一种基于实测受扰轨迹变化趋势的失步解列判据的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于实测受扰轨迹变化趋势的失步解列判据。该判据基于相量测量单元PMU，通过降维映射将多机系统实测受扰轨迹映射到一维扩展相平面上，为克服一阶导数不光滑产生的误判问题，采用最小二乘法原理对dv/dR‑R受扰轨迹进行实时拟合，根据角速度‑角半径v‑R受扰轨迹及其一阶导数随R变化的dv/dR‑R受扰轨迹变化趋势来实时判断出系统失步情况，为失步解列控制措施的启动提供依据。该判据无须分群，且能够避免个别离散点误差带来的误判，具有准确性和快速性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力
，涉及大电网在严重故障下解列控制措施的启动依据，更具体涉及一种基于实测受扰轨迹变化趋势的失步解列判据。
技术介绍
我国长距离、大容量互联电网的发展，使得区域资源供需平衡问题得到了缓解，带来了巨大的社会和经济效益。与此同时，电网的复杂程度提高，局部扰动引发连锁故障的可能性增加。“失步解列”是电力系统安全稳定的最后一道防线,其作用在于阻挡严重故障在电网的恶性蔓延，避免事故的进一步扩大。当前两道防线不正确动作或者故障的严重程度超出了前两道防线的防御范围时，电力系统将失去稳定。解列控制措施在电力系统失去稳定的情况下启动，启动过早可能导致误解列，启动过晚可能错过解列的最佳时机，使得故障进一步扩大。失步解列判据作为失步解列控制措施启动的重要依据，其快速性和准确性一直是学者们关注的重点。目前对解列判据的研究按照判别时机可划分为三类：故障发生后故障清除前；故障清除后失步发生前；失步发生后。这里所说的失步是指任意两台发电机的相对功角大于180度。(1)故障发生后故障清除前。现有技术有文章提出“在线预测–实时匹配”的方法，其关键在于构建故障集及其对应的解列方案。该方案需建立在大量仿真的基础上，且对仿真工具要求较高。因此，故障发生后故障清除前这一时段的判据具有响应速度快，决策时间早的优势，但是无法排除无需解列的故障类型，存在较大的误解列风险，准确性有待提高。(2)故障清除后失步发生前。现有技术有文章提出了基于动态鞍点的失步解列判据，能够快速识别系统稳定性。但是该判据依赖于分群，分群错误或者不准确都会影响稳定性判别的快速性，甚至会造成误判。现有技术文章提出了一种基于P-δ轨迹穿越动态鞍点DSP时的斜率和功角的综合判据来判断轨迹遇到动态鞍点时是否真正失稳。现有技术文章提出基于转速差-功角差的判据来判断系统是否失稳。但仍无法避免分群可能带来的不确定性。[现有技术有文章过2维1阶微分方程来描述多机系统的运动过程，提出判断功角稳定的指标。但该指标的快速性有待进一步考证。现有技术有文章将多机系统进行功角空间降维变换，根据相轨迹上相点的特征来判别系统的稳定性。但该判据很难排除因噪声等干扰信号造成误判的可能。综上，故障清除后失步发生前这一时段可采集的轨迹信息丰富，进行解列判据研究具有重要意义。但是上述方法仍然不够深入，需要进一步研究。(3)失步发生后。该时段常用的判据主要有三种：阻抗型失步解列判据、基于的失步解列判据以及视在阻抗角解列判据。这三种解列判据都是通过间接反映两侧系统功角的摆开程度来判断系统失步，能够准确掌握系统的失步信息，广泛应用于工程实际中，但这三种判据是以离线计算、事先整定和配合、就地控制为特征，没有结合广域信息，不利于全局的协调控制，且失步发生后再进行解列可能错过最佳的解列时机。上述三类判据，第一类判据决策时间短，但准确性有待提高；第三类判据对系统运行状态掌握准确，但以离线整定为特征，不利于全局的协调控制；第二类判据从故障清除后失步发生前轨迹信息入手，可采集的信息丰富，该时段进行失步解列判据的研究具有重要意义，但目前关于该时段判据的研究仍不够深入。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供了一种基于实测受扰轨迹变化趋势的失步解列判据。基于PMU实测数据，根据降维映射将多机系统的运动信息映射到一维(扩展)相平面上，并证明了该映射具有保稳性。对故障切除后失步发生前一维(扩展)相平面上受扰轨迹的运动信息进行深入挖掘，为避免一阶导数不光滑造成的误判问题，采用最小二乘法对dv/dR-R曲线进行拟合。基于v-R及dv/dR-R受扰轨迹提出了一种快速、准确的失步解列判据。最后，在新英格兰10机39节点系统中证明了该判据可以有效地防止误判，另外通过与动态鞍点失步解列判据以及失步解列判据进行对比分析，验证了该判据的快速性。