一种大电网失步广域协调控制方法技术

本发明专利技术涉及一种大电网广域失步控制方法，属于电力系统紧急控制流域。该方法包括：(1)基于WAMS的电网主网架实时状态计算，通过数据预处理去伪存真，最大限度抑制或消除噪声，突出广域测量系统在电网动态过程的有用信息，为稳定分析、控制提供特征量。(2)电网功角稳定实时分析，基于全网主网架的同步相量，结合系统分析方法，检测、预测出系统的失步过程，在空间上找到失步断面；(3)提出在失步解列的协调控制策略，在失步断面偏移到无解列控制的断面时，提出后备解列控制措施，保证大电网在失步时可靠解列。提出基于WAMS的广域失步紧急控制，能够实时监视和控制电力系统的运行状态，预测可能出现的电力系统功角失稳，保证大电网抵抗连锁反应，减少电网事故对国民经济和人民生活的影响。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力系统领域，特别是一种大电网紧急控制的方法，具体涉及一种大电网广域失步保护方法。
技术介绍
失步保护是在电网避免连锁反应的关键措施，目前，传统失步保护在结构及运行方式复杂的大电网上遇到了挑战，主要体现在(1)大电网失步发展过程复杂区域电网失步振荡中心位置一般落在联络线及其附近，此时配置的基于就地量的解列装置可能动作。 但电力系统的事故往往并不按人们设想的方向发展，例如由于气候的原因(大风、雷电、浓雾)主干线相继跳闸，由于保护误动作一回线故障同时跳了两回、三回，由于母线检修单一故障发展为多个元件跳闸，电磁环网的高压侧线路跳闸等，这些事故导致电网拓扑结构发生较大的变化，振荡中心落在主网内部的可能性就很大。一旦振荡中心落在了主网内部，而主网内部不可能预先设置解列点，与外网的联络线离振荡中心电气距离又较远，联络线两端的失步解列装置不满足动作条件(指不满足保护范围的低电压或阻抗定值判据)，系统的振荡事故将持续发展和扩大，直到凋度员手动处理。(2)传统失步保护无法进行大范围协调控制失步保护的检测判据是基于失步状态的参数变化，目前判据包括监视点电压、 电流及相角的变化；监视点测量阻抗及其变化；监视点输出功率及其变化；监视振荡中心电压变化情况等。一般不考虑解列电网的功率平衡问题以及解列电网恢复稳定运行能力问题。目前判据存在以下问题测量阻抗的原理容易误动，这种算法在重合闸或转换性故障时，测量阻抗可能跳跃性变化，这种情况容易与异步运行混淆。为了防止误判断，有的装置采用多级阻抗顺序动作来检测异步运行；基于局部检测量，目前的失步解列装置量测本厂站的电气量，不能够宏观观测整个电力系统的变化。在大区电网出现振荡失步时，不能够从全局角度进行分析；大区互联电网失步振荡模式，大区互联电网在电网扰动过程中，往往会出现多个振荡模式，而目前大多数的振荡解列装置基于双机模型，并不能完全适应检测多机振荡模式。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提出了，包括以下步骤(1)初始化，取得大电网全网主网架厂站的拓扑关系，线路参数、广域测量系统 WAMS量测量信息表，将主网架厂站拓扑关系与WAMS量测量信息形成映射；(2)在调度中心取得WAMS实时测量数据，包括电网主网架发电厂、变电站母线电压相量、线路的电流相量、有功、无功和频率状态量；(3)数据预处理，将取得的测量数据转换为可供使用的数据，并对误差进行修正， 具体步骤如下(3-1)物理量纲复原将接收的电力系统同步相量测量装置PMU测量数据，按照标准格式读出原始测量信息，并按照对应的转换关系计算出所需要的物理量，包括同步时间、 线路电压及电流相量、有功和无功；(3-2)网络结构处理根据PMU测量的厂站线路的开关状态，形成系统主网架的拓扑结构；(3-3)合理性检验对于某些突发性因素造成测量数据异常进行判别；(3-4)状态量误差修正通过状态估计手段对PMU测量误差进行修正；(3-5)时间同步误差修正电力系统同步相量测量装置PMU在失去卫星信号后，测量信号的时标与标准时间信号会失去同步，采取措施检验并修正时间同步误差；(4)失步实时分析，通过PMU实时相量数据分析出相互失步的机群和失步断面；具体如以下步骤(4-1)建立失步特征向量，向量中的元素描述主网线路的有关信息，令元素i为 [Pi- Q1- 0Wj，其中=Pi, Qi为线路i两侧的节点号，为Pi, Qi之间的功角差；θρ)< , =θρ, - eQ,(1)(4-2)求取同调机群，对失步特征向量进行分析，根据各个厂站之间功角特征的相似程度及拓扑关系进行分类，失步特征相似且拓扑相邻的机群归为一类同调机群，失步特征不相似且拓扑相邻的机群归为另一类同调机群；(4-3)求取两个相邻的失步的同调机群之间的线路集合，称为“失步断面”；(1)(5)协调控制决策，具体步骤如下(5-1)失步断面落在两个区域电网之间的联络线，则在该失步断面实施解列；(5-2)失步断面落在某区域电网主网内部时，由该区域电网的失步控制中心解列失步断面；(5-3)失步断面落在外部区域电网内部时，则按(5-2)由外部区域电网解列失步断面，如果外部区域电网解列不成功，则由本区域失步控制中心与外部区域电网进行配合， 经过设定的延时后解列两个区域的联络断面。