基于ucosφ的电力系统失步检测判别方法技术方案

基于ｕｃｏｓφ的电力系统失步检测判别方法，利用振荡中心电压与功角δ之间存在确定的函数关系，即利用振荡中心电压ｕｃｏｓφ的变化反映功角的变化，作为状态量的功角是连续变化的，因此在失步振荡时振荡中心的电压也是连续变化的，且过零；在短路故障及故障切除时振荡中心电压是不连续变化且有突变的；在同步振荡时，振荡中心电压是连续变化的，但振荡中心电压不过零；可以通过振荡中心的电压变化轨迹来区分失步振荡、短路故障和同步振荡。本发明专利技术具有下述优点：物理概念清晰、明确。不需要用户提供判断失步的定值，给用户的使用提供了方便。可使用振荡过程中最低电压值和振荡周期次数保证了相邻安装点之间失步解列装置的良好的选择配合。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种电力系统稳定的判别方法，尤其是对电力系统的失步检测判别方法。现有检测电力系统是否失去同步已经采用多种方法利用电流幅值包络线周期性变化来检测异步运行状态的解列装置，结构简单，易于实现，但其随运行方式的变化需要改变定值，否则难以躲过同步振荡，在振荡周期很短时也不易获得选择性。利用输入阻抗轨迹检测失步的方法，是根据阻抗变化轨迹区分失步和同步振荡及短路故障；这种方法的缺点是在复杂的电网结构和运行方式多变的情况下装置整定比较困难。相位角原理是利用装置安装处的电压和电流的相位的变化轨迹来区分失步振荡和同步振荡及故障的，这种方法能适应复杂的电网结构和多变的运行方式，整定方便；但电压和电流的相位角与系统的功角之间的关系复杂，两者之间的关系与装置安装处和振荡中心的远近有关。异步运行时ucosφ的变化特征电力系统失步时，一般可以将所有机组分为两个机群，用两机等值系统分析其特性。附图说明图1所示两机等值系统接线图。在分析中采用下列假设条件(1)两等值机电势分别为EM和EN，且假定两等值电势幅值相等。(2)系统等值阻抗角为90度。在分析中取EN为参考向量，使其相位角为0度，幅值为1；M侧系统等值电势EM的初相角为α(即系统正常运行的功角δ为α)，则可得EN＝cos(ωt)EM＝cos((ω+Δω)*t+α)图2为图1所示等值系统的向量图两系统功角为δ＝Δω*t+α由图2可知，振荡中心电压U为U=ucosφ=cos(δ2)=cos(Δω*t+α2)]]>当系统同步运行时，Δω＝0；振荡中心电压不变，即U=cos(α2)]]>当系统失步运行时，振荡中心电压呈周期性变化，振荡周期为180度，即U=cos(Δω*t+α2)]]>若Δω大于0，即加速失步，振荡中心电压U的变化曲线图3(a)所示若Δω小于0，即减速失步，振荡中心电压U的变化曲线图3(b)所示本专利技术的失步判据由前面的分析可以看出，振荡中心电压与功角δ之间存在确定的函数关系，因此可以利用振荡中心电压ucosφ的变化反映功角的变化。作为状态量的功角是连续变化的，因此在失步振荡是振荡中心的电压也是连续变化的，且过零；在短路故障及故障切除时振荡中心电压是不连续变化且有突变的；在同步振荡时，振荡中心电压是连续变化的，但振荡中心电压不过零。因此可以通过振荡中心的电压变化来区分失步振荡、短路故障和同步振荡。在振荡中心电压ucosφ的变化平面上，可将ucosφ的变化范围分为若干个区，如3-9个区，如图4所示ucosφ变化区域的划分。根据前面的分析可得出振荡中心ucosφ在失步振荡时的变化规律加速失步时，振荡中心电压ucosφ的变化规律为0-1-2-3-4-5-6……-0；减速失步时，振荡中心电压ucosφ的变化规律为0-……6-5-4-3-2-1-0。作为切机的判定当上述讨论的振荡中心电压ucosφ的变化规律得知加速或减速失步时，可以在取上述变化的若干个周期作为切机的判定依据。