一种基于动态能量的系统最佳重合控制方法、装置及设备制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于动态能量的系统最佳重合控制方法、装置及设备，该方法通过表征系统稳定程度的动态能量函数，采用动态能量函数将系统动态能量的变化率定义为能量累积速率，进一步推导了系统发生单相故障和三相故障下的动态能量累积速率函数，之后以系统所累积的动态能量最小为目标，得到最佳重合时间计算公式并通过最佳重合时间计算公式求解得到交直流混联系统重合闸的重合功角和重合同步角速度，渐而得到交直流混联系统最佳重合闸时间，使得控制交直流混联系统进行重合闸时不会让交直流混联系统受到二次冲击，也不会造成交直流混联系统因二次受故障冲击而失稳，无法正常供电。供电。供电。

【技术实现步骤摘要】
一种基于动态能量的系统最佳重合控制方法、装置及设备


[0001]本专利技术涉及电力系统
，尤其涉及一种基于动态能量的系统最佳重合控制方法、装置及设备。

技术介绍

[0002]目前，自动重合闸装置在电力系统中得到了广泛应用，并在提高互联电网的稳定性和供电可靠性方面发挥了重要作用。在交直流混联系统中选择不恰当时间启动重合闸将可能导致连锁故障，进而引发系统暂态失稳，甚至发生停电事故。
[0003]现有针对电力系统最佳重合闸时间计算方法主要分为基于最小间歇时间的整定方法和基于暂态稳定的整定方法。
[0004]基于最小间歇时间的整定方法受线路两侧保护不同时的跳闸时间、保护跳闸后故障点电弧熄灭时间、故障点绝缘恢复时间、断路器再次灭弧、跳闸时间以及一定的时间裕度等因素的限制。基于暂态稳定的整定方法是通过构建交流系统的暂态能量函数，分析发生最严重故障情况下发电设备功角的摇摆情况，其在躲过最小间歇时间的基础上，提出当角度达到最大值并开始减小，角速度为负并在达到最大值之前进行重合；主要是通过调整合闸时间提高系统稳定水平，在一定程度上降低重合于故障对系统造成的二次冲击。
[0005]上述两种计算电力系统最佳重合闸时间方法没有考虑在交直流互联系统下，由换相失败引起的直流逆变侧短路对最佳重合闸时间计算结果的影响，从计算方法只能定性给出合闸时机，但不能进行定量计算，不准确的合闸时机，甚至会让电力系统受到强烈二次冲击，造成电力系统失稳。