本专利技术的有益效果是本专利技术与目前的失步控制技术区别在于本专利技术是基于电网广域测量信息，实时综合分析电力系统的稳定问题，正确检测、预测出电网的失步现象，并且在线找到优化解列断面进行协调控制，具有了较好的适应性。本专利技术提出的在失步解列的协调控制策略，在失步断面偏移到无解列控制的断面时，提出后备解列控制措施，保证大电网在失步时可靠解列。提出了基于WAMS的广域失步紧急控制，能够实时监视和控制电力系统的运行状态，预测可能出现的电力系统功角失稳， 保证大电网抵抗连锁反应，减少电网事故对国民经济和人民生活的影响。附图说明下面结合附图，对本专利技术进一步说明。图1广域失步协调控制流程图；图2示例电力系统示意图3广域失步协调控制系统结构示意图；图4区域电网内部失步断面示意图；图5区域电网之间失步断面示意图；图6区域电网之间失步断面示意图。具体实施例方式以下结合附图，详细介绍协调失步控制的策略。不失一般性，建立典型电网模型(如图2所示)，该电网由A、B、C、D、E五个区域电网构成。这五个区域电网分别安装WAMS及本区域的失步控制中心(如图3所示)，整个电网设置统一的失步控制中心，实时接收各个区域失步控制中心形成的系统状态及稳定性分析结论，综合分析整个电网的稳定性情况，形成协调控制策略，并下发给各个区域电网。下面总结了电网的各种典型失步模式，并针对各个模式，说明协调失步控制策略， 如图1所示是广域失步协调控制流程图。(1)区域主网内部的失步由区域电网失步控制中心检测出失步断面，并由该区域自行解列失步的局部地区。如图4所示。如果该区域因为某种原因没有解列失步断面，这可能会导致连锁反应，该情况下， 可由全网控制中心进行协调，提出后备解列断面，解开失步区域，一般可以选择该区域和相邻区域电网之间的联络线作为后备解列断面。(2)区域电网之间的失步一般为一个或几个区域电网对剩余的区域电网失步；失步断面的割集线会跨越几个区域电网。步骤如下(2-1)由区域控制中心计算各自区域电网内部的同调机群、失步断面，并向全网控制中心实时传送分析结果；(2-2)全网控制中心综合各个区域控制中心的计算结果，综合分析出全网的同调机群及失步断面，确定全网协调解列断面。(2-3)在某些故障情况下，对于(1)的情况，区域电网不能够解列发生在其内部的失步断面，由全网控制中心作为后备，解列该区域电网与周围区域电网的联络线，避免连锁反应。(2-4)对于失步断面落在区域之间的联络线，由全网控制中心直接解列；对于失步断面落在区域内部，由全网控制中心下发命令到区域控制中心，由区域控制中心解列。具体结合附图说明，区域间失步一般会出现以下情况(2-4-1)失步断面位于区域之间的联络线。如图5，区域A、C为同调机群，而B、D、E为另外一个同调机群，两个相互失步机群的失步断面割集线如虚线所示，由全网控制中心分析出失步断面的位置，并统一下发解列信号解列联络线。(2-4-2)失步断面穿越区域电网内部本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种大电网失步广域协调控制方法，其特征在于包括以下步骤：（１）初始化，取得大电网全网主网架厂站的拓扑关系，线路参数、广域测量系统ＷＡＭＳ量测量信息表，将主网架厂站拓扑关系与ＷＡＭＳ量测量信息形成映射；（２）在调度中心取得ＷＡＭＳ实时测量面。