专利名称：一种基于实测响应信息的暂态功角失稳实时判别的方法
技术领域：
本发明涉及电力系统领域，具体涉及一种基于实测响应信息的暂态功角失稳实时判别的方法。
背景技术：
随着特高压大电网的建设、新能源发电和新型电力电子设备的引入，电网规模不断扩大，复杂程度不断增加，系统的动态特性也更加复杂。区域电力系统的互联提高了能源的大范围优化配置能力，同时也可能使区域内的局部故障通过区域间的联络断面向更大范围扩散，使大电网的安全稳定运行面临更大的挑战。对于多机互联大规模电力系统，暂态稳定问题是人们关注的焦点。随着联网规模越来越大，“离线决策，在线匹配”和“在线决策，实时匹配”的暂态稳定分析与控制模式已不能满足大电网安全稳定运行要求，逐渐向“实时决策，实时控制”的方向发展。为满足实时分析的要求，已有的暂态稳定分析方法主要集中在实时/超实时时域仿真法和直接法的研究上。这些方法的研究，极大地提高了暂态稳定分析的速度。基于实测响应数据的实时暂态稳定分析与控制本质上是一种基于实测数据的“响应控制”模式，能满足“实时决策，实时控制”的要求，其关键在于快速暂态稳定判据的研究。目前对快速暂态稳定判据的研究，主要集中在利用广域信息，根据P- 6轨迹穿越动态鞍点时的斜率和功率，研究当轨迹遇到动态鞍点时的失稳判据。基于发电机动能-功角曲线的扩展相平面，研究故障后发电机在保持稳定、首摆失稳和滑行失步三种情况下的暂态稳定指标判据。基于轨迹分析法，从能量函数入手，研究多摆稳定性识别判据。基于轨迹几何特征，研究识别多机系统的暂态不稳定性判据。这些方法的研究，丰富了快速稳定判据的研究理论，但是存在计算速度过慢，识别不够准确等问题。
发明内容
本发明涉及一种基于实测响应信息的暂态功角失稳实时判别的方法，判断多机互联电力系统在故障后的暂态功角稳定性，所述方法包括:步骤SI，通过WAMS量测系统测量的信息确定故障后所述多机互联电力系统的振荡联络断面；步骤S2，以T为采样周期通过所述WAMS量测系统周期性的获取能够反映所述多机互联电力系统动态特性的联络断面动态特征信息；步骤S3，根据所述联络断面动态特征信息，判断所述振荡联络断面上的联络线在故障后第i时刻的有功功率是否小于故障后第1-T时刻的有功功率，是，执行步骤S4，否，执行步骤S6 ；步骤S4，根据所述联络断面动态特征信息，判断所述振荡联络断面上的联络线在故障后第i时刻的母线电压相角差是否大于故障后第1-T时刻的母线电压相角差，是，执行步骤S5，否，执行步骤S6 ；
步骤S5，根据所述联络断面动态特征信息，判断所述振荡联络断面上联络线的送端母线故障后第i时刻的频率是否大于故障后第1-T时刻的频率，是，判断所述多机互联电力系统在故障后第i时刻将发生暂态功角失稳，否，执行步骤S6 ；步骤S6，判断所述多机互联电力系统在故障后i时刻不会发生暂态功角失稳，设置i的值为i=i+T，执行步骤SI。本发明提供的第一优选实施例中:所述步骤SI中，通过WAMS量测系统测量的信息确定故障后系统的振荡联络断面后，确定处于所述振荡联络断面上的联络线。本发明提供的第二优选实施例中:当所述多机互联电力系统中有多条所述联络线有功功率发生振荡时，任意一条所述联络线上变量的变化趋势满足失稳条件时，则说明所述多机互联电力系统间发生振荡失稳；在所述振荡中心处于多条所述联络线的情况下，对每条所述联络线单独进行暂态功角失稳判断。本发明提供的第三优选实施例中:所述步骤S2中，从故障后开始通过所述WAMS量测系统周期性的获取能够反映多机互联电力系统动态特性的联络断面动态特征信息，所述联络断面动态特征信息的采样周期T与所述WAMS量测系统中的PMU测量单元的采样周期相同；所述联络断面动态特征信息包括不同时刻振荡联络断面上不同联络线的有功功率、联络线首末端电压相角及联络线送端母线频率；其中，故障后第i时刻振荡联络断面上第k条联络线的有功功率为Pi ,联络线首末端电压相角分别为私、Sita ,联络线送端母线
