一种识别电力系统振荡中心的复合判据方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种复合判据方法，具体讲设及一种识别电力系统振荡中屯、的复合判 据方法。
【背景技术】
[0002] 随着电网互联规模的扩大，电网运行特性日益复杂，电力系统稳定分析和控制的 难度不断增大。当电力系统发生严重的故障后，机群之间往往会发生大幅度的振荡现象。通 过对振荡中屯、的定位来捕捉系统的薄弱断面，进而采取相应的措施来提高系统稳定性具有 重要的现实意义。
[0003] 鉴于目前实际电网中现有振荡中屯、识别方法存在的不足，考虑当前WAMS应用等 新的控制技术手段，对传统的振荡中屯、定位方法研究基础上，须提出一套完善的振荡中屯、 定位复合判据方法。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术的不足，本发明提出一种识别电力系统振荡中屯、的复合判据方法， 基于该方法可快速判断振荡中屯、所在线路位置和系统是否失步。本方法所需数据源包括输 电线路两侧母线电压幅值和电压相角、输电线路电流、有功功率和无功功率W及线路的自 然参数。该方法不仅可W快速定位电网中振荡中屯、的所在的线路，还可计算出振荡中屯、电 压幅值的大小和跟踪振荡中屯、在所在线路上漂移的轨迹，为系统的失步解列提供重要的参 考依据。该方法具有很强的适应能力，不受到电网的运行方式的影响。
[0005] 本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
[0006] 一种识别电力系统振荡中屯、的复合判据方法，其改进之处在于，所述方法包括
[0007] (1)准备数据源；
[000引 似计算相量0Z'模值；
[000引 做函数0Z'巧1)求极值；
[0010] (4)振荡中屯、初步判别；
[0011] 妨振荡中屯、再次判别。
[0012] 优选的，所述步骤（1)包括系统中的仿真数据或PMU实测的线路两侧母线电压、 线路电流、线路传输的有功功率和无功功率。
[0013] 优选的，所述步骤（2)包括根据余弦定理，相量0Z'的模值的计算公式为：
[0014]
Q)
[0015] 由于电压差^可分解为Ui在0°方向上电压的降落AUl和在-90°上的电压升高 加1，可得：
[0016] C2)
[0017] 由式（1)和似可推出：
[0018]
[0019] 其中，&为装置安装点测量到的线路始端电压向量，追1为Z'点处的电压与线路 始端电压相量差，Z'为线路上任意一点，连接0Z'即为Z'点处的电压向量，4为线路始末 端电压差，Ui、El、Es为对应相量&、為、马的幅值，0为相量和与的夹角。[0020] 优选的，所述步骤（3)包括0Z'对El的导数为：
[0021] (3)
[002引其中，分母巧+毎-2巧巧^ = 0无解，为装置安装点测量到的线路始端电压 3 向量，是1为Z'点处的电压与线路始端电压相量差，Z'为线路上任意一点，连接0Z'即为Z' 点处的电压向量，与为线路始末端电压差，Ui、El、Es为对应相量兩、ii、马的幅值。[0023] 进一步地，所述函数0Z'巧1)值包括S种情况：
[0028]
由此可推出：
[0029] (6)
[0030] 由上述公式可知：
[0031] 当
时，0Z'在为单调减函数；
[0032] 当
时，0Z'为单调增函数；
[0033] 当
时，0Z'取得最小值，Z'与Z点重合，此时可得到：
[0034] (7)
[00巧]其中，&为装置安装点测量到的线路始端电压向量，为线路始末端电压差，Z' 为线路上任意一点，连接0Z'即为Z'点处的电压向量，屋，为Z'点处的电压与线路始端电 压相量差，当Z'与Z重合，即0Z'垂直与&和的连线时，0Z'表示的电压向量取得最小 值，是为Z处电压与线路始端电压相量差，Ui、El、E2、Es为对应相量&、、与、马的幅 值。
[0036]优选的，所述步骤（4)包括将馬二马带入公式LwMer=Lz/L=E2/E3,贝IJ振荡中屯、的位置为：
[0042] 其中Pi，Qi，I均可由测量点的测量装置测得，R和X为已知的线路自然参数，&为 装置安装点测量到的线路始端电压向量，为线路始末端电压差，Z'为线路上任意一点， 连接0Z'即为Z'点处的电压向量，^为Z'点处的电压与线路始端电压相量差，当Z'与Z 重合，即0Z'垂直与和&的连线时，0Z'表示的电压向量取得最小值，4为Z处电压与 线路始端电压相量差，&、61、62、63为对应相量[}1、与、与、马的幅值。