技术实现思路

[0006]本专利技术实施例提供了一种基于动态能量的系统最佳重合控制方法、装置及设备，用于解决现有计算电力系统最佳重合闸时间方法无法计算由换向失败引起的系统失稳的最佳重合闸时间的技术问题。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术实施例提供如下技术方案：
[0008]一种基于动态能量的系统最佳重合控制方法，应用于交直流混联系统上，包括以下步骤：
[0009]获取交直流混联系统的动能分量和势能分量，通过所述动能分量和所述势能分量得到交直流混联系统的动态能量函数；
[0010]对所述动态能量函数采用微分处理，得到动态能量累积速率函数；
[0011]基于交直流混联系统重合于故障所累积的动态能量最小为目标对所述动态能量累积速率函数进行求解，得到最佳重合时间计算公式；
[0012]通过所述最佳重合时间计算公式计算得到交直流混联系统的重合功角和重合同步角速度；若交直流混联系统的功角和同步角速度分别与对应的所述重合功角和所述重合同步角速度相同，控制交直流混联系统进行重合闸；
[0013]其中，所述最佳重合时间计算公式：
[0014][0015]式中，M为交直流混联系统的惯性常数，D为交直流混联系统的阻尼系数，R为交直流混联系统输电线路的等效电阻，L为交直流混联系统输电线路的等效电感，P
m
为交直流混联系统发电设备的机械功率，ω0为交直流混联系统重合闸的同步角速度，U
s
为交直流混联系统发电设备稳定运行时换流母线的电压幅值，E
s
为交直流混联系统发电设备稳定运行时发电设备的端口电压幅值，Δt为交直流混联系统发生故障与重合闸之间的间隔时间，f
B
为交直流混联系统故障发生时发电设备的电磁功率，δ0为交直流混联系统重合闸的功角。
[0016]优选地，所述动态能量函数为W＝W
k
+W
p
，式中，W为交直流混联系统的动态总能量，W
k
为交直流混联系统的动能分量，W
p
为交直流混联系统的势能分量。
[0017]优选地，所述交直流混联系统的动能分量为：W
k
＝1/2Mω2(t)；
[0018]所述交直流混联系统的势能分量为：
[0019][0020]式中，M为交直流混联系统的惯性常数，ω(t)为在t时刻交直流混联系统中发电设备转子角速度和同步速的偏差，δ(t)为在t时刻交直流混联系统中发电设备的功角，E
s
为交直流混联系统发电设备稳定运行时发电设备的端口电压幅值，R为交直流混联系统输电线路的等效电阻，L为交直流混联系统输电线路的等效电感，P
m
为交直流混联系统发电设备的机械功率，ω0为交直流混联系统重合闸的同步角速度，U
s
为交直流混联系统发电设备稳定运行时换流母线的电压幅值。
[0021]优选地，所述动态能量累积速率函数为：
[0022][0023]式中，ΔW为动态能量累积速率，δ(t)为在t时刻交直流混联系统中发电设备的功角，ω为交直流混联系统中发电设备转子角速度和同步速的偏差，f
A
(δ)为交直流混联系统无故障发生发电设备的功率，f
B
为交直流混联系统故障发生时发电设备的电磁功率，D为交直流混联系统的阻尼系数。
[0024]优选地，若所述交直流混联系统发生三相故障，则：
[0025][0026][0027]σ
R
＝R
z
+Rk+R
z
k
[0028]σ
L
＝L
z
+Lk+L
z
k
[0029]式中，E
s
为交直流混联系统发电设备稳定运行时发电设备的端口电压幅值，U
s
为交直流混联系统发电设备稳定运行时换流母线的电压幅值，δ为交直流混联系统中发电设备的功角，L为交直流混联系统输电线路的等效电感，ω0为交直流混联系统重合闸的同步角速度，k为交直流混联系统故障点到直流母线的距离占交流线路总长的百分比，R为交直流混联系统输电线路的等效电阻，E为交直流混联系统发电设备实际运行时发电设备的端口电压幅值，R
Z
为交直流混联系统的直流逆变侧换相电阻，L
Z
为交直流混联系统的直流逆变侧换相电感。
[0030]优选地，若所述交直流混联系统发生单相故障，则：
[0031][0032][0033]σ
R
＝R+4R
z
+3Rk+4R
z
k
[0034]σ
L
＝L+4L
z
+3Lk+4L
z
k
[0035]式中，E
s
为交直流混联系统发电设备稳定运行时发电设备的端口电压幅值，U
s
为交直流混联系统发电设备稳定运行时换流母线的电压幅值，δ为交直流混联系统中发电设备的功角，L为交直流混联系统输电线路的等效电感，ω0为交直流混联系统重合闸的同步角速度，k为交直流混联系统故障点到直流母线的距离占交流线路总长的百分比，R为交直流混联系统输电线路的等效电阻，E为交直流混联系统发电设备实际运行时发电设备的端口电压幅值，R
Z
为交直流混联系统的直流逆变侧换相电阻，L
Z
为交直流混联系统的直流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于动态能量的系统最佳重合控制方法，应用于交直流混联系统上，其特征在于，包括以下步骤：获取交直流混联系统的动能分量和势能分量，通过所述动能分量和所述势能分量得到交直流混联系统的动态能量函数；对所述动态能量函数采用微分处理，得到动态能量累积速率函数；基于交直流混联系统重合于故障所累积的动态能量最小为目标对所述动态能量累积速率函数进行求解，得到最佳重合时间计算公式；通过所述最佳重合时间计算公式计算得到交直流混联系统的重合功角和重合同步角速度；若交直流混联系统的功角和同步角速度分别与对应的所述重合功角和所述重合同步角速度相同，控制交直流混联系统进行重合闸；其中，所述最佳重合时间计算公式：式中，M为交直流混联系统的惯性常数，D为交直流混联系统的阻尼系数，R为交直流混联系统输电线路的等效电阻，L为交直流混联系统输电线路的等效电感，P
m
为交直流混联系统发电设备的机械功率，ω0为交直流混联系统重合闸的同步角速度，U
s
为交直流混联系统发电设备稳定运行时换流母线的电压幅值，E
s
为交直流混联系统发电设备稳定运行时发电设备的端口电压幅值，Δt为交直流混联系统发生故障与重合闸之间的间隔时间，f
B
为交直流混联系统故障发生时发电设备的电磁功率，δ0为交直流混联系统重合闸的功角。2.根据权利要求1所述的基于动态能量的系统最佳重合控制方法，其特征在于，所述动态能量函数为W＝W
k
+W
p
，式中，W为交直流混联系统的动态总能量，W
k
为交直流混联系统的动能分量，W
p
为交直流混联系统的势能分量。3.根据权利要求2所述的基于动态能量的系统最佳重合控制方法，其特征在于，所述交直流混联系统的动能分量为：W
k
＝1/2Mω2(t)；所述交直流混联系统的势能分量为：式中，M为交直流混联系统的惯性常数，ω(t)为在t时刻交直流混联系统中发电设备转子角速度和同步速的偏差，δ(t)为在t时刻交直流混联系统中发电设备的功角，E
s
为交直流混联系统发电设备稳定运行时发电设备的端口电压幅值，R为交直流混联系统输电线路的等效电阻，L为交直流混联系统输电线路的等效电感，P
m
为交直流混联系统发电设备的机械功率，ω0为交直流混联系统重合闸的同步角速度，U
s
为交直流混联系统发电设备稳定运行时换流母线的电压幅值。4.根据权利要求1所述的基于动态能量的系统最佳重合控制方法，其特征在于，所述动态能量累积速率函数为：
式中，ΔW为动态能量累积速率，δ(t)为在t时刻交直流混联系统中发电设备的功角，ω为交直流混联系统中发电设备转子角速度和同步速的偏差，f
A
(δ)为交直流混联系统无故障发生发电设备的功率，f
B
为交直流混联系统故障发生时发电设备的电磁功率，D为交直流混联系统的阻尼系数。5.根据权利要求4所述的基于动态能量的系统最佳重合控制方法，其特征在于，若所述交直流混联系统发生三相故障，则：流混联系统发生三相故障，则：σ
R
＝R
z
+Rk+R
z
kσ
L
＝L
z
+Lk+L
z
k式中，E
s
为交直流混联系统发电设备稳定运行时发电设备的端口电压幅值，U
s
为交直流混联系统发电设备稳定运行时换流母线的电压幅值，δ为交直流混联系统中发电设备的功角，L为交直流混联系统输电线路的等效电感，ω0为交直流混联系统重合闸的同步角速度，k为交直流混联系统故障点到直流母线的距离占交流线路总长的百分比，R为交直流混联系统输...

【专利技术属性】
技术研发人员：周晓东，肖勇，林伟斌，金鑫，罗鸿轩，黄博阳，潘廷哲，冯俊豪，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：