基于广域信息的电力系统分布式阻尼控制系统及其方法技术方案

一种基于广域信息的电力系统分布式阻尼控制系统，通过离线配置的多个同步相量测量单元采集电网广域同步相量数据；通过广域数据集中单元按GPS时标对齐各同步相量测量单元数据，下发给离线配置的多个阻尼控制单元；各阻尼控制单元对所接收数据进行振荡检测，若包含需要本阻尼控制单元抑制的区域间振荡模式成分，则计算控制输出并发送至所连接的执行单元；执行单元将阻尼控制单元输出转化为所连接的发电机励磁系统的输入类型，并叠加到发电机励磁系统的输入，通过发电机励磁系统的调节作用抑制功率振荡。另外，本发明专利技术还提供了一种使用所述分布式阻尼控制系统的方法。本发明专利技术的电力系统分布式阻尼控制系统及其方法，能有效抑制电网区域间低频振荡。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力系统控制领域，更具体的说，是涉及一种。
技术介绍
随着现代电力系统互联规模的不断扩大、以及大型机组快速励磁系统的广泛应用，电力系统的低频振荡问题日益突出，尤其是区域间的低频振荡，对互联电网的安全运行构成了严重威胁。迄今，在发电机励磁系统上安装电力系统稳定器(Power System Stabilizer，简称PSS)仍然是抑制低频振荡的一种最经济有效的方法。但是，传统的PSS 所采用的输入信号通常是本机组的就地信号(如转子转速、电磁功率等)，这些信号不能很好地反映区域间的振荡模式，对区域间振荡模式的可观性不好，从而导致传统PSS抑制区域间的低频振荡模式的效果不如抑制本地低频振荡模式的效果明显。因此，在PSS中通过引入广域信号对于抑制区域间的低频振荡是非常必要的。近年来，同步相量测量技术取得了迅速发展，它可以高精度同步采集广域电网的实时运行参数，提供电网全局的动态信息，从而为设计反馈电力系统区域间振荡信号的PSS 提供了可能。考虑到实际电网运行时可能存在多个主要的区域间低频振荡模式，使用就地信号作为输入的传统PSS还会出现多个PSS之间参数难以协调的困难，因此有必要针对不同区域间低频振荡模式在不同的控制地点选择安装相应的阻尼控制设备，也就是采取相对独立的分布式控制结构。
技术实现思路
针对传统PSS使用本地信号存在的不足以及抑制多个区域间低频振荡模式存在协调困难的问题，本专利技术提出了一种基于广域信息的电力系统分布式阻尼控制系统，能有效抑制电力系统区域间大范围的功率振荡现象，提高电力系统稳定性，另外，本专利技术还提供了该控制系统所采用的方法。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案—种基于广域信息的电力系统分布式阻尼控制系统，其特征在于所述分布式阻尼控制系统包括离线配置的多个同步相量测量单元、广域数据集中单元、离线配置的多个阻尼控制单元以及与各阻尼控制单元分别对应连接的执行单元；所述多个同步相量测量单元、广域数据集中单元、所述多个阻尼控制单元以及相对应的多个执行单元一次通过通信通道连接；所述多个同步相量测量单元用于采集交流变电站或者直流换流站的同步相量数据；所述广域数据集中单元接收来自各同步相量测量单元的数据，按GPS时标对齐后，得到同一时间断面下反映电网广域范围的实时动态信息，将所述实时动态信息集中下发给各阻尼控制单元；所述多个阻尼控制单元接收来自广域数据集中单元的所述实时动态信息，判断所述实时动态信息中是否包含需要本阻尼控制单元进行抑制的区域间低频振荡模式成分，且判断电网运行状态、所述同步相量测量单元、广域数据集中单元以及阻尼控制单元三者之间的通信通道及所述同步相量测量单元、广域数据集中单元以及阻尼控制单元硬件状态是否正常，当所述实时动态信息中包含需要本阻尼控制单元进行抑制的区域间低频振荡模式成分、且电网运行状态正常、所述通信通道和硬件状态正常时，计算附加励磁电流数字量信号，并发送至所连接的执行单元；所述执行单元在判断自身设备正常后，将所述阻尼控制单元计算得到的附加励磁电流数字量信号转化为本执行单元所连接的发电机励磁系统的附加励磁电流模拟量信号 (如4 20mA模拟量电流信号)，并叠加到发电机励磁系统的输入端，通过发电机励磁系统的调节作用抑制电网区域间功率振荡。同步相量测量单元与广域数据集中单元之间，及广域数据集中单元与阻尼控制单元之间均通过光纤通道实现数据传输。另外，本专利技术还提供了一种使用上述所介绍的基于广域信息的电力系统分布式阻尼控制系统的控制方法，其包括以下步骤a、通过区域间振荡模式主模比分析方法确定各同步测量单元的安装地点，通过区域间振荡模式留数分析方法确定各阻尼控制单元的安装地点；b、同步相量测量单元接收来自交流变电站或者直流换流站的同步相量数据，并传送给广域数据集中单元；C、广域数据集中单元接收所述同步相量数据，按GPS时标对齐后，得到同一时间断面下的反映电网广域范围的实时动态信息，并下发给各阻尼控制单元；d、各阻尼控制单元接收来自广域数据集中单元提供的所述实时动态信息，判断所述实时动态信息中是否包含需要本阻尼控制单元进行抑制的区域间低频振荡模式成分，且判断电网运行状态、所述同步相量测量单元、广域数据集中单元以及阻尼控制单元三者之间的通信通道及所述同步相量测量单元、广域数据集中单元以及阻尼控制单元硬件状态是否正常，当所述实时动态信息包含需要本阻尼控制单元进行抑制的区域间低频振荡模式成分、且电网运行状态正常、通信通道和硬件状态正常时，计算附加励磁电流数字量信号，并发送至所连接的执行单元，执行下一步骤e ；若所述实时动态信息不包含需要本阻尼控制单元进行抑制的区域间低频振荡模式成分，或电网运行状态、通信通道及硬件状态出现异常时，返回上一步骤C;e、执行单元接收来自阻尼控制单元的控制命令，检测自身硬件状态是否异常，当自身硬件状态异常时，控制系统返回执行步骤c ；当自身硬件状态正常时，将阻尼控制单元计算得到的附加励磁电流数字量信号转化为所连接的发电机励磁系统的附加励磁电流模拟量信号(如4 20mA模拟量电流信号)，并叠加到发电机励磁系统的输入端，通过发电机励磁系统的调节作用抑制电网区域间功率振荡，完成整个闭环控制过程。