[004引进一步地，Z在Ui和U2之间，则0《1，振荡中屯、位于该线路上；当振荡中 屯、位于Ui的正向延长线上时，1;当振荡中屯、位于Ui的反向延长线时，0， 振荡中屯、不在该线路中，其中，为装置安装点测量到的线路始端电压向量，&为线路末 端的电压向量，Ui、&为对应相量、&的幅值。
[0044] 优选的，所述步骤（5)包括列出线路上任一点的电压和线路阻抗的函数，利用失 步振荡时振荡中屯、的电压最低原理，利用求导求极值的方法，求出电压随线路阻抗的分布 关系，从而求出振荡中屯、距装置安全点的长度。
[0045] 优选的，所述步骤（5)判据需安装点与相邻母线的电气量和线路的自然参数进行 振荡中屯、的定位。
[0046] 与现有技术比，本发明的有益效果为：
[0047] 本发明解决了当线路两端电压相角差在0度或360度（360度整数倍）的一段时 间段内发生判断结果出错的情况，保证了当系统发生失步时，可W快速地、准确地、有效地 定位振荡中屯、。利用复合判据方法还可W计算振荡中屯、的电压，判断系统是否失步。
【附图说明】
[0048] 图1为本发明提供一种识别电力系统振荡中屯、的复合判据方法流程图。
[0049] 图2为本发明提供的输电线路信息采集示意图。
[0050] 图3为本发明提供的振荡中屯、位于线路上的电气量相量图。
[0051] 图4为本发明提供的振荡中屯、位于线路外的电气量相量图。
[0052] 图5为本发明提供的相角差在0度或者360度附近的向量图。
[0053] 图6为本发明提供的线路两端电压向量图。
【具体实施方式】
[0054] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步的详细说明。
[00巧]一种识别电力系统振荡中屯、的复合判据方法，包括W下步骤：
[005引 A.相量0Z'模值计算。
[0057] 图2为振荡中屯、计算采用的数据模型。振荡中屯、在保护区内的电气向量图如图图 3所示。
[0058]其中，附图2所示输电系统振荡中屯、在保护区内的电气向量图如附图3所示，图 中，C>l为装置安装点测量到的线路始端电压向量，L^^为线路末端的电压向量，i3为线路 始末端电压差，巧为线路的阻抗角。z'为线路上任意一点，连接OZ'即为Z'点处的电压向 量，ii为Z'点处的电压与线路始端电压相量差。当Z'与Z重合，即0Z'垂直与&和的 连线时，0Z'表示的电压向量取得最小值，^为Z处电压与线路始端电压相量差。Ui、U2、Ei、 E2、E3为对应相量C'l、、与、点、与的幅值。下文相应字母含义与上述相同。由于 线路上各处电流值相同，且阻抗均匀分布，所W立，沿线路均匀降落。由于振荡时，振荡中屯、 的电压最小，因此线路始端到点Z的距离即为要求的振荡中屯、的位置：
[0059] (1)
[0060] 取电压为参考向量，即=^,zo>则相应的电压降计算公式为；
[0061] (2)
[0062] 在图2中，根据余弦定理，相量0Z'的模值的计算公式为：
[0063]
(3)
[0064] 由于电压差右（包括ii、i;和)可W分解为U班0。方向上电压的降落AUi 和在-90°上的电压升高加1，可得：
[0065] (4)
[006引 由式做和（4)可推出：
[0067] (5)
[006引B.函数0Z'巧1)求极值。
[006引 由于Ui和U2为定值，所WE3也为定值。所W0Z'为El的函数。振荡中屯、的电压 就是0Z'的极值。0Z'对El的导数为：
[0070] (6)
[00川其中分母
无解。
[007引函数0Z'巧1)值可能出现^下；种情况：
[0079] 由W上讨论情况可知：
[0080]兰
时，0Z'在为单调减函数；
[0081] 些
时，0Z'为单调增函数；
[008引当
巧，0Z'取得最小值，也就是说Z'与Z点重合，此时可得到；
[0083] (10)
[0084] C.振荡中屯、初步判别。
[0085] 将W上结果带入公式（l)Leenter=Lz/L=E2/E3,则振荡中屯、的位置Leenter为：
[0086] (11)
[0087] 将关系式 带入（11)可得：
[0091] 其中Pi，Qi，I均可由测量点的测量装置测得，R和X为已知的线路自然参数。在图 3中，由于Z在Ui和U之间，则有1，振荡中屯、位于该线路上。在图4a)中，当 振荡中屯、位于Ui的正向延长线上时，1;图4b)中，当振荡中屯、位于Ui的反向延长 线时，Lee"tet