部时，由该区域电网的失步控制中心解列失步断面；（５－３）失步断面落在外部区域电网内部时，则按（５－２）由外部区域电网解列失步断面，如果外部区域电网解列不成功，则由本区域失步控制中心与外部区域电网进行配合，经过设定的延时后解列两个区域的联络断机群归为另一类同调机群；（４－３）求取两个相邻的失步的同调机群之间的线路集合，称为“失步断面”；（５）协调控制决策，具体步骤如下：（５－１）失步断面落在两个区域电网之间的联络线，则在该失步断面实施解列；（５－２）失步断面落在某区域电网主网内ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍａｔｈ）（４－２）求取同调机群，对失步特征向量进行分析，根据各个厂站之间功角特征的相似程度及拓扑关系进行分类，失步特征相似且拓扑相邻的机群归为一类同调机群，失步特征不相似且拓扑相邻的ｔｈｅｔａ；（／ｍｉ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｑ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｉ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）＆ｔｈｅｔａ；（／ｍｉ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｐ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｉ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）＆；（ｍａｔｈ）??（ｍｒｏｗ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）＆ｔｈｅｔａ；（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｐ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｉ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｑ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｉ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）时间同步误差；（４）失步实时分析，通过ＰＭＵ实时相量数据分析出相互失步的机群和失步断面；具体如以下步骤：（４－１）建立失步特征向量，向量中的元素描述主网线路的有关信息，令元素ｉ为其中：Ｐｉ，Ｑｉ为线路ｉ两侧的节点号，为Ｐｉ，Ｑｉ之间的功角差些突发性因素造成测量数据异常进行判别；（３－４）状态量误差修正：通过状态估计手段对ＰＭＵ测量误差进行修正；（３－５）时间同步误差修正：电力系统同步相量测量装置ＰＭＵ在失去卫星信号后，测量信号的时标与标准时间信号会失去同步，采取措施检验并修正量数据，按照标准格式读出原始测量信息，并按照对应的转换关系计算出所需要的物理量，包括同步时间、线路电压及电流相量、有功和无功；（３－２）网络结构处理：根据ＰＭＵ测量的厂站线路的开关状态，形成系统主网架的拓扑结构；（３－３）合理性检验：对于某数据，包括电网主网架发电厂、变电站母线电压相量、线路的电流相量、有功、无功和频率状态量；（３）数据预处理，将取得的测量数据转换为可供使用的数据，并对误差进行修正，具体步骤如下：（３－１）物理量纲复原：将接收的电力系统同步相量测量装置ＰＭＵ测...

【技术特征摘要】
1. 一种大电网失步广域协调控制方法，其特征在于包括以下步骤(1)初始化，取得大电网全网主网架厂站的拓扑关系，线路参数、广域测量系统WAMS量测量信息表，将主网架厂站拓扑关系与WAMS量测量信息形成映射；(2)在调度中心取得WAMS实时测量数据，包括电网主网架发电厂、变电站母线电压相量、线路的电流相量、有功、无功和频率状态量；(3)数据预处理，将取得的测量数据转换为可供使用的数据，并对误差进行修正，具体步骤如下(3-1)物理量纲复原将接收的电力系统同步相量测量装置PMU测量数据，按照标准格式读出原始测量信息，并按照对应的转换关系计算出所需要的物理量，包括同步时间、线路电压及电流相量、有功和无功；(3-2)网络结构处理根据PMU测量的厂站线路的开关状态，形成系统主网架的拓扑结构；(3-3)合理性检验对于某些突发性因素造成测量数据异常进行判别； (3-4)状态量误差修正通过状态估计手段对PMU测量误差进行修正； (3-5)时间同步误差修正电力系统同步相量测量装置PMU在失去卫星信号后，测量信号的时标与标准时间信号会失去同步，采取措施检...

【专利技术属性】
技术研发人员：王英涛，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，
类型：发明
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