一種大電網失步廣域協調控制方法
2023-07-03 07:14:01
專利名稱：一種大電網失步廣域協調控制方法
技術領域：
本發明屬於電力系統領域，特別是一種大電網緊急控制的方法，具體涉及一種大電網廣域失步保護方法。
背景技術：
失步保護是在電網避免連鎖反應的關鍵措施，目前，傳統失步保護在結構及運行方式複雜的大電網上遇到了挑戰，主要體現在(1)大電網失步發展過程複雜區域電網失步振蕩中心位置一般落在聯絡線及其附近，此時配置的基於就地量的解列裝置可能動作。 但電力系統的事故往往並不按人們設想的方向發展，例如由於氣候的原因(大風、雷電、濃霧)主幹線相繼跳閘，由於保護誤動作一回線故障同時跳了兩回、三回，由於母線檢修單一故障發展為多個元件跳閘，電磁環網的高壓側線路跳閘等，這些事故導致電網拓撲結構發生較大的變化，振蕩中心落在主網內部的可能性就很大。一旦振蕩中心落在了主網內部，而主網內部不可能預先設置解列點，與外網的聯絡線離振蕩中心電氣距離又較遠，聯絡線兩端的失步解列裝置不滿足動作條件(指不滿足保護範圍的低電壓或阻抗定值判據)，系統的振蕩事故將持續發展和擴大，直到凋度員手動處理。(2)傳統失步保護無法進行大範圍協調控制失步保護的檢測判據是基於失步狀態的參數變化，目前判據包括監視點電壓、 電流及相角的變化；監視點測量阻抗及其變化；監視點輸出功率及其變化；監視振蕩中心電壓變化情況等。一般不考慮解列電網的功率平衡問題以及解列電網恢復穩定運行能力問題。目前判據存在以下問題測量阻抗的原理容易誤動，這種算法在重合閘或轉換性故障時，測量阻抗可能跳躍性變化，這種情況容易與異步運行混淆。為了防止誤判斷，有的裝置採用多級阻抗順序動作來檢測異步運行；基於局部檢測量，目前的失步解列裝置量測本廠站的電氣量，不能夠宏觀觀測整個電力系統的變化。在大區電網出現振蕩失步時，不能夠從全局角度進行分析；大區互聯電網失步振蕩模式，大區互聯電網在電網擾動過程中，往往會出現多個振蕩模式，而目前大多數的振蕩解列裝置基於雙機模型，並不能完全適應檢測多機振蕩模式。
發明內容
本發明的目的是克服現有技術的不足，提出了一種大電網失步廣域協調控制方法，包括以下步驟(1)初始化，取得大電網全網主網架廠站的拓撲關係，線路參數、廣域測量系統 WAMS量測量信息表，將主網架廠站拓撲關係與WAMS量測量信息形成映射；(2)在調度中心取得WAMS實時測量數據，包括電網主網架發電廠、變電站母線電壓相量、線路的電流相量、有功、無功和頻率狀態量；(3)數據預處理，將取得的測量數據轉換為可供使用的數據，並對誤差進行修正， 具體步驟如下
(3-1)物理量綱復原將接收的電力系統同步相量測量裝置PMU測量數據，按照標準格式讀出原始測量信息，並按照對應的轉換關係計算出所需要的物理量，包括同步時間、 線路電壓及電流相量、有功和無功；(3-2)網絡結構處理根據PMU測量的廠站線路的開關狀態，形成系統主網架的拓撲結構；(3-3)合理性檢驗對於某些突發性因素造成測量數據異常進行判別；(3-4)狀態量誤差修正通過狀態估計手段對PMU測量誤差進行修正；(3-5)時間同步誤差修正電力系統同步相量測量裝置PMU在失去衛星信號後，測量信號的時標與標準時間信號會失去同步，採取措施檢驗並修正時間同步誤差；(4)失步實時分析，通過PMU實時相量數據分析出相互失步的機群和失步斷面；具體如以下步驟(4-1)建立失步特徵向量，向量中的元素描述主網線路的有關信息，令元素i為 [Pi- Q1- 