例如取两个周期。当然电力系统还会有其它切机的辅助判定，使用振荡过程中装置安装处的最低电压值和振荡周期次数可以保证相邻安装点之间失步解列装置的配合。本专利技术在对系统失步运行时振荡中心电压ucosφ的变化规律分析的基础上，提出了基于振荡中心电压ucosφ的电力系统失步判据；该方法具有下述优点(1)本判据反应的是系统振荡中心电压的变化规律，物理概念清晰、明确。(2)本判据自动适应系统结构变化或运行方式变化，即与系统的运行方式、电网的结构无关，只反应测量线路所在断面的失步状态。(3)本判据不需要用户提供判断失步的定值，给用户的使用提供了极大的方便。(4)可使用振荡过程中最低电压值和振荡周期次数保证了相邻安装点之间失步解列装置的良好的选择配合。权利要求1.，其特征是利用振荡中心电压与功角δ之间存在确定的函数关系，即利用振荡中心电压ucosφ的变化反映功角的变化，作为状态量的功角是连续变化的，因此在失步振荡时振荡中心的电压也是连续变化的，且过零；在短路故障及故障切除时振荡中心电压是不连续变化且有突变的；在同步振荡时，振荡中心电压是连续变化的，但振荡中心电压不过零；可以通过振荡中心的电压变化轨迹来区分失步振荡、短路故障和同步振荡。2.由权利要求1所述的，其特征是在振荡中心电压ucosφ的变化平面上，可将ucosφ的变化范围分为3-9个区，加速失步时，振荡中心电压ucosφ的变化规律为0-1-2-3-4-5-6……-0；减速失步时，振荡中心电压ucosφ的变化规律为0-……6-5-4-3-2-1-0。3.由权利要求1所述的，其特征是将ucosφ的变化范围分为7个区，并以振荡过程中装置安装处的最低电压值和振荡周期次数保证相邻安装点之间失步解列装置的配合。全文摘要，利用振荡中心电压与功角δ之间存在确定的函数关系，即利用振荡中心电压ucosφ的变化反映功角的变化，作为状态量的功角是连续变化的，因此在失步振荡时振荡中心的电压也是连续变化的，且过零；在短路故障及故障切除时振荡中心电压是不连续变化且有突变的；在同步振荡时，振荡中心电压是连续变化的，但振荡中心电压不过零；可以通过振荡中心的电压变化轨迹来区分失步振荡、短路故障和同步振荡。本专利技术具有下述优点物理概念清晰、明确。不需要用户提供判断失步的定值，给用户的使用提供了方便。可使用振荡过程中最低电压值和振荡周期次数保证了相邻安装点之间失步解列装置的良好的选择配合。文档编号G01R29/18GK1419133SQ0213833公开日2003年5月21日 申请日期2002年9月30日 优先权日2002年9月30日专利技术者郑玉平, 宗洪良, 孙光辉, 沈国荣 申请人:南京南瑞继保电气有限公司 本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于ｕｃｏｓφ的电力系统失步检测判别方法，其特征是利用振荡中心电压与功角δ之间存在确定的函数关系，即利用振荡中心电压ｕｃｏｓφ的变化反映功角的变化，作为状态量的功角是连续变化的，因此在失步振荡时振荡中心的电压也是连续变化的，且过零；在短路故障及故障切除时振荡中心电压是不连续变化且有突变的；在同步振荡时，振荡中心电压是连续变化的，但振荡中心电压不过零；可以通过振荡中心的电压变化轨迹来区分失步振荡、短路故障和同步振荡。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：郑玉平，宗洪良，孙光辉，沈国荣，
申请(专利权)人：南京南瑞继保电气有限公司，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]