一种振荡中心追踪与保护闭锁系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种振荡中心追踪与保护闭锁系统及其控制方法，所述振荡中心追踪与保护闭锁系统包括顺序连接的信息采集与处理模块，保护振荡闭锁模块与保护再开放模块；所述信息采集与处理模块用于获取保护安装处电流、电压与测量阻抗的信息，并将其发送至保护振荡闭锁模块；所述保护振荡闭锁模块用于追踪计算振荡中心的位置函数，判别系统发生振荡时将保护闭锁，否则保护持续开放；所述保护再开放模块用于判别系统发生故障时将保护闭锁，否则保护持续闭锁。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统继电保护的
，特别是涉及振荡中心追踪与保护闭锁系统及其控制方法。
技术介绍
振荡中心的准确定位和追踪是电力系统振荡研究的重要方面，能够为保护振荡闭锁及再开放方案的构建以及电力系统解列控制策略的制定提供重要的参考依据。传统的基于本地电气量的振荡识别方案受到本地信息的束缚，未考虑到线路对侧的电气量特征，在振荡中心定位与追踪方面存在诸多缺陷：基于无功电压的识别判据能够确定振荡中心出现的时刻，却无法对振荡中心的位置进行定位；基于补偿原理的识别判据具有一定的自适应性，但在线路两侧电压幅值不等时该类判据无法准确定位振荡中心；基于视在阻抗角的借助保护安装处电压和测量电流的夹角判断系统是否处于振荡状态，该类判据不受振荡周期变化的影响，但容易在线路潮流方向相反时发生误判。上述方案也能应用于保护振荡闭锁，但大都存在整定困难，难以适应系统运行方式变化的影响。而且现有基于广域信息的振荡识别和保护振荡方案较少。近年来，随着高速广域网技术和广域测量技术的飞速发展，WAMS(WideAreaMeasurementSystem)系统可实现全网内电气相量的同步获取，量测量的刷新频率和通信延时可满足保护振荡闭锁和振荡中心追踪的需求。因此希望有一种振荡中心追踪与保护闭锁系统及其控制方法可以克服或至少减轻现有技术的上述缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种振荡中心追踪与保护闭锁系统及其控制方法来克服现有技术中存在的上述问题。为实现上述目的，本专利技术提供一种振荡中心追踪与保护闭锁系统，所述振荡中心追踪与保护闭锁系统包括顺序连接的信息采集与处理模块，保护振荡闭锁模块与保护再开放模块；所述信息采集与处理模块用于获取保护安装处电流、电压与测量阻抗的信息，并将其发送至保护振荡闭锁模块；所述保护振荡闭锁模块用于追踪计算振荡中心的位置函数，判别系统发生振荡时将保护闭锁，否则保护持续开放；所述保护再开放模块用于判别系统发生故障时将保护闭锁，否则保护持续闭锁。本专利技术还提供一种振荡中心追踪与保护闭锁系统的控制方法，包括以下步骤：(1)利用线路本侧电压、电流相量及对侧的电压幅值，获取振荡中心位置函数α和电气距离系数；(2)实时追踪电力系统振荡中心，根据振荡中心电气距离系数的特点，构造距离保护振荡闭锁判据、保护再开放判据及其辅助判据。优选地，所述步骤(1)中的所述振荡中心位置函数α定义为振荡中心到M点的距离占线路全长的比例，可以表示为：式中，和分别为测量电压与振荡中心电压间相角差，ke为线路两侧测量电压幅值之比，即优选地，所述步骤(1)中所述的电气距离系数定义为保护安装处到振荡中心的电压与等值机内电势点到振荡中心的电压之比，线路两侧的电气距离系数可以表示为：式中，线路两侧系统阻抗分别为Zm和Zn，被保护线路阻抗为ZL。Um与Im分别为M侧的测量电流与测量电压。优选地，所述步骤(2)中所述振荡闭锁判据为：式中，δ为系统等效电势夹角，δset取为90°，工程中电力系统振荡周期一般为0.2s～1.5s，取最短振荡周期为0.2s，此时系统功角变化率为|Δδ/Δt|＝10πrad/s，因此δ′set可取为10πrad/s，可靠系数为Krel＝1.2。优选地，所述步骤(2)中所述保护再开放判据为：|Δk1/Δt|≥k′set式中，Δt为采样时间间隔，考虑到一定的裕度和可靠性，k′set取为突变前k1变化率的10倍，即k′set＝50|Δk1(t-1)/Δt|。优选地，所述步骤(2)中所述保护再开放的辅助判据为：k1(n)-k1(n-k)≥0.02式中，k1(n)为检测到突变的k1的值，k1(n-k)为突变前k个采样点的值，为了满足快速性和可靠性，可以按照半个周波内采样点的个数取值。因本文采用的采样频率为2kHz，取k＝20。本专利技术提出一种振荡中心追踪与保护闭锁系统及其控制方法，通过本专利技术的荡中心追踪与保护闭锁系统及其控制方法能够准确计算线路两侧系统功角，在功角较小时快速开放保护，可有效减少距离保护被盲目闭锁的时间；可实时追踪振荡中心位置，并在系统振荡再故障时快速开放保护，提升了保护动作性能；不受系统两侧等效电动势幅值不等及保护背侧阻抗变化的影响，能够适应不同的振荡模式。