专利名称：基于响应的电力系统暂态稳定性实时闭环系统及控制方法
技术领域：
本发明涉及电カ系统的暂态稳定性识别与紧急控制决策技术领域，具体涉及ー种基于响应的电カ系统暂态稳定性实时闭环系统及控制方法。
背景技术：
电カ系统的暂态稳定性识别与紧急控制决策系统的实现方法主要有以下三种(I)离线计算，实时匹配。现今投入实际エ业运营的稳定控制系统大都是这种模式。它是通过大量的离线计算制订紧急控制的策略表，策略表包含了预想运行方式下与一些严重故障相对应的控制措施。实际电カ系统中，測量装置会时刻检测系统的运行情況，当发现系统发生了某ー严重故障时，就会启动紧急控制系统查找策略表中和该故障相对应的控制措施并执行。“离线计算、实时匹配”的优点是简单实用，对于策略表中的预想事故可以 做到可靠性较高的响应。但是，由于电カ系统运行方式多变，故障发生不确定，对于ー个大规模的电网来说，若考虑每ー种运行エ况和严重故障，那么离线生成的对策表将相当庞大和费时，实际中只考虑几种典型エ况，同时某些概率低的重大稳定破坏事故往往是事先无法预料的。因此，离线计算、实时匹配方式对系统运行エ况、故障类型的适应性较差。(2)在线预决策，实时匹配。随着暂稳分析技术的发展，尤其是EEAC理论的提出，在线预决策、实时匹配的稳定控制系统已经实现，并得到了初步应用。这种方式的对策表不是固定不变，而是周期性地刷新(目前通常刷新周期为5 10分钟)。在每ー刷新周期内稳定控制系统根据电カ系统当前运行エ况，预想某些可能导致系统暂态失稳的严重故障，并运用暂稳定量分析技术对这些预想故障给出相应的控制措施。由于这种实现方式实时跟踪系统运行エ况，不断刷新对策表，与离线计算、实时匹配方式相比，其对系统エ况变化的鲁棒性大大提高，从而显著地提高了整个稳定控制系统的性能。但本质上，这两种实现方式均未摆脱对“未预想故障”无能为力的理论局限，都可能出现“失配”现象，只不过在线预决策、实时匹配方式对エ况鲁棒性好，导致“失配”现象出现的概率较小。(3)实时计算，实时匹配。这是理论上最为完美的ー种稳定控制系统的实现方式，目前只在一些简单系统如可等值为单机无穷大母线的发电厂中得到了应用。该方式在故障切除后进行快速的暂稳分析来确定电力系统是否会失稳，若判断系统失稳则给出相应的控制措施以保证系统的暂态稳定。这要求暂稳分析计算、控制命令传输、执行过程在极短的时间内完成，通常是故障发生后大约数百毫秒内完成。这种实现方式可以对任何エ况下导致系统暂态失稳的任何故障都给出相应的稳定控制措施，达到对系统运行エ况与故障的完全自适应性。近年来，广域测量系统在电力系统中的不断构建，不仅使广域同步测量成为可能，而且还组成了高速的实时通信网络，这为大規模复杂电カ系统中的实时计算、实时匹配紧急控制提供了实现条件。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的问题，本发明的目在于提供一种基于响应的电カ系统暂态稳定性实时闭环系统及控制方法，能够实时快速地识别电力系统的暂态稳定性，并对于将要失去暂态稳定性的电カ系统，实时施加合适的紧急控制措施，維持其稳定运行；对于不会失去暂态稳定性的系统，不施加紧急控制措施，保持其稳定运行。为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是—种基于响应的电カ系统暂态稳定性实时闭环系统，包括依次相连的故障检测单元、暂态稳定性预测单元与控制措施形成単元；所述故障检测单元根据WAMS实时测量的功率是否发生突变判断故障的发生和切除时刻，以启动后续单元的计算；所述暂态稳定性预测单元的功能是当检测到故障切除后，根据实时测量的各发电机功角、角速度和不平衡功率状态量进行分群并计算电カ系统的不稳定性指标，以判断系统是否会失稳；所述控制措施形成単元的功能是当判断出系统失稳后，实时地计算切机量与切机地点，发出相应的切机命令。