基於多測點綜合判據的電網並列斷面失步振蕩判別方法與流程
2023-04-25 22:33:31
本申請涉及電力系統規劃與運行控制技術領域，尤其涉及一種基於多測點綜合判據的電網並列斷面失步振蕩判別方法。
背景技術：
隨著互聯電力系統規模的不斷擴大，失步振蕩發生的機率不斷增加。作為電力系統第三道防線的重要組成部分(前兩道防線為繼電保護和安全自動裝置)，失步解列判據對於系統失步振蕩的識別及防止事故蔓延導致大規模停電至關重要。在電力系統遭受嚴重幹擾，電網的整體性無法保持時，解列裝置對大電網進行解列能夠避免電網全面崩潰，保證重要負荷的持續供電。
電力系統發生失步振蕩時一定有一個振蕩中心，當兩端電壓相位差從初始值逐步增加並超過180度，表明電網已經失步，且振蕩中心位於兩側的母線之間。振蕩中心一側的同調機群頻率高於平均頻率，另外一側同調機群的頻率低於平均頻率，如果假設兩側等值機組的電勢近似相等，那麼振蕩中心的位置在系統阻抗的中點附近。掌握振蕩中心的具體位置對確定系統的失步振蕩模式、選擇解列點至關重要。
失步解列判據要求裝置在系統正常運行時不動作，而在系統失步時要可靠啟動。目前，電網的失步解列裝置均採用就地單一判據來判斷失步振蕩，如：循序阻抗原理利用測量阻抗軌跡的穿區特性來判斷失步振蕩；相位角原理利用電流與電壓夾角的變化特徵來判斷失步振蕩。但隨著網架的不斷發展和加強，失步振蕩通常出現在由多回線路或多通道構成的並列斷面上，現有的就地單一失步判據大多針對等值兩機系統，對於可能分為3個或3個以上等值機群的失步振蕩，無法滿足整個並列斷面的失步判斷，依靠分散就地失步解列判據進行解列，其誤動的風險加大。對於電網複雜並列斷面的解列操作，若僅依靠分散失步解列裝置的就地判據，則多套解列裝置的配合困難，不能保證在同一時刻將並列斷面完全解列，有事故擴大的風險；另一方面，當並列斷面發生失步時，不同並列線路或通道的失步振蕩特徵出現的時刻並不能保證完全一致，就地單一失步判據只能監測到某一線路或某一通道的失步，此時若由分散的失步解列裝置各自實施解列，會造成無序解列，嚴重情況下可能導致整個斷面無法完全解開。
技術實現要素：
本申請提供了一種基於多測點綜合判據的電網並列斷面失步振蕩判別方法，以解決並列斷面的失步判斷以及失步後協調一致的解列問題。
本申請提供了一種基於多測點綜合判據的電網並列斷面失步振蕩判別方法，所述方法包括：
選取電網並列斷面，將所述電網並列斷面劃分為M個通道；
在每一個所述通道的兩側分別設置監測點，利用失步判據對每個監測點進行失步判定；
當所述通道兩側的監測點均發生失步振蕩時，則判定所述通道發生失步振蕩；
統計所述電網並列斷面內的M個通道發生失步振蕩的數量為m，當m大於或等於通道數量門檻值Mset時，則判定所述電網並列斷面發生失步振蕩；
其中，Mset≤M。
可選的，上述方法中，所述利用失步判據對每個監測點進行失步判定，具體為：
根據失步判據，計算所述監測點的值，當在(-1,1)內完成一次周期變化時，記錄1次周期變化，統計的周期變化次數；
當周期變化次數大於門檻定值Nset，且第Nset個周期內所述監測點的最低電壓小於電壓標么值Uset，則判定所述監測點發生失步振蕩。
可選的，上述方法中，所述電壓標么值Uset為0.6-0.7。
可選的，上述方法中，當M≥3時，Mset＝M-1；
當M＜3時，Mset＝M。
本申請提出的基於多測點綜合判據的電網並列斷面失步振蕩判別方法，通過選取並列斷面聯絡線路兩側的多個測點，首先利用判別原理實時監測各測點是否發生失步振蕩，在判別測點是否發生失步的基礎上，進一步判別線路或通道是否發生失步，當發生失步線路或通道數目達到設定門檻值時，判定電網並列斷面是否發生失步。本發明利用這種由點到線，再由線到面的層次化思路，構建出針對電網並列斷面的失步判別方法。所述方法通過將電網並列斷面從上至下分為測點、通道、斷面三個層次，並進行分層次綜合判別，匯總每個測點的就地判斷信息，集中進行判斷，形成相互校驗，彌補單一測點和單一判據的不足，確保判斷結論的準確性。