0Wj，其中=Pi, Qi為線路i兩側的節點號，為Pi, Qi之間的功角差；θρ)< , =θρ, - eQ,(1)(4-2)求取同調機群，對失步特徵向量進行分析，根據各個廠站之間功角特徵的相似程度及拓撲關係進行分類，失步特徵相似且拓撲相鄰的機群歸為一類同調機群，失步特徵不相似且拓撲相鄰的機群歸為另一類同調機群；(4-3)求取兩個相鄰的失步的同調機群之間的線路集合，稱為「失步斷面」；(1)(5)協調控制決策，具體步驟如下(5-1)失步斷面落在兩個區域電網之間的聯絡線，則在該失步斷面實施解列；(5-2)失步斷面落在某區域電網主網內部時，由該區域電網的失步控制中心解列失步斷面；(5-3)失步斷面落在外部區域電網內部時，則按(5-2)由外部區域電網解列失步斷面，如果外部區域電網解列不成功，則由本區域失步控制中心與外部區域電網進行配合， 經過設定的延時後解列兩個區域的聯絡斷面。本發明的有益效果是本發明與目前的失步控制技術區別在於本發明是基於電網廣域測量信息，實時綜合分析電力系統的穩定問題，正確檢測、預測出電網的失步現象，並且在線找到優化解列斷面進行協調控制，具有了較好的適應性。本發明提出的在失步解列的協調控制策略，在失步斷面偏移到無解列控制的斷面時，提出後備解列控制措施，保證大電網在失步時可靠解列。提出了基於WAMS的廣域失步緊急控制，能夠實時監視和控制電力系統的運行狀態，預測可能出現的電力系統功角失穩， 保證大電網抵抗連鎖反應，減少電網事故對國民經濟和人民生活的影響。
下面結合附圖，對本發明進一步說明。圖1廣域失步協調控制流程圖；圖2示例電力系統示意圖3廣域失步協調控制系統結構示意圖；圖4區域電網內部失步斷面示意圖；圖5區域電網之間失步斷面示意圖；圖6區域電網之間失步斷面示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖，詳細介紹協調失步控制的策略。不失一般性，建立典型電網模型(如圖2所示)，該電網由A、B、C、D、E五個區域電網構成。這五個區域電網分別安裝WAMS及本區域的失步控制中心(如圖3所示)，整個電網設置統一的失步控制中心，實時接收各個區域失步控制中心形成的系統狀態及穩定性分析結論，綜合分析整個電網的穩定性情況，形成協調控制策略，並下發給各個區域電網。下面總結了電網的各種典型失步模式，並針對各個模式，說明協調失步控制策略， 如圖1所示是廣域失步協調控制流程圖。(1)區域主網內部的失步由區域電網失步控制中心檢測出失步斷面，並由該區域自行解列失步的局部地區。如圖4所示。如果該區域因為某種原因沒有解列失步斷面，這可能會導致連鎖反應，該情況下， 可由全網控制中心進行協調，提出後備解列斷面，解開失步區域，一般可以選擇該區域和相鄰區域電網之間的聯絡線作為後備解列斷面。(2)區域電網之間的失步一般為一個或幾個區域電網對剩餘的區域電網失步；失步斷面的割集線會跨越幾個區域電網。步驟如下(2-1)由區域控制中心計算各自區域電網內部的同調機群、失步斷面，並向全網控制中心實時傳送分析結果；(2-2)全網控制中心綜合各個區域控制中心的計算結果，綜合分析出全網的同調機群及失步斷面，確定全網協調解列斷面。(2-3)在某些故障情況下，對於(1)的情況，區域電網不能夠解列發生在其內部的失步斷面，由全網控制中心作為後備，解列該區域電網與周圍區域電網的聯絡線，避免連鎖反應。(2-4)對於失步斷面落在區域之間的聯絡線，由全網控制中心直接解列；對於失步斷面落在區域內部，由全網控制中心下發命令到區域控制中心，由區域控制中心解列。具體結合
，區域間失步一般會出現以下情況(2-4-1)失步斷面位於區域之間的聯絡線。如圖5，區域A、C為同調機群，而B、D、E為另外一個同調機群，兩個相互失步機群的失步斷面割集線如虛線所示，由全網控制中心分析出失步斷面的位置，並統一下發解列信號解列聯絡線。(2-4-2)失步斷面穿越區域電網內部。如圖6所示。失步斷面的割集線穿越C、E電網內部及A、B電網之間的聯絡線，A、 B之間的失步斷面為解列斷面；對於C、E電網內部的失步斷面，由C、E區域電網確定失步斷面並傳送到全網控制中心，在全網控制中心綜合各區域信息後，確定全網的協調解列斷面， 並將控制命令下發給各個區域控制中心，同時實施解列控制。 此處已經根據特定的示例性實施例對本發明進行了描述。對本領域的技術人員來說在不脫離本發明的範圍下進行適當的替換或修改將是顯而易見的。示例性的實施例僅僅是例證性的，而不是對本發明的範圍的限制，本發明的範圍由所附的權利要求定義。