附图说明图1是一种振荡中心追踪与保护闭锁系统结构图。图2是电力系统振荡的等效分析模型。图3是系统振荡时M侧测量电压移动轨迹图。图4是系统中电压电流相量。图5是系统经弧光电阻或金属性接地发生三相短路时的相量图。图6是功角未摆开振荡中心落在线路外时的相量分析图。图7是振荡中心轨迹跟随变化曲线图。图8是系统振荡识别流程图。图9是距离保护振荡闭锁再开放策略流程图。具体实施方式为使本专利技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。下面结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明。在本专利技术一宽泛实施例中：所述振荡中心追踪与保护闭锁系统包括顺序连接的信息采集与处理模块，保护振荡闭锁模块与保护再开放模块；所述信息采集与处理模块用于获取保护安装处电流、电压与测量阻抗的信息，并将其发送至保护振荡闭锁模块；所述保护振荡闭锁模块用于追踪计算振荡中心的位置函数，判别系统发生振荡时将保护闭锁，否则保护持续开放；所述保护再开放模块用于判别系统发生故障时将保护闭锁，否则保护持续闭锁。在本专利技术另一宽泛实施例中：振荡中心追踪与保护闭锁系统的控制方法，包括以下步骤：(1)利用线路本侧电压、电流相量及对侧的电压幅值，获取振荡中心位置函数α和电气距离系数；(2)实时追踪电力系统振荡中心，根据振荡中心电气距离系数的特点，构造距离保护振荡闭锁判据、保护再开放判据及其辅助判据。如图1所示，所述振荡中心追踪与保护闭锁系统包括顺序连接的信息采集与处理模块1，保护振荡闭锁模块2与保护再开放模块3。所述信息采集与处理模块1用于获取保护安装处电流、电压与测量阻抗的信息，并将其发送至保护振荡闭锁模块；所述保护振荡闭锁模块2用于追踪计算振荡中心的位置函数，判别系统发生振荡时将保护闭锁，否则保护持续开放；所述保护再开放模块3用于判别系统发生故障时将保护闭锁，否则保护持续闭锁。如图2所示，和分别表示线路两侧系统等效电势，且两者幅值大小相等。线路两侧系统阻抗分别为Zm和Zn。被保护线路阻抗为ZL，系统全阻抗定义为Z∑＝ZM+ZL+ZN。设系统上下级元件阻抗角相等，均为被保护线路阻抗角为线路M侧保护安装处测量电流。如图3所示，和分别表示M侧和N侧的测量电压，表示M侧测量电压与电流间夹角。当系统中各元件阻抗角基本相同时，各点的电压相量的端点均落在图中相量上。过O点对做垂线，与之间的夹角为C点为线路电压最低点，故相量即为振荡中心电压，振荡中心位于处，其电压为若M侧保护背侧阻抗ZM是系统全阻抗Z∑的1/4，则M侧测量电压相量的端点将落在相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种振荡中心追踪与保护闭锁系统，其特征在于，包括顺序连接的信息采集与处理模块，保护振荡闭锁模块与保护再开放模块；所述信息采集与处理模块用于获取保护安装处电流、电压与测量阻抗的信息，并将其发送至保护振荡闭锁模块；所述保护振荡闭锁模块用于追踪计算振荡中心的位置函数，判别系统发生振荡时将保护闭锁，否则保护持续开放；所述保护再开放模块用于判别系统发生故障时将保护开放，否则保护持续闭锁。

【技术特征摘要】
1.一种振荡中心追踪与保护闭锁系统，其特征在于，包括顺序连接的信息采集与处理模块，保护振荡闭锁模块与保护再开放模块；所述信息采集与处理模块用于获取保护安装处电流、电压与测量阻抗的信息，并将其发送至保护振荡闭锁模块；所述保护振荡闭锁模块用于追踪计算振荡中心的位置函数，判别系统发生振荡时将保护闭锁，否则保护持续开放；所述保护再开放模块用于判别系统发生故障时将保护开放，否则保护持续闭锁。2.一种用于上述权利要求1所述的振荡中心追踪与保护闭锁系统的控制方法，包括以下步骤：(1)利用线路本侧电压、电流相量及对侧的电压幅值，获取振荡中心位置函数α和电气距离系数；(2)实时追踪电力系统振荡中心，根据振荡中心电气距离系数的特点，构造距离保护振荡闭锁判据、保护再开放判据及其辅助判据。3.如权利要求2所述的振荡中心追踪与保护闭锁系统的控制方法，其特征在于：所述步骤(1)中的振荡中心位置函数α定义为振荡中心到M点的距离占线路全长的比例，可以表示为：式中，和分别为测量电压与振荡中心电压间相角差，ke为线路两侧测量电压幅值之比，即4.如权利要求2所述的振荡中心追踪与保护闭锁系统的控制方法，其特征在于：所述步骤(1)中所述的电气距离系数定义为保护安装处到振荡中心的电压与等值机内电势点到振荡中心的电压之比，线路两...

【专利技术属性】
技术研发人员：马静，王江天，康文博，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京;11