在步骤d中，各阻尼控制单元根据广域数据集中单元下发的广域信息，判断所述广域信息中是否包含需要本阻尼控制单元进行抑制的区域间低频振荡模式成分。若包含需要本阻尼控制单元进行抑制的区域间低频振荡模式成分，则结合传递函数，以区域间低频振荡信号作为输入，计算控制输出。在步骤d中，阻尼控制单元判断电网运行状态、所述同步相量测量单元、广域数据集中单元以及阻尼控制单元三者之间的通信通道及所述同步相量测量单元、广域数据集中单元以及阻尼控制单元硬件状态是否正常；当所述广域信息中是否包含需要本阻尼控制单元进行抑制的区域间低频振荡模式成分时，且电网运行状态正常、通信通道正常及硬件状态正常时，执行下一步骤e ；若不包含需要本阻尼控制单元进行抑制的区域间低频振荡模式成分，或电网运行状态、通信通道及硬件状态出现异常时，返回上一步骤C。在步骤e中，执行单元接收来自阻尼控制单元的控制命令，检测自身硬件状态是否异常，当自身硬件状态异常时，控制系统返回执行步骤c ；当自身硬件状态正常时，将阻尼控制单元的输出转化为所连接的发电机励磁系统的输入类型，并叠加到发电机励磁系统的输入，通过发电机励磁系统的调节作用抑制电网区域间功率振荡，完成整个闭环控制过程。在步骤b中所采集到的同步相量测量数据，附有GPS时标，用于数据对齐，同时用于确定数据传输、集中以及分析计算过程中的延时。本专利技术的，其利用各同步相量测量单元、广域数据集中单元、各阻尼控制单元及其所连接的执行单元，通过执行单元与各发电机励磁系统相连接，与电力系统共同构成一个闭环控制系统，将大范围地采集电网各区域间的同步相量数据，各阻尼控制单元通过在线辨识，根据检测出的区域间低频振荡模式成分，判断是否处于离线确定的待抑制区域间低频振荡模式频率区间内，若是则计算控制输出并发送至对应执行单元，执行单元将阻尼控制单元的输出转化为所连接的发电机励磁系统的输入类型，并叠加到发电机励磁系统的输入，通过发电机励磁系统的调节作用抑制电网区域间功率振荡。故，本专利技术的，能有效避免电网可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于广域信息的电力系统分布式阻尼控制系统，其特征在于所述分布式阻尼控制系统包括离线配置的多个同步相量测量单元、广域数据集中单元、离线配置的多个阻尼控制单元以及与各阻尼控制单元分别对应连接的执行单元；所述多个同步相量测量单元、广域数据集中单元、所述多个阻尼控制单元以及相对应的多个执行单元一次通过通信通道连接；所述多个同步相量测量单元用于采集交流变电站或者直流换流站的同步相量数据；所述广域数据集中单元接收来自各同步相量测量单元的数据，按GPS时标对齐后，得到同一时间断面下反映电网广域范围的实时动态信息，将所述实时动态信息集中下发给各阻尼控制单元；所述多个阻尼控制单元接收来自广域数据集中单元的所述实时动态信息，判断所述实时动态信息中是否包含需要本阻尼控制单元进行抑制的区域间低频振荡模式成分，且判断电网运行状态、所述同步相量测量单元、广域数据集中单元以及阻尼控制单元三者之间的通信通道及所述同步相量测量单元、广域数据集中单元以及阻尼控制单元硬件状态是否正常，当所述实时动态信息中包含需要本阻尼控制单元进行抑制的区域间低频振荡模式成分、且电网运行状态正常、所述通信通道和硬件状态正常时，计算附加励磁电流数字量信号，并发送至所连接的执行单元；所述执行单元在判断自身设备正常后，将所述阻尼控制单元计算得到的附加励磁电流数字量信号转化为本执行单元所连接的发电机励磁系统的附加励磁电流模拟量信号，并叠加到发电机励磁系统的输入端，通过发电机励磁系统的调节作用抑制电网区域间功率振荡。2.根据权利要求1所述的基于广域信息的电力系统分布式阻尼控制系统，其特征在于广域数据集中单元包括装配有实时操作系统的计算机，该计算机采用实时数据库存储来自各同步相量测量单元的数据。3.根据权利要求1所述的基于广域信息的电力系统分布式阻尼控制系统，其特征在于所述通信通道优选为光纤通信通道。4.一种使用权利要求1至3任一项权利要求所述的基于广域信息的电力系统分布式阻尼控制系统的控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤a、通过区域间振荡模式主模比分析方法确定各同步测量单元的安装地点，通过区域间振荡模式留数分析方法确定各阻尼...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳勇军，时伯年，雷瑞丰，谭士杰，门锟，杨东，吴京涛，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，北京四方继保自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：