權利要求
1. 一種大電網失步廣域協調控制方法，其特徵在於包括以下步驟(1)初始化，取得大電網全網主網架廠站的拓撲關係，線路參數、廣域測量系統WAMS量測量信息表，將主網架廠站拓撲關係與WAMS量測量信息形成映射；(2)在調度中心取得WAMS實時測量數據，包括電網主網架發電廠、變電站母線電壓相量、線路的電流相量、有功、無功和頻率狀態量；(3)數據預處理，將取得的測量數據轉換為可供使用的數據，並對誤差進行修正，具體步驟如下(3-1)物理量綱復原將接收的電力系統同步相量測量裝置PMU測量數據，按照標準格式讀出原始測量信息，並按照對應的轉換關係計算出所需要的物理量，包括同步時間、線路電壓及電流相量、有功和無功；(3-2)網絡結構處理根據PMU測量的廠站線路的開關狀態，形成系統主網架的拓撲結構；(3-3)合理性檢驗對於某些突發性因素造成測量數據異常進行判別； (3-4)狀態量誤差修正通過狀態估計手段對PMU測量誤差進行修正； (3-5)時間同步誤差修正電力系統同步相量測量裝置PMU在失去衛星信號後，測量信號的時標與標準時間信號會失去同步，採取措施檢驗並修正時間同步誤差；(4)失步實時分析，通過PMU實時相量數據分析出相互失步的機群和失步斷面；具體如以下步驟(4-1)建立失步特徵向量，向量中的元素描述主網線路的有關信息，令元素i為 OV Qi- iWj，其中=Pi, Qi為線路i兩側的節點號, 為Pi, Qi之間的功角差；(4-2)求取同調機群，對失步特徵向量進行分析，根據各個廠站之間功角特徵的相似程度及拓撲關係進行分類，失步特徵相似且拓撲相鄰的機群歸為一類同調機群，失步特徵不相似且拓撲相鄰的機群歸為另一類同調機群；(4-3)求取兩個相鄰的失步的同調機群之間的線路集合，稱為「失步斷面」； (5)協調控制決策，具體步驟如下(5-1)失步斷面落在兩個區域電網之間的聯絡線，則在該失步斷面實施解列； (5-2)失步斷面落在某區域電網主網內部時，由該區域電網的失步控制中心解列失步斷面；(5-3)失步斷面落在外部區域電網內部時，則按(5-2)由外部區域電網解列失步斷面， 如果外部區域電網解列不成功，則由本區域失步控制中心與外部區域電網進行配合，經過設定的延時後解列兩個區域的聯絡斷面。
全文摘要
本發明涉及一種大電網廣域失步控制方法，屬於電力系統緊急控制流域。該方法包括(1)基於WAMS的電網主網架實時狀態計算，通過數據預處理去偽存真，最大限度抑制或消除噪聲，突出廣域測量系統在電網動態過程的有用信息，為穩定分析、控制提供特徵量。(2)電網功角穩定實時分析，基於全網主網架的同步相量，結合系統分析方法，檢測、預測出系統的失步過程，在空間上找到失步斷面；(3)提出在失步解列的協調控制策略，在失步斷面偏移到無解列控制的斷面時，提出後備解列控制措施，保證大電網在失步時可靠解列。提出基於WAMS的廣域失步緊急控制，能夠實時監視和控制電力系統的運行狀態，預測可能出現的電力系統功角失穩，保證大電網抵抗連鎖反應，減少電網事故對國民經濟和人民生活的影響。
文檔編號H02J13/00GK102195354SQ201110124919
公開日2011年9月21日 申請日期2011年5月16日 優先權日2011年5月16日
發明者王英濤 申請人:中國電力科學研究院