本申請所提出的基於多測點綜合判據的電網並列斷面失步振蕩判別方法緊密結合成熟可靠的失步判據和複雜並列斷面的特點，分層次構建了失步判別邏輯，通過多測點多層次的判別實現了相互校驗，最終形成失步判別，其可靠性比單一測點單一判據有明顯提升，從而降低了錯誤判別的風險，並且對各類複雜並列斷面具有良好的適用性。
附圖說明
為了更清楚地說明本申請的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對於本領域普通技術人員而言，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本申請實施例提供的基於多測點綜合判據的電網並列斷面失步振蕩判別方法的流程圖；
圖2為本申請實施例提供的一個實施例布點示意圖。
具體實施方式
下面將結合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本申請保護的範圍。
圖1是本申請實施例提供的基於多測點綜合判據的電網並列斷面失步振蕩判別方法的流程圖，展示出基於多測點綜合判據的電網並列斷面失步振蕩判別方法的步驟流程；圖2是本申請實施例提供的一個實施例布點示意圖，提供一個典型實例。
參見圖1，基於多測點綜合判據的電網並列斷面失步振蕩判別方法包括以下步驟：
步驟S101：選取電網並列斷面，將所述電網並列斷面劃分為M個通道。
根據電網結構，將若干回聯絡線路定義為複雜並列斷面，並按照輸電線路的地理位置分布，將處於同一輸電走廊的線路定義為同一通道，從而將複雜並列斷面劃分為M個通道。
步驟S102：在每一個所述通道的兩側分別設置監測點，利用失步判據對每個監測點進行失步判定。
在每個通道的兩側端點(變電站或電廠)母線處分別設置失步監測點，利用失步判據對每個監測點進行失步判定，為失步振蕩中心的電壓，通常通過電壓表、電流表，在輸電通道兩側的變電站監測通道電壓的幅值U和相位、電流的幅值和相位。計算電壓與電流的相位差為再計算數值，就是失步振蕩中心的電壓。
具體的，根據失步判據，計算所述監測點的值，當在(-1,1)內完成一次周期變化時，記錄1次周期變化，統計的周期變化次數；當周期變化次數大於門檻定值Nset，且第Nset個周期內所述監測點的最低電壓小於電壓標么值Uset，則判定所述監測點發生失步振蕩。
其中：Nset表示的是失步振蕩的次數，從理論上分析當計算值在(-1,1)區間內完成1次周期性變化時，即可以確認失步振蕩中心兩側系統發生1次失步振蕩。在工程實際應用中通常為了判斷的準確性，需要對失步振蕩進行多次確認，因此Nset通常設為2，即表示當失步判據判斷出2次失步振蕩時，才確認發生失步振蕩。Uset是監測點在第Nset個失步振蕩周期內的最低電壓的標么值，標么值＝有名值/基準值，有名值為監測點的實時檢測值，基準值為監測點的額定電壓，最低電壓越低表明該測點距離失步振蕩中心越近，即標么值Uset越小。特別的，當失步振蕩中心與測點位置重合時，該監測點在一個失步振蕩周期內的最低電壓為0，標么值Uset為0。為保證電網系統安全以及失步振蕩判斷的準確性，標么值Uset通常設置為0.6-0.7，即標么值Uset為0.6-0.7之間的任意值，表示測點在一個失步振蕩周期內的最低電壓需低於60％-70％額定電壓中的任意值時，才認為測點附近發生失步振蕩。
步驟S103：當所述通道兩側的監測點均發生失步振蕩時，則判定所述通道發生失步振蕩。
對每一個通道的兩側的監測點進行失步振蕩判斷，當通道的兩側的監測點均發生失步振蕩，才判定所述通道發生失步振蕩。當兩側的測點均判為失步振蕩時，才認為該通道發生失步，如此可以防止單個測點的錯誤判別，形成相互校驗。
步驟S104：統計所述電網並列斷面內的M個通道發生失步振蕩的數量為m，當m大於或等於通道數量門檻值Mset時，則判定所述電網並列斷面發生失步振蕩。
根據上述步驟對每一個通道進行失步振蕩判定，統計所述電網並列斷面內的M個通道發生失步振蕩的數量，記為m，將發生失步振蕩的通道數量m與通道數量門檻值Mset進行比較，當m≥Mset時，判定所述電網並列斷面發生失步振蕩。
