控制，維持穩(wěn) 定運行；對于不會失去暫態(tài)穩(wěn)定性的簡單電力系統(tǒng)，不施加緊急控制措施，保持其穩(wěn)定運 行。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于響應信息的簡單電力系統(tǒng)閉環(huán)控制方法，其特征在于： 具體包括如下步驟： 步驟1 :通過向量測量單元采集本發(fā)電廠的機械輸入功率和電磁輸出功率、慣性、角速 度及功角，并根據(jù)本周期輸出功率、母線電壓的變化，判別簡單電力系統(tǒng)有無大擾動發(fā)生； 步驟2 :當簡單電力系統(tǒng)中發(fā)生短路或無故障跳閘時，擾動點附近發(fā)電廠機組的有功 出力將會突然下降；而當繼電保護裝置動作，故障切除時，機組的有功出力會回升；控制中 心通過收到向量測量單元送來的大擾動檢出信號與監(jiān)測發(fā)電廠功率是否發(fā)生突變來啟動 閉環(huán)控制系統(tǒng)，若沒有大擾動發(fā)生，則不啟動閉環(huán)控制系統(tǒng)； 步驟3 :當大擾動發(fā)生后，進入不穩(wěn)定性預測；通過WAMS實測數(shù)據(jù)，根據(jù)式（1)判別簡 單電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性：
式中：T是系統(tǒng)的穩(wěn)定性指標；△? (i)和S(i)分別是簡單電力系統(tǒng)在i時刻的 角速度和功角；△ ? (i-1)和S(i-1)分別是簡單電力系統(tǒng)在i-1時刻的角速度和功角； A? (i-2)和S(i-2)分別是簡單電力系統(tǒng)在i-2時刻的角速度和功角； 當T小于零時，簡單電力系統(tǒng)穩(wěn)定，當T大于零時，簡單電力系統(tǒng)將會失去穩(wěn)定，啟動 控制量的計算； 步驟4 :當判別出簡單電力系統(tǒng)不穩(wěn)定時，根據(jù)式⑵計算單機系統(tǒng)所需要的最小控制 量，計算出簡單電力系統(tǒng)所需要的控制量后，下達控制命令；
其中，Pm是單機系統(tǒng)的機械功率，△?。和S。分別是簡單電力系統(tǒng)在控制時刻T。時的 角速度和功角，M是機組的慣性時間常數(shù)，Pe。是簡單電力系統(tǒng)在控制時刻T。時的電磁功率， Su是簡單電力系統(tǒng)的不穩(wěn)定平衡點； 步驟5 :閉環(huán)控制的目標是保持系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定，當檢測簡單電力系統(tǒng)功角曲線連續(xù)三 次擺動的最大搖擺角均逐次遞減時，即復歸本次閉環(huán)控制計算，監(jiān)視下次大擾動發(fā)生。
【文檔編號】H02J3/24GK104505846SQ201410829248
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月26日
【發(fā)明者】張保會, 王懷遠, 楊松浩, 郝治國 申請人:西安交通大學