频率为n。本发明提供的第四优选实施例中:所述步骤S3中根据所述联络断面动态特征信息，判断所述振荡联络断面上的联络线在故障后第i时刻的有功功率是否大于故障后第1-T时刻的有功功率的方法为:故障后第i时刻和第1-T时刻所述振荡联络断面上第k条联络线的有功功率分别为忍和Pf ;根据所述联络断面动态特征信息判断/^ <0时所述振荡联络断面上的所述
第k条联络线在故障后第i时刻的有功功率小于故障后第1-T时刻的有功功率。本发明提供的第五优选实施例中:所述步骤S4中根据所述联络断面动态特征信息，判断所述振荡联络断面上的所述联络线在故障后第i时刻的母线电压相角差是否大于故障后第1-T时刻的母线电压相角差的方法为:故障后第i时刻所述振荡联络断面上第k条联络线的母线电压相角差为:所述振荡联络断面上的所述第k条联络线在故障后第i时刻的母线电压相角差~与故障后第1-T时刻的母线电压相角差名4的差为:=( -屹)-；根据所述联络断面动态特征信息判断时所述振荡联 络断面上的所述第k条联络线在故障后第i时刻的母线电压相角差大于故障后第1-T时刻的母线电压相角差。
本发明提供的第六优选实施例中所述步骤S5中根据所述联络断面动态特征信息，判断所述振荡联络断面上的联络线的送端母线故障后第i时刻的频率是否大于故障后第1-T时刻的频率的方法为:故障后第i时刻和第1-T时刻所述振荡联络断面上第k条联络线的送端母线的频
率分别为A和//一％根据所述联络断面动态特征信息判断A/ = fk -f:-T > 0时所述振荡联络断面上
的所述第k条联络线在故障后第i时刻的送端母线的频率大于故障后第1-T时刻的频率。本发明提供的一种基于实测响应信息的暂态功角失稳实时判别方法的有益效果包括:本发明提供的一种基于实测响应信息的暂态功角失稳实时判别的方法，通过WAMS量测系统测量的信息识别多机互联电力系统的振荡联络断面，提取能反映振荡系统间暂态功角稳定特性的实时响应信息，根据该实时响应信息对暂态功角稳定性进行实时分析，为大规模电力系统的安全稳定运行提供技术支撑。采用功率-相角-频率作为快速判断电力系统暂态功角稳定性的判据，其中功率、相角和频率均可以通过WAMS量测系统测量的实时响应信息直接获得，使判断更为直观快捷，使该判断方法更具实用性。
如图1所示为本发明提供的一种基于实测响应信息的暂态功角失稳实时判别的方法流程图；如图2所示为本发明提供的振荡区域系统示意图；如图3所示为本发明提供的等值两机系统结构示意图；如图4所示为本发明提供的等值两机系统的等值电路图；如图5所不为本发明提供的等值两机系统的相量图；如图6所示为本发明提供的联络线的等效电路图；如图7所示为本发明提供的区域多机互联电力系统的网架结构的实施例的示意图；如图8所示为本发明提供的区域多机互联电力系统相角差和有功功率的随时间的变化趋势曲线图；如图9所示为本发明提供的区域多机互联电力系统母线频率随时间的变化趋势曲线图。
具体实施例方式本发明提供一种基于实测响应信息的暂态功角失稳实时判别的方法，通过WAMS(Wide Area Measurement System,广域监测系统)量测系统测量的信息识别多机互联电力系统的振荡联络断面，提取能够反映振荡系统间暂态功角稳定特性的实测响应信息，根据该实测响应信息对多机互联电力系统的暂态稳定性进行实时分析。具体的，该方法的流程图如图1所示，由图1可知，该方法包括:步骤SI，通过WAMS量测系统测量的信息确定故障后多机互联电力系统的振荡联络断面。步骤S2，以T为采样周期通过WAMS量测系统周期性的获取能够反映多机互联电力系统动态特性的联络断面动态特征信息。步骤S3，根据联络断面动态特征信息，判断振荡联络断面上的联络线在故障后第i时刻的有功功率是否小于故障后第1-T时刻的有功功率，是，执行步骤S4，否，执行步骤S6。