如果並列斷面是由M個通道組成，那麼最嚴格的考慮應設定Mset＝M，即若且唯若所有通道判出失步時才認為斷面發生失步，但是當組成斷面的通道數較多時，會有個別通道的失步特徵不十分明顯，此時為了防止判據過於嚴格而導致無法判出斷面失步，可以設定Mset等於M-1。根據實際的工程經驗當斷面通道總數大於等於3時可考慮按此原則進行設置，即當M≥3時，Mset＝M-1；當M＜3時，Mset＝M。
本申請提出的基於多測點綜合判據的電網並列斷面失步振蕩判別方法，通過選取並列斷面聯絡線路兩側的多個測點，首先利用判別原理實時監測各測點是否發生失步振蕩，在判別測點是否發生失步的基礎上，進一步判別線路或通道是否發生失步，當發生失步線路或通道數目達到設定門檻值時，判定電網並列斷面是否發生失步。本發明利用這種由點到線，再由線到面的層次化思路，構建出針對電網並列斷面的失步判別方法。所述方法通過將電網並列斷面從上至下分為測點、通道、斷面三個層次，並進行分層次綜合判別，匯總每個測點的就地判斷信息，集中進行判斷，形成相互校驗，彌補單一測點和單一判據的不足，確保判斷結論的準確性。
本申請所提出的基於多測點綜合判據的電網並列斷面失步振蕩判別方法緊密結合成熟可靠的失步判據和複雜並列斷面的特點，分層次構建了失步判別邏輯，通過多測點多層次的判別實現了相互校驗，最終形成失步判別，其可靠性比單一測點單一判據有明顯提升，從而降低了錯誤判別的風險，並且對各類複雜並列斷面具有良好的適用性。
本申請提出了一種適用於監測電力系統複雜並列斷面是否發生失步振蕩的判據，綜合各個測點的失步判別結論反映振蕩中心在複雜並列斷面的分布情況，按通道進行失步判別，最後綜合各通道的判別情況，得出最終的並列斷面失步判別結果，可以防止因實際系統結構複雜和運行方式多變可能帶來的誤判風險，可以更準確地判斷失步振蕩中心是否位於並列斷面上，並有利於協調一致進行解列控制，保證解列動作的可靠性與有效性。
本申請首次綜合利用了電力系統複雜並列斷面中的各個通道兩側監測測點的就地失步判別信息，形成了全局判斷結果，以此來捕捉位於並列斷面上的失步振蕩中心，把基於單端量兩機等值系統的判據轉化為可以判斷並列斷面失步狀態的綜合判據，彌補了單一判據的不足，能夠正確高效地定位振蕩中心所在斷面，構建針對複雜並列斷面失步解列系統。
參見附圖2，以附圖2中電力系統為例進行本申請提供的基於多測點綜合判據的電網並列斷面失步振蕩判別方法具體闡述，以方便本申請的實施。
附圖2中展示的電力系統統包括電網1、電網2、電網3、電網4，認定電網1、電網2、電網3、電網4均為省級電網，包括A、B、C等19個廠站，其中電網3與電網4之間存在8回省際聯絡線路，這8回聯絡線路組成了複雜並列斷面，附圖2中虛線表示，並且這8回聯絡線由4回輸電走廊的並行線路組成，同一輸電走廊的並行線路具有相同的失步特徵，因此將該電網斷面劃分為4個通道。在每個通道的兩側母線設置測點，以通道1為例，在其最左側廠站E的母線上設置測點1-1，可以在左側監測到失步特徵，在其最右側廠站H的母線上設置測點1-2，可以在右側監測到失步特徵，如果通道1發生失步，那麼在兩側測點上均應判別出失步，利用兩側測點判斷結論的相互印證可以確保判別結論的正確性。如圖2所示，針對該電網斷面的4個通道，一共可以設置8個測點(其中有一個檢測點重複)。通過對附圖2中的監測點進行監測判別，判定上述4個通道是否發生失步振蕩，統計失步振蕩的通道數量。在發生蕩的通道數量為3或4時，則判定電網並列斷面發生失步振蕩。
本領域技術人員在考慮說明書及實踐這裡公開的發明後，將容易想到本申請的其它實施方案。本申請旨在涵蓋本發明的任何變型、用途或者適應性變化，這些變型、用途或者適應性變化遵循本發明的一般性原理並包括本發明未公開的本技術領域中的公知常識或慣用技術手段。說明書和實施例僅被視為示例性的，本發明的真正範圍和精神由下面的權利要求指出。
應當理解的是，本申請並不局限於上面已經描述並在附圖中示出的精確結構，並且可以在不脫離其範圍進行各種修改和改變。本申請的範圍僅由所附的權利要求來限制。