一種電力系統振蕩中心快速定位方法

2023-06-19 10:22:41 1

專利名稱：一種電力系統振蕩中心快速定位方法
技術領域：
本發明涉及電力系統自動化領域，尤其涉及一種電力系統振蕩中心快速定位方法。
背景技術：
提高電力系統的安全穩定水平是電力運營部門的頭等大事。在我國頒布的《電力系統安 全穩定導則》中，規定了我國電網承受大擾動能力的三級安全穩定標準，其中第三級標準(也 是最緊急時刻的電網安全控制要求)指在系統遭受特別嚴重故障，不能保持同步穩定運行時， 必須防止系統崩潰並儘量減少負荷損失。解列是應對上述第三級安全穩定標準、防止系統全 面崩潰的重要控制手段。
在失步振蕩中心斷面將振蕩的系統解列，可以快速的平息系統振蕩，是處理振蕩問題的 最有效手段。傳統的振蕩解列裝置，不能確定系統的振蕩中心的準確位置，通常採用低電壓 或阻抗圓來確定振蕩中心是否在解列範圍內，這些判據只能給出大概的範圍，其失步解列不 能夠提供更好的選擇性，因而不能較好的適應我國互聯電網第三道防線的新要求。
傳統的定4立掘蕩中心位置的方法有阻抗法、最低電壓除以電流法等，各有缺點，不能很 好的適應我國電網的要求。阻抗法需要做系統等值，從振蕩中心向兩邊看過去阻抗相等，該 方法不能很好的適應電網運行方式的改變；最低電壓除以電流法是用同一時刻的最小電壓除 以電流，但需要在系統失步以後才能判斷出系統的振蕩中心，並且最低電壓的判斷受諧波的 影響，不適用於實時運行的裝置。
如果設計出一種可以準確定位系統振蕩中心位置的算法，並結合可靠的快速解列判據的 解列裝置，將使多套獨立的解列裝置動作上相互配合成為可能，並能實現系統的快速解列。

發明內容
本發明公開一種定位電力系統振蕩中心的方法。在抑制系統振蕩、協調解列等應用方面， 經常需要知道電力系統振蕩中心的準確位置。本方法僅需要就地的測量電氣量和線路的自然 參數，就可以在系統同步振蕩階段準確判斷出系統的失步振蕩中心，並實現了基於就地電氣 量的失步快速解列判據。基於就地電氣量的振蕩中心定位方法的推廣應用，結合可靠的快速 解列判據就能實現快速的、可靠的、就地的失步解列控制，能夠適應不同的系統運行方式， 實現多套解列裝置的協調控制。
利用測量點的電壓、電流、有功、無功和線路的電阻、電抗參數計算系統的振蕩中心位置，並實現一種基於就地電氣量的電力系統失步快速解列判據。 技術方案包括下列步驟
1) 實時採集裝置安裝點的電壓、電流
所用的電氣量均為正序量。
2) 實時計算系統的振蕩中心，公式為 處測量的有功功率，Q為裝置安裝處測量的無功功率，I為裝置安裝處測量的電 流，R為線路的全長的電阻，X為線路全長的電抗。以上參數均為一次側有名值。
3) 當0《^cs《i時，其中i表示線路全長，表示振蕩中心在保護範圍內，如果滿
足快速解列判據裝置就可以跳閘。 在本發明中，披露了一種定位電力系統振蕩中心位置的判據。該判據首先列出線路上任
一點的電位和線路阻抗之間的函數，利用失步振蕩時振蕩中心處的電壓最低的原理，使用拉 格朗日函數求極值的方法，求出電位隨線路阻抗的分布關係，從而求出振蕩中心距離裝置安 裝點的位置。該判據僅需要安裝點的電氣量和線路的自然參數進行振蕩中心的定位，該方法 簡單、準確、可靠。
本發明的有益效果是
1、 快速，在系統同步振蕩階段即可計算出系統的失步振蕩中心。
2、 簡單，算法僅需要測量點的電壓、電流、有功、無功和線路的電阻、電抗數據就可以 計算出系統的振蕩中心，不需要複雜的系統等值。
3、 準確，測量的振蕩中心位置準確，最大誤差10%的線路長度。
4、 適應性強，本發明能夠適應不同電位運行方式的變化。
5、 本發明為多套失步解列裝置的自適應控制提供了技術支撐。
6、 基於本發明而研製的電力系統失步快速解列裝置判據快速、準確可靠，使用靈活方便， 適應性強。


