在电力输送系统中确定电力输送限制的方法技术方案

本发明专利技术涉及与电力输送有关的改进，其中描述了一种监测高压电力系统的方法。该方法包括在主流系统条件下测量小信号电力系统特性，并利用所述测量结果来确定电力输送限制。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力输送系统，并更具体地涉及高压、高功率电网系统。
技术介绍
假设没有热限制，对电力系统的电力输送限制经常是因为意外事件中的瞬态不稳定性或电压不稳定性。还关心稳态不稳定性。为了对这些潜在的不稳定性进行量化，需要电力系统动态特性的知识。用于提供对电力系统动态特性的估计的现有技术，以及因此电力输送限制，是基于数学动态模型的研究，这些研究具有明显的不确定性。迄今为止，系统工程师必须加入大量的安全因素，有效地对安全电力输送容量打出较大的裕量，因而过度地限制可输送的电力或在容量方向需要额外的投资。以前已经提出使用一种设定电力输送限制的“信号能量”方法，此方法基于以下观测随着功率流增加，“信号能量”渐近地增加(并且阻尼恶化)。然而，这些提议受制于以下事实(a)它们只依赖于数学动态模型，伴随有上述问题；(b)使用不把此数量分成频率成分的“信号能量”使问题的本质不明显；(c)在实践中，信号能量和/或阻尼与MW功率流之间的关系不完全一致。
技术实现思路
根据本专利技术，提供一种监测高压电力系统的方法，包括以下步骤获得电力系统的小信号动态特性的测量结果，其中，在主流系统条件下获得所述测量结果，所述系统条件由电力系统的操作参数确定；以及利用所述测量结果来确定电力系统的电力输送限制。众所周知，电网系统受到连续的小扰动。本专利技术提供一种确定电力输送系统中电力输送限制的方法，包括(a)在一段时间内在电力系统的至少一部分线路上，基于对小扰动的测量而测量电力系统的动态特性(包括模式阻尼)；(b)在所述时间段内测量电力系统操作参数，包括功率流；(c)在每条所述线路中，使用在(a)和(b)中采集的数据来建立模式阻尼特性和电力系统操作参数之间的关系；以及(d)从所述关系计算功率流限制，为每条线路提供安全输送所需的置信度。优选通过对系统中多个点的数据进行多变量分析而执行步骤(d)，以确定固定的电力系统操作参数/阻尼关系，并处理所述关系中其它未解释的随机变化。附图说明现在结合附图，并只借助实例来描述本专利技术的实施例，在附图中图1、2和3为示出功率流和模式阻尼比之间关系的图形；图4为示出功率流和模式衰减时间之间关系的图形；以及图5-7为与进一步实施例有关的图形。具体实施例方式本专利技术的方法包括测量电力系统的小信号或稳态动态特性。连续地在线测量，并且结合实际流行的系统条件进行测量。具体地，被测量的动态特性是基于有功或无功功率流、电压、系统频率等的系统模式阻尼、模式频率和模式振幅。这些模式值又与实际流行的系统参数如有功和无功功率、电压、系统频率等相关。另外，总是考虑测量的发生时间。这些测量接着用于确定系统的小信号电力输送限制，并因而保证最有效的电力输送操作条件。所述测量优选用根据以下确定的因素进行修正对于第一阶段，在限制从确定的意外事件得到的瞬态或电压条件之前，从系统的数学模型获得电力系统的一组小信号动态特性值以及相应的操作参数，所述动态特性值优选为模式阻尼特性。从这组值得到在特定系统条件下小信号动态特性和瞬态限制之间的关系。此关系接着与实际在线小信号测量一起使用，以确定系统的电力输送限制。该技术可对如何关闭电力系统提供在线信息，如电力系统的输送限制。用阻尼比、模式衰减时间、或任何其它适当的形式来测量阻尼特性。本专利技术进一步包括对一个或多个意外条件进行前述处理而计算得到安全限制。本专利技术基于利用电力系统操作参数的实际发生的数据和感兴趣系统中的模式阻尼。此数据可人工地或通过其它已知的手段从历史数据得到。(a)优选利用已在可观测条件下被连续直接动态测量验证的电力系统动态模型，从而，可在模型预测中加入所需的置信度。通过在电网的一个或多个点上获得电力系统操作参数并分析总是存在的小扰动，根据模式频率、振幅和阻尼得到电力系统动态特性的在线估计。从此数据可注意到大量的特征。例如，当线路上的有功功率流增加时，在此线路上的模式阻尼恶化。而且，在许多情况下，模式阻尼比大致与被监测线路上的MW功率流线性相关。例如，在图3中，功率流和模式阻尼比之间的关系为阻尼比＝0.105-0.0005×功率流对于阻尼比为零的点建立小信号电力输送限制，即功率流为0.105/0.0005＝210MW。