ー种基于响应的电カ系统暂态稳定性实时闭环系统的控制方法，包括如下步骤 步骤I :故障检测单元根据WAMS实时测量的功率是否发生突变判断故障的发生和切除时刻，以启动后续单元的计算，功率发生突变的判別式如式(I)APi > APset (I)其中，APi为i时刻的功率与i_l时刻功率之差，APset为预定的门槛值；步骤2 :当暂态稳定性预测单元检测到故障切除后，根据实时测量的各发电机功角S、角速度△ Co和不平衡功率AP状态量进行分群并计算电カ系统的不稳定性指标，以判断系统是否会失稳；所述的分群依据最大功角间隙，即将各发电机功角S从大到小排列，相邻的发电机功角求差值，找出最大的差值即功角间隙，该功角间隙之上的为临界机群S，之下的为其余机群A，分群后的等值參数的具体表达式分别为式(2)、(3)、(4)、(5)、(6):
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权利要求
1.一种基于响应的电力系统暂态稳定性实时闭环系统，其特征在于包括依次相连的故障检测单元、暂态稳定性预测单元与控制措施形成单元；所述故障检测单元根据WAMS实时测量的功率是否发生突变判断故障的发生和切除时刻，以启动后续单元的计算；所述暂态稳定性预测单元的功能是当检测到故障切除后，根据实时测量的各发电机功角、角速度和不平衡功率状态量进行分群并计算电力系统的不稳定性指标，以判断系统是否会失稳；所述控制措施形成单元的功能是当判断出系统失稳后，实时地计算切机量与切机地点，发出相应的切机命令。
2.权利要求I所述系统的控制方法，其特征在于包括如下步骤 步骤I :故障检测单元根据WAMS实时测量的功率是否发生突变判断故障的发生和切除时刻，以启动后续单元的计算，功率发生突变的判别式如式(I)APi) APset (I) 其中，APi为i时刻的功率与i-1时刻功率之差， APsrt为预定的门槛值； 步骤2 :当暂态稳定性预测单元检测到故障切除后，根据实时测量的各发电机功角S、角速度△ Co和不平衡功率AP状态量进行分群并计算电力系统的不稳定性指标，以判断系统是否会失稳；所述的分群依据最大功角间隙，即将各发电机功角8从大到小排列，相邻的发电机功角求差值，找出最大的差值即功角间隙，该功角间隙之上的为临界机群S，之下的为其余机群A，分群后的等值参数的具体表达式分别为式(2)、(3)、(4)、(5)、(6)
全文摘要
一种基于响应的电力系统暂态稳定性实时闭环系统及控制方法，包括依次相连的故障检测单元、暂态稳定性预测单元与控制措施形成单元；故障检测单元根据WAMS实时测量的功率是否发生突变判断故障的发生和切除时刻；故障切除后，暂态稳定性预测单元根据测量的各发电机功角、角速度和不平衡功率状态量进行分群并计算电力系统的不稳定性指标，以判断系统是否会失稳；判断出系统失稳后，控制措施形成单元实时地计算切机量与切机地点，发出相应切机命令；能够实时快速地识别电力系统的暂态稳定性，并对将要失去暂态稳定性的电力系统，实时施加合适的紧急控制措施，维持其稳定运行；对不会失去暂态稳定性的系统，不施加紧急控制措施，保持其稳定运行。
文档编号H02J3/14GK102761125SQ201210214379
公开日2012年10月31日 申请日期2012年6月27日 优先权日2012年6月27日
发明者宋云亭, 张保会, 胡雪凯, 郝治国, 陈得治, 陈湘, 马世英 申请人:中国电力科学研究院, 西安交通大学