基于广域测量系统的发电机无功出力的紧急控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于广域测量系统的发电机无功出力的紧急控制方法，以发电机励磁参考电压阶跃控制为手段，通过增加发电机无功出力来解决关键母线电压跌落持续时间过长的问题，按照参与电压控制电厂励磁参考电压百分之一增量阶跃控制的关键母线电压增量测度的大小选择参与励磁控制的电厂机组，并根据参与励磁参考电压阶跃控制的机组机端电压上限确定参与控制机组的励磁考电压阶跃控制量实现在线发电机励磁控制改善系统电压质量。实现了基于动态响应的紧急控制过程，只需调节关键母线所在区域和邻近区域发电机无功出力，付出的代价小，能够有效改善或抑制故障后关键母线电压恢复问题，提高系统的整体电压稳定性。
【专利说明】基于广域测量系统的发电机无功出力的紧急控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电压稳定和发电机无功控制【技术领域】，特别涉及一种基于广域测量系统的发电机无功出力的紧急控制方法。
【背景技术】
[0002]自从全球同步定位系统(GPS)与相量测量单元(PMU)问世以来，以GPS精确的同步时钟为同步信号，在电力系统的广域测量范围内能实现发电机的功角和母线电压相量的实时监测，从而能观测到整个电网的真实运行状态，广域测量技术为电网的安全稳定运行提供了关键的测量手段。1994年，美国西部电力系统协调委员会(WSCC)启动了广域测量系统(Wide Area Measurement System,WAMS)计划。广域测量系统在电力系统的正常及异常状态下的监测、事故处理辅助决策及动态过程控制等方面得到了广泛的应用。
[0003]我国在20世纪80年代开始加强电网的安全稳定工作，并成功研制出“安全稳定控制系统”，先后应用于刘家峡水电厂、华北电网、新安江水电厂、西南电网等系统中，在局部范围内实现了安全稳定控制。利用基于GPS与同步相角测量技术成功解决了黑龙江东部电网系统的振荡问题，开始了由区域稳定向广域同步相量测量应用过渡。经过多年研制，目前国内已初步形成了 PMU产品，并具备了建立电力系统广域测量网络的能力。
[0004]到目前为止，我国的三峡电网、华北电网、东北电网和南方电网等完成或正在实施广域测量系统计划。目前我国电网的特点是:区域性联网规模大，电源和负荷分布不均衡，跨区域、远距离传输容量高。
[0005]广域测量技术的发展为电力系统实时监测提供了有效及时的测量手段，便于电网实行统一管理与调度，实时分析电网的安全稳定水平，排除安全隐患，防止重大灾变事故的发生。
[0006]发电机作为电力系统重要的动态无功电源，在系统故障电压跌落的情况下启动励磁控制，能够快速输出无功功率，为系统关键母线电压跌落提供无功支撑，但现有的电网电压恢复技术，在电力系统故障发生时，关键母线电压跌落持续时间过长，导致电网电压不能及时恢复，导致智力系统的整体电压稳定性差。
【发明内容】
[0007]基于此，有必要针对现有技术的不足，提供一种基于广域测量系统的发电机无功出力的紧急控制方法。
[0008]本发明所采用的技术方案是:一种基于广域测量系统的发电机无功出力的紧急控制方法，其包括如下步骤:
[0009]通过离线仿真获取电网中存在电压恢复问题的关键母线；
[0010]通过仿真对电压控制电厂进行励磁参考电压的百分之一增量阶跃控制，并计算关键母线电压增量测度，根据关键母线电压增量测度的大小从电压控制电厂中选择参与励磁控制的电厂机组；[0011 ] 通过仿真获取参与励磁参考电压阶跃控制的机组机端电压，根据机端电压安全范围，确定在所述安全范围内参与控制机组的励磁考电压阶跃控制量；