步骤S4，根据联络断面动态特征信息，判断振荡联络断面上的联络线在故障后第i时刻的母线电压相角差是否大于故障后第1-T时刻的母线电压相角差，是，执行步骤S5，否，执行步骤S6。步骤S5，根据联络断面动态特征信息，判断振荡联络断面上联络线的送端母线故障后第i时刻的频率是否大于故障后第1-T时刻的频率，是，判断该多机互联电力系统在故障后第i时刻将发生暂态功角失稳，否，执行步骤S6。步骤S6，判断该多机互联电力系统在故障后i时刻不会发生暂态功角失稳，设置i的值为i=i+T，执行步骤SI。步骤S6中在判断该 多机互联电力系统在故障后i时刻不会发生暂态功角失稳后，设置i的值为i=i+T，执行步骤SI，即判断经过采样周期T时间后该多机互联电力系统的暂态功角稳定性。实施例一:本发明提供的实施例一为本发明提供的一种基于WAMS量测信息的暂态功角失稳实时判别的方法的实施例。具体的，该实施例中多机互联电力系统的暂态功角稳定性实时判别，从故障后开始通过WAMS系统进行测量。步骤SI中，通过WAMS系统测量的测量信息确定故障后多机互联电力系统的振荡联络断面，识别处于振荡中心的联络线，从而将多机互联电力系统划分为振荡两区域系统。步骤S2中，从故障后开始通过WAMS量测系统周期性的获取能够反映多机互联电力系统动态特性的联络断面动态特征信息，该联络断面动态特征信息的采样周期T与WAMS量测系统中的PMU(Phasor Measurement Unit,同步相角测量单元)测量单元的采样周期相同，包括不同时刻振荡联络断面上不同联络线的有功功率、线路首末端电压相角及联络线送端母线频率。其中，故障后第i时刻振荡联络断面上第k条联络线的有功功率为P联络
线首末端电压相角分别为4!、，联络线送端母线频率为//。如图2所示的振荡两区域系统的示意图，两区域分别为区域A和区域B，区域A和区域B中包含有多台发电机，将区域A的系统和区域B的系统分别进行等值，可得到如图3和图4所不的等值两机系统的结构不意图及等值电路图，图5为等值两机系统的相量图。根据振荡联络断面实测响应信息识别系统暂态功角失稳的原理和方法为:区域A和区域B之间联络线上的有功功率为PeAB，区域A和区域B之间联络线两端的相角差为9，维持区域A和区域B之间联络线有功功率的原动机机械功率为Pdiab，则区域A和区域B之间联络线上反映的系统动态稳定特性如表一所示。表一:联络线信息变化对应系统动态稳定特性表
权利要求
1.种基于实测响应信息的暂态功角稳定性实时判别的方法，判断多机互联电力系统在故障后的暂态功角稳定性，其特征在于，所述方法包括: 步骤SI，通过WAMS量测系统测量的信息确定故障后所述多机互联电力系统的振荡联络断面； 步骤S2，以T为采样周期通过所述WAMS量测系统周期性的获取能够反映所述多机互联电力系统动态特性的联络断面动态特征信息； 步骤S3，根据所述联络断面动态特征信息，判断所述振荡联络断面上的联络线在故障后第i时刻的有功功率是否小于故障后第i_T时刻的有功功率，是，执行步骤S4，否，执行步骤S6 ； 步骤S4，根据所述联络断面动态特征信息，判断所述振荡联络断面上的联络线在故障后第i时刻的母线电压相角差是否大于故障后第i_T时刻的母线电压相角差，是，执行步骤S5，否，执行步骤S6 ； 步骤S5，根据所述联络断面动态特征信息，判断所述振荡联络断面上联络线的送端母线故障后第i时刻的频率是否大于故障后第i_T时刻的频率，是，判断所述多机互联电力系统在故障后第i时刻将发生暂态功角失稳，否，执行步骤S6 ； 步骤S6，判断所述多机互联电力系统在故障后i时刻不会发生暂态功角失稳，设置i的值为i=i+T，执行步骤SI。
2.权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤SI中，通过WAMS量测系统测量的信息确定故障后系统的振荡联络断面后，确定处于所述振荡联络断面上的联络线。