本专利技术的技术方案为：一种基于实测受扰轨迹变化趋势的失步解列判据，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：对于n台发电机组的电力系统，采用PMU装置对电力系统的实时运行信息如功角δi、角速度ωi、惯量时间常数Mi进行采集，其中i＝1,2,3…n；步骤2：以故障清除时刻t0为起始时刻，此时j＝0，其中，j为采样点，将发电机的运行信息相对于系统惯量中心进行变换： δ C O I = 1 M T Σ i = 1 n M i δ i ω C O I = 1 M 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于实测受扰轨迹变化趋势的失步解列判据，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：对于n台发电机组的电力系统，采用PMU装置对电力系统的实时运行信息如功角δi、角速度ωi、惯量时间常数Mi进行采集，其中i＝1,2,3...n；步骤2：以故障清除时刻t0为起始时刻，此时j＝0，其中，j为采样点，将发电机的运行信息相对于系统惯量中心进行变换：δCOI=1MTΣi=1nMiδiωCOI=1MTΣi=1nMiωiMT=Σi=1nMiθi=δi-δCOIω~i=ωi-ωCOI]]>其中，δCOI为其惯量中心的等值转子角；δi为第i台发电机的功角；ωCOI为其惯量中心等值角速度；ωi为第i台发电机的角速度偏差；Mi为第i台发电机的惯量时间常数；MT为各台发电机的惯量时间常数和；θi为第i台发电机相对于COI的功角，为第i台发电机相对于COI的角速度；步骤3：j＝j+1，计算tj时刻的角半径R、以及角半径对时间的1阶导数Rj=Σi=1nθi2|t=tj,vj=dRjdt=[Σi=1n(θiω~i)]/R|t=tj=Σi=1nθiRω~i|t=tj]]>将发电机相对于惯量中心COI的功角(θ1，θ2，θ3…，θn)映射到以COI为原点的n维坐标系中，发电机相对于惯量中心的功角θi在三维坐标系中的运动轨迹用Tr表示；惯量中心构成的坐标原点用O表示，点t时刻相点的运动位置用点A(θ1，θ2，θ3...,θn)表示；表示系统的角半径，描述系统发电机功角的摆开程度；步骤4：判断j≥4是否成立，若不成立，返回步骤3，若成立，则继续步骤5；步骤5：判断v＞0是否成立，若不成立，返回步骤3，如成立，则继续步骤6；步骤6：令采用最小二乘法对故障清除后的k‑R曲线进行3次多项式实时拟合，得到曲线；其中三次多项式的表达式为：其中a、b、c、d分别表示三次多项式各次项的系数；步骤7：判断曲线是否存在极小值Rmin(t)；若4b2‑12ac≤0，即曲线不存在极小值，则返回步骤3；若4b2‑12ac＞0，即曲线存在极小值，则再一次判断是否满足判据其中R(t‑1)表示t‑1采样时刻的R值，Rmin(t‑1)表示根据t‑1时刻所获得的数据进行拟合的曲线的极小值；R(t)表示t采样时刻的R值，Rmin(t)表示根据t时刻所获得的数据进行拟合的曲线的极小值；若不满足判据，则返回步骤3；若满足判据，则在t时刻启动解列控制措施，在最优断面处进行分割，将系统分割成若干个电力孤岛。...

【技术特征摘要】
1.一种基于实测受扰轨迹变化趋势的失步解列判据，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：对于n台发电机组的电力系统，采用PMU装置对电力系统的实时运行信息如功角δi、角速度ωi、惯量时间常数Mi进行采集，其中i＝1,2,3...n；步骤2：以故障清除时刻t0为起始时刻，此时j＝0，其中，j为采样点，将发电机的运行信息相对于系统惯量中心进行变换： δ C O I = 1 M T Σ i = 1 n M i δ i ω C O I = 1 M T Σ i = 1 n M i ω i M T = Σ i = 1 n M i θ i = ...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐飞，郑永乐，王安斯，郭珂，赵婷，叶笑莉，徐君茹，周慧芝，殷巧玲，
申请(专利权)人：武汉大学，国家电网公司，中国电力科学研究院，国网黑龙江省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42