[0012]根据广域测量系统对电网全网的关键母线电压进行实时监测的结果，在电力系统遭受扰动之后，结合同步测量装置检测关键母线电压的稳定性；
[0013]根据关键母线电压的稳定性判断关键母线电压跌落过程中是否存在电压恢复问题；
[0014]若存在电压恢复问题，则向控制中心发送命令，启动关键母线邻近区域强相关电厂机组同时根据所述励磁考电压阶跃控制量参与励磁参考电压阶跃控制。
[0015]综上所述，本发明基于广域测量系统的发电机无功出力的紧急控制方法，将关键母线电压的恢复问题转换为发电机无功出力的紧急控制问题，广域测量技术为实时观测关键母线和发电机机端电压提供了有效及时地测量手段，通过仿真进行增量阶跃控制，根据关键母线电压增量测度的大小选择参与励磁控制的电厂机组，并确定参与控制机组的励磁考电压阶跃控制量，最终将发电机无功出力的紧急控制转化为参与励磁控制机组和励磁考考电压阶跃控制量的选择过程；在明确存在电压恢复问题的关键母线的前提下，在电力系统遭受大扰动之后，通过广域测量系统实时观测关键母线和发电机机端电压幅值，根据获得的数据快速、准确地判断关键母线的电压稳定性；若广域测量系统检测到关键母线电压跌落过程中存在电压恢复问题，广域测量系统向控制中心发送指令启动关键母线邻近区域强相关电厂机组同时参与励磁参考电压阶跃控制。实现在线发电机励磁控制改善系统电压质量。实现了基于动态响应的紧急控制过程，只需调节关键母线所在区域和邻近区域发电机无功出力，付出的代价小，能够有效改善或抑制故障后关键母线电压恢复问题，提高系统的整体电压稳定性。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本发明基于广域测量系统的发电机无功出力的紧急控制方法的流程图；
[0017]图2为电压控制电厂参与励磁参考电压阶跃控制后的#1机机端电压幅值；
[0018]图3为母线电压幅值仿真波形示意图；
[0019]图4为发电机组参与励磁参考电压阶跃控制对关键母线电压恢复效果仿真对比图。
【具体实施方式】
[0020]为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与【具体实施方式】对本发明作进一步详细描述。
[0021]本发明基于广域测量系统的发电机无功出力的紧急控制方法，具体包括如下步骤:
[0022]如图1所示，图1为本发明基于广域测量系统的发电机无功出力的紧急控制方法的流程图；主要包括如下步骤:
[0023](I)、通过离线仿真获取电网中存在电压恢复问题的关键母线；
[0024]具体的，根据电力系统故障后录波记录或BPA仿真获取存在电压恢复问题的关键母线。[0025]例如，在某省级电网2013年丰大极限方式下，负荷采用包括感应电动机的负荷模型，应用BPA仿真软件对电网进行了故障仿真分析，其中莞城-宝安线路莞城侧三永中开关拒动故障后大朗站220kV母线电压存在电压恢复问题，其相应的母线电压幅值仿真波形示意图如图2所示。
[0026]所述莞城-宝安线路莞城侧三永中开关拒动故障，故障情况为安莞线莞城侧在0.ls(5周波)时发生三相短路故障，0.2s (10周波)时宝安侧三相开关断开、莞城侧三相开关单相拒动，0.45s (22.5周波)时水莞甲线被切除，莞城侧线路三相短路单相开关拒动故障消失。水莞甲线切除后，莞城站附近区域220kV大朗站则明显出现电压恢复问题。如图2所示，故障后220kV大朗站母线电压低于0.75pu的持续时间为79周波，低于0.95pu的持续时间为206.5周波，电压恢复时间过长。
[0027](2)、通过仿真对电压控制电厂进行励磁参考电压的百分之一增量阶跃控制，并计算关键母线电压增量测度，根据关键母线电压增量测度的大小从电压控制电厂中选择参与励磁控制的电厂机组；
