一种厂站时钟同步故障在线监测方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力系统时钟同步领域，特别设及一种仅基于相量测量信息，利用阻 抗计算技术实现厂站时钟同步装置故障监测的技术。
【背景技术】
[0002] 随着同步相量测量技术在电力系统中的广泛采用，电网控制中屯、的运行人员可W 根据广域的相量测量信息对电网的动态运行行为进行快速实时的观测，及时发现电网的安 全稳定运行问题。同步相量测量的基础是卫星时钟同步技术，然而，卫星时钟同步装置会由 于各种各样的原因失去同步，并且产生很大的计时误差。及时发现时钟同步系统的故障，可 W避免由于同步相量数据的错误，导致对电力系统安全稳定的误判。很多情况下同步相量 测量装置故障会在其质量位上有所表示，但是当相应的同步故障不在质量位的监视范围之 内或质量位标注存在故障时，相量测量装置的同步故障将不能被主站的运行人员所知晓， 因此存在根据不同步的错误相量数据做出危害电力系统安全稳定运行的风险。
[0003] 如何让控制中屯、的调度运行人员及时发现其所使用的相量数据存在同步问题目 前还没有公开的，系统的解决方法。本发明提出一个仅基于广域测量系统(WAMS)主站的相 量测量数据，通过阻抗计算及时发现各变电站或发电厂时钟同步故障的方法，该方法对于 电网控制中屯、人员来说简单易行，直观可靠，可W及时发现厂站时钟同步系统的故障。
【发明内容】
[0004] 为了让电网控制中屯、的调度运行人员及时发现其所使用的相量数据存在同步问 题，本发明提出一个仅基于广域测量系统(WAMS)主站的相量测量数据发现各变电站或发电 厂时钟同步故障的方法。
[0005] 本发明具体采用W下技术方案：
[0006] -种厂站时钟同步故障监测方法，其特征在于:通过计算变电站或发电厂间直接 连通线路的阻抗或虚拟连通线路端节点间电压相角差相对于实际值或历史值的变化，发现 厂站即发电厂和/或变电站之间的时钟同步故障，并根据厂站间时钟同步的一致性定位具 有同步故障的厂站。
[0007] 所述厂站时钟同步故障监测方法具体包括W下步骤：
[0008] 步骤1:在电力系统的同一个电气岛中，在全部安装有相量测量单元PMU的各变电 站和各发电厂间即PMU厂站间建立一个最小连通网络N，即用最少数目的实际直接连通线路 或虚拟连通线路将各安装有PMU的厂站连接起来的网络；
[0009] 步骤2:获取过去设定时间段内的每一连通线路两端的电压和电流相量量测值；
[0010] 步骤3:计算步骤2设定时段内每一采样时刻各直接连通线路的阻抗幅值|Z|和虚 拟连通线路端节点间的电压相角差δ，并求取阻抗幅值和端节点电压相角差在该时段内的 统计期望值即平均值|Ζ|ε和δΕ;
[0011] 步骤4:计算步骤3中求得的各直接连通线路的计算阻抗幅值的期望值|Ζ|ε与实际 阻抗幅值I Z I r的百分比偏差ez，W及虚拟连通线路端节点间电压相角差期望值δΕ与前日同 时段该虚拟连通线路端节点间电压相角差期望值δΕ-pre的百分比偏差es;
[0012]步骤5:根据设定的阻抗百分比偏差阔值邸Z或相角差百分比偏差阔值邸S，选择阻 抗百分比偏差ez大于ERz的直接连通线路或是相角差百分比偏差es大于ERs的虚拟连通线路 作为问题线路；
[0013] 步骤6:对于最小连通网络N，断开步骤5中选出的问题线路，由此形成若干仅含有 PMU厂站的子连通岛即由原最小连通网路N的部分线路和节点构成的岛，或孤立PMU厂站；
[0014] 步骤7:令包含最多PMU厂站的子连通岛为主岛，并排除其包含的PMU厂站，则剩余 的子连通岛和孤立PMU厂站中存在时钟同步异常，对其中孤立PMU厂站和子连通岛中与主岛 直接相连的PMU厂站，给出检查其时钟同步异常的告警。
[0015] 本发明还进一步优选包括W下方案：
[0016] 在步骤(1)中，最小连通网络N的建立方法如下:首先选择PMU厂站间的实际连通线 路即直接连通线路，并且选择1条即可;若具有PMU的变电站或发电厂间无直接连通线路，贝U 在运两个PMU厂站间选择电气距离最近的节点间连接虚拟连通线路。
[0017] 在步骤3中，对于直接连通线路的计算阻抗幅值I Z I采用下式求得：
[001 引
[0019] 其中马，巧：，4, 4分别为线路始端电压、末端电压、始端电流，末端电流相量；
[0020] 虚拟连通线路端节点间的电压相角差δ由虚拟连通线路始端电压相角SuF和虚拟连 通线路末端电压相角SuT的差值求得：
[0021] δ = δι_ρ-δυτ。
[0022] 在步骤4中，若无直接连通线路的实际阻抗幅值I Ζ I r，则用前日同时段该直接连通 线路的阻抗幅值的期望值I Z I E-pre替代。
[0023] 在步骤5中，ERz取值范围为20%-40%，ERs取值范围为40-60%，优选ERz为30%， ERs为50%。
[0024] 本发明的实施将使得电网控制中屯、的运行人员仅根据具有相量测量装置的变电 站、发电厂日常上送调度主站的电压相量、电流相量就可W及时发现相应厂站时钟同步系 统是否存在问题，避免过多依赖厂站的就地监视和分析系统，有利于及时、独立地发现时钟 同步故障，提高电网安全稳定决策的可靠性。
【附图说明】
[0025] 图1基于相量阻抗计算的厂站时钟同步故障监测方法流程图。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合说明书附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细介绍。
[0027] 如图1所示为基于相量阻抗计算的厂站时钟同步故障监测方法流程图。本发明所 提出的厂站时钟同步故障监测方法模块运行于电网调度控制中屯、的广域测量系统平台。各 个具有相量测量装置的发电厂和变电站将同步相量测量数据W50帖/秒等高频速率上送调 度主站，存储于主站的同步相量实时库和历史库，主站的时钟同步监测模炔基于同步相量 实时库信息按照本专利所提的方法在线计算各变电站间的线路阻抗(和相角），并与实际阻 抗值或历史阻抗值(和相角)进行比较，通过其差异发现厂站间的时钟同步故障，并根据厂 站间时钟同步的一致性定位具有同步故障的厂站。其具体包括W下步骤：
[0028] 步骤1:在电力系统的同一个电气岛（即带电的并且相互直接连通的所有电网元件 构成的系统）中，在全部装有相量测量装置PMU的各变电站和各发电厂间建立一个最小连通 网络N，即用最少数目的实际直接连通线路或虚拟连通线路将各安装有PMU的厂站连接起来 的网络;其中连通线路的选择方法如下:优先选择PMU厂站间的实际连通线路，并且选择1条 即可;若具有PMU的变电站或厂站群与其他PMU厂站群间无直连线路，则在运两个PMU厂站群 间选择电气距离最近的节点间连接虚拟连通线路；
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