3.权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述多机互联电力系统中有多条所述联络线有功功率发生振荡时，任意一条所述联络线上变量的变化趋势满足失稳条件时，则所述多机互联电力系统间发生振荡失稳；在所述振荡中心处于多条所述联络线的情况下，对每条所述联络线单独进行暂态功角失稳判断。
4.权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中，从故障后开始通过所述WAMS量测系统周期性的获取能够反映多机互联电力系统动态特性的联络断面动态特征信息，所述联络断面动态特征信息的采样周期T与所述WAMS量测系统中的PMU测量单元的采样周期相同； 所述联络断面动态特征信息包括不同时刻振荡联络断面上不同联络线的有功功率、联络线首末端电压相角及联络线送端母线频率；其中，故障后第i时刻振荡联络断面上第k条联络线的有功功率为联络线首末端电压相角分别为&、,联络线送端母线频率为/“
5.权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤S3中根据所述联络断面动态特征信息，判断所述振荡联络断面上的联络线在故障后第i时刻的有功功率是否小于故障后第1-T时刻的有功功率的方法为: 故障后第i时刻和第1-T时刻所述振荡联络断面上第k条联络线的有功功率分别为Zi和Pf' 根据所述联络断面动 态特征信息判断匕-/^7 <0时所述振荡联络断面上的所述第k条联络线在故障后第i时刻的有功功率小于故障后第1-T时刻的有功功率。
6.权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤S4中根据所述联络断面动态特征信息，判断所述振荡联络断面上的所述联络线在故障后第i时刻的母线电压相角差是否大于故障后第1-T时刻的母线电压相角差的方法为: 故障后第i时刻所述振荡联络断面上第k条联络线的母线电压相角差为:^=SI1-S1k2., 所述振荡联络断面上的所述第k条联络线在故障后第i时刻的母线电压相角差d[与故障后第1-T时刻的母线电压相角差g的差为 根据所述联络断面动态特征信息判断( -Sg、> O时所述振荡联络断面上的所述第k条联络线在故障后第i时刻的母线电压相角差大于故障后第1-T时刻的母线电压相角差。
7.权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤S5中根据所述联络断面动态特征信息，判断所述振荡联络断面上的联络线的送端母线故障后第i时刻的频率是否大于故障后第1-T时刻的频率的方法为:故障后第i时刻和第1-T时刻所述振荡联络断面上第k条联络线的送端母线的频率分别力八和/r; 根据所述联络断面动态特征信息判断A/丨=f1-n-T > o时所述振荡联络断面上的所述第k条联络线在故障后第 i时刻的送端母线的频率大于故障后第1-T时刻的频率。
全文摘要
本发明提供一种基于实测响应信息的暂态功角失稳实时判别的方法，判断多机互联电力系统故障后的暂态功角稳定性，包括确定多机互联电力系统的振荡联络断面；获取联络断面动态特征信息；根据联络断面动态特征信息，判断振荡联络断面上的联络线在故障后第i时刻的有功功率小于故障后第i-T时刻的有功功率、母线电压相角差大于故障后第i-T时刻的母线电压相角差和振荡联络断面上联络线的送端母线故障后第i时刻的频率大于故障后第i-T时刻的频率三个条件同时成立时，判断多机互联电力系统在故障后第i时刻将发生暂态功角失稳，否则判断多机互联电力系统在故障后i时刻不会发生暂态功角失稳，充分考虑了系统的非线性特性，能准确分析系统受扰后的暂态功角稳定性。
文档编号H02J3/00GK103094901SQ20131000809
公开日2013年5月8日 申请日期2013年1月9日 优先权日2013年1月9日
发明者汤涌, 吴为, 孙华东, 何剑 申请人:中国电力科学研究院, 国家电网公司