下面結合附圖對本發明進一步說明。
圖1是依據本發明的方法振蕩中心在保護範圍內的定位方法圖解； 圖2是依據本發明的方法振蕩中心在正向區外的定位方法圖解； 圖3是依據本發明的方法振蕩中心在反向區外的定位方法圖解。
有功、無功，為了增加裝置的抗幹擾性能，
(i j/ 。其中，p為裝置安裝
具體實施例方式
下面是本發明的一個優選實例，以下結合本附圖對本發明實現的技術方案做進一步說明。 如附圖1所示是振蕩中心在保護區內的計算方法。"i為裝置安裝點測量到的線路始端電
壓相量，"2為測量線路末端電壓相量，^為始末端電位差，e為線路阻抗角。在圖示三角形
巾，z'為線路上任意一點，連線oz'即為z'點處的電壓相量。當z'與z重合，即oz'垂直於" 與^的連線時，oz'表示的電壓相量取得最小值。由於線路上各處電流值相同，且阻抗均勻 分布，所以^延線路均勻降落。由于振蕩時，振蕩中心的電壓最小，因此線路始端到點z的
距離為即為要求的振蕩中心的位置，則有
LECS = LZ/L= E2/E3......................................................................................... (1)
取電壓&為參考相量，即&,C/,Z(T，則相應的電壓降表達式如式(2)所示
............................................................. (2)
在圖1中，根據餘弦定理，相量oz'的模可用式(3)表示
OZ' = # +_ 2 * " * ￡, * cos S........................................................................... G)
由於電位差A可以視為t/,在ZO。方向上電勢降落M/,，並在Z-9(T方向上的電勢升高"fA，所 以cosS的值如式(4)所示。
= !........................................................................................................ (4)
五3
由式(3)、 (4)可得
OZ'= 'f/X2承W~.......................................................................... (5)
~ 五3
上式中，^/,和￡3均是定值，所以OZ'是A的函數。若能求得OZ'的極值(最小值)，就可 以求出振蕩中心的電壓。根據拉格朗日函數求極值的方法，首先需要求取OZ'對A的倒數， 如式(6)所示。
此j 2 A3
2"—2^^L ................................... (6)
= A
2* /t/X2當g滿足式(7)時，^二 = 0成立。將￡,代入式(6)，即可求得OZ'的極值(最小值)。
巡,
2*￡廣2*^*^ = 0........................................................................................... (7)
五3
在圖1中，滿足式(7)時￡1和￡2相等，￡2的值如下式所示。
&《！....................................................................................................... (8)
此時，若將￡2代入式(1)可得
T「.「一丄z A tyA^ .................................................................................... w
Legs—了 —^" —~ 、"
將(2)式的A仏部分代入式(9)得
^ +Q義 W + Q;r S及+Q義.......................................no、
在附圖1中，由於Z在Ul和U2之間，的值位於[O, l]區間，所以振蕩中心在所保護
的線路上。在附圖2和附圖3中，由于振蕩中心在U1的正向延長線和反向延長線上，^cs的 值位於(1，+ )和(-《^)區間，振蕩中心不在線路的保護範圍中。
由此可見，該判據首先列出線路上任一點的電位和線路阻抗之間的函數，利用失步振蕩 時振蕩中心處的電壓最低的原理，使用拉格朗日函數求極值的方法，求出電位隨線路阻抗的 分布關係，從而求出振蕩中心距離裝置安裝點的位置。該判據僅需要安裝點的電氣量和線路 的自然參數進行振蕩中心的定位，該方法簡單、準確、可靠。
本發明按照優選實例進行了說明，應當理解，但上述實施例不以任何形式限度本發明， 凡採用等同替換或等效變換的形式所獲得的技術方案，均落在本發明的保護範圍內。
權利要求
1、一種定位電力系統振蕩中心的方法，其特徵在於首先列出線路上任一點的電位和線路阻抗之間的函數，利用失步振蕩時振蕩中心處的電壓最低的原理，使用拉格朗日函數求極值的方法，求出電位隨線路阻抗的分布關係，從而得到振蕩中心距離裝置安裝點的位置，具體包括下列步驟1)實時採集裝置安裝點的電壓、電流、有功、無功，為了增加裝置的抗幹擾性能，所用的電氣量均為正序量；2)實時計算系統的振蕩中心，公式為<![CDATA[ L ECS= PR+QX ( R2 + X2 ) I 2 , ]]> top= "80" left = "103"/>其中，P為裝置安裝處測量的有功功率，Q為裝置安裝處測量的無功功率，I為裝置安裝處測量的電流，R為線路的全長的電阻，X為線路全長的電抗，以上參數均為一次側有名值；3)當0≤LECS≤1時，其中1表示線路全長，表示振蕩中心在保護範圍內，當LECS＞1時，表示振蕩中心在正向區外，當LECS＜0時，表示振蕩中心在反向區外。
全文摘要
本發明提出了一種電力系統振蕩中心快速定位方法。在抑制系統振蕩、協調解列等應用方面，經常需要知道電力系統振蕩中心的準確位置。本方法僅需要就地的測量電氣量和線路的自然參數，就可以在系統同步振蕩階段準確判斷出系統的失步振蕩中心，並實現了基於就地電氣量的失步快速解列判據。基於就地電氣量的振蕩中心定位方法的推廣應用，結合可靠的快速解列判據就能實現快速的、可靠的、就地的失步解列控制，能夠適應不同的系統運行方式，實現多套解列裝置的協調控制。
文檔編號H02J3/24GK101593983SQ200910087999
公開日2009年12月2日 申請日期2009年7月6日 優先權日2009年7月6日
發明者張金平, 剛 李, 敏 熊, 王俊永, 王慧錚, 王英濤, 蔣宜國, 勇 許 申請人:中國電力科學研究院