一种区域电网故障后切机切负荷控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及电力系统及自动化技术领域，具体涉及一种区域电网故障后切机切负荷控制系统，包括输电线路，还包括顺序连接的广域测量系统、A/D转换单元、逻辑判断单元、位置控制单元、微