[0028]具体的，参与电压控制电厂的励磁参考电压百分之一增量阶跃控制，其关键母线电压增量测kAr %:
[0029]
【权利要求】
1.一种基于广域测量系统的发电机无功出力的紧急控制方法，其特征在于:包括如下步骤: 通过离线仿真获取电网中存在电压恢复问题的关键母线； 通过仿真对电压控制电厂进行励磁参考电压的百分之一增量阶跃控制，并计算关键母线电压增量测度，根据关键母线电压增量测度的大小从电压控制电厂中选择参与励磁控制的电厂机组； 通过仿真获取参与励磁参考电压阶跃控制的机组机端电压，根据机端电压安全范围，确定在所述安全范围内参与控制机组的励磁考电压阶跃控制量； 根据广域测量系统对电网全网的关键母线电压进行实时监测的结果，在电力系统遭受扰动之后，结合同步测量装置检测关键母线电压的稳定性； 根据关键母线电压的稳定性判断关键母线电压跌落过程中是否存在电压恢复问题；若存在电压恢复问题，则向控制中心发送命令，启动关键母线邻近区域强相关电厂机组同时根据所述励磁考电压阶跃控制量参与励磁参考电压阶跃控制。
2.根据权利要求1所述的基于广域测量系统的发电机无功出力的紧急控制方法，其特征在于:通过离线仿真获取电网中存在电压恢复问题的关键母线的步骤包括:根据电力系统故障后录波记录或BPA仿真获取存在电压恢复问题的关键母线。
3.根据权利要求1所述的基于广域测量系统的发电机无功出力的紧急控制方法，其特征在于:励磁参考电压均选择2%~4%阶跃量参与电压控制。
4.根据权利要求1所述的基于广域测量系统的发电机无功出力的紧急控制方法，其特征在于:计算关键母线电压增量测度的步骤包括:
5.根据权利要求1所述的基于广域测量系统的发电机无功出力的紧急控制方法，其特征在于:计算关键母线电压增量测度的步骤包括:
6.根据权利要求1所述的基于广域测量系统的发电机无功出力的紧急控制方法，其特征在于:通过仿真获取参与励磁参考电压阶跃控制的机组机端电压，根据机端电压安全范围，确定在所述安全范围内参与控制机组的励磁考电压阶跃控制量的步骤包括:通过仿真获取参与励磁参考电压阶跃控制的机组机端电压，所述参与励磁控制的电厂机组i机端电压超过其容许的上限降低励磁参考电压阶跃控制量，以确保参与励磁控制后电厂机组机端电压处于正常范围内，选择励磁参考电压阶跃控制量。
7.根据权利要求1所述的基于广域测量系统的发电机无功出力的紧急控制方法，其特征在于:确定在所述安全范围内参与控制机组的励磁考电压阶跃控制量的步骤中，电厂机组励磁参考电压阶跃控制量设置为4%。
8.根据权利要求7所述的基于广域测量系统的发电机无功出力的紧急控制方法，其特征在于:励磁参考电压选择3%或2%的阶跃控制量。
9.根据权利要求1所述的基于广 域测量系统的发电机无功出力的紧急控制方法，其特征在于:若同步测量装置检测到关键母线电压跌落过程中存在电压恢复问题，向控制中心发送命令启动关键母线邻近区域强相关电厂机组同时参与励磁参考电压阶跃控制的步骤包括:通过广域测量系统利用相量测量单元监测各发电机无功出力、机端电压和关键母线电压；通过控制中心集中全电力系统的实时测量信息，根据发电机无功出力的紧急控制方法启动关键母线所在区域和邻近区域的发电机组参与励磁参考电压阶跃控制。
【文档编号】H02J3/50GK103795090SQ201410046197
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年1月29日 优先权日:2014年1月29日
【发明者】孙闻, 张俊峰, 付聪, 翁洪杰, 王奕, 杨汾艳, 曾杰, 赵艳军, 唐景星, 张跃, 王钤 申请人:广东电网公司电力科学研究院