然而，此情形不总是适合。假设监测电网中的两条线路(Line 1和Line 2)，并且在这些线路上有两种模式存在(Mode A和ModeB)。如图1所示，在Line 1上，Mode A的阻尼比与Line 1上的有功功率流相关。然而，如图2所示，在Line 2上，Mode A的阻尼比与Line 2上的有功功率流完全无关。同时，Mode B的阻尼比大致与Line 1和Line 2上的有功功率流线性相关。乍看起来，阻尼和有功功率流之间没有清晰的关系。为了解决此问题，必需认识到明显缺乏相互关系是因为该情形被视作单变量问题而引起的，然而事实上这是一个多变量问题。在线路上建立模式阻尼和MW功率流之间关系时，必须同时考虑在其它相关线路上的功率流和可能的阻尼。通过使用多变量分析(或如果适当的话使用神经网络)，在其模式具有电力系统操作参数和模式阻尼比之间固定关系的系统中，可对每条线路建立一个关系。这例如可通过形成观测矩阵而建立，从此矩阵可得到用于多变量关系的参数。接着，可如上所述地使用固定的多变量关系，以计算每条线路的电力输送限制。认识到在线路上的阻尼和MW功率流之间关系中的“未解释”变量的另一来源起因于与各个发电机和电厂相关的无效或误操作控制系统。对于另外的好处，当建立多变量关系时，通过包括对与各个发电机和其它相关电厂有关的电力系统操作参数的观测，有可能识别哪个被观测发电机/电厂作用于系统阻尼。应该指出，以此方式得到的输送限制应用于电压和瞬态不稳定性；以此方式，可估计电力系统承受任何特定意外事件的可能性。重要的是意识到，此评估主要基于观测数据，并且为了得到预先意外的小信号动态特性和瞬态限制之间关系，只需要包括网络模型。该技术的另一重要特征是，通过使输送限制基于主流电力系统动态条件，使用“条件”概率而不是“边缘”概率，并且此事实在输送限制评估时导致附加的准确度和灵活性。在另一方面，在高压输电系统中有频繁的意外事件，在此系统中，在输电线路上的功率流中“自然地”出现不良阻尼振荡。这些振荡可持续几分钟或延长到几个小时。在存在不良阻尼振荡的时间内，该电力系统容易发生电力系统供电安全风险，此风险通常为电压或瞬态不稳定性风险的形式。振荡源经常与后述控制系统的误操作有关，所述控制系统与连接到输电系统的发电机或其它电厂相关。有许多连接到输电系统的发电机和其它电厂单位，并且目前非常难以从这许多单位中确定哪个电厂单位出故障。在确定单个电厂单位时，可采取纠正措施，并因此减少供电损失风险。本专利技术还提供基于对以下测量结果的模型分析来确定各个电厂单位的方法，所述测量结果为从电力系统采集的电压、电流、有功功率流、无功功率流和系统频率。根据模式频率、模式阻尼和模式振幅测量电力系统的动态特性。通过在电网上各个测量位置之间比较这些模式测量结果中的部分或全部，有可能确定不良阻尼源的位置。迄今为止，传统上假设在输电网络上模式频率和阻尼是恒定的，只有模式振幅随着位置的不同而不同(即，在这方面，电力系统表现为线性方式)。在对各个电厂附近获得的信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种监测高压电力系统的方法，所述方法包括以下步骤：获得电力系统的小信号动态特性的测量结果，其中，在主流系统条件下获得所述测量结果，所述系统条件由电力系统的操作参数确定；以及利用所述测量结果来确定电力系统的电力输送限制。

【技术特征摘要】
GB 2001-6-22 0115283.4;GB 2001-8-9 0119398.6;GB 201.一种监测高压电力系统的方法，所述方法包括以下步骤获得电力系统的小信号动态特性的测量结果，其中，在主流系统条件下获得所述测量结果，所述系统条件由电力系统的操作参数确定；以及利用所述测量结果来确定电力系统的电力输送限制。2.如权利要求1所述的方法，其中，各个测量结果与各个主流系统条件相关联。3.如前面任一项权利要求所述的方法，其中，以预定的间隔执行测量。4.如权利要求3所述的方法，其中，预定间隔为有规律的间隔。5.如前面任一项权利要求所述的方法，其中，基本连续地执行测量。6.如前面任一项权利要求所述的方法，其中，电力系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚历山大古德尔，道格拉斯H威尔逊，
申请(专利权)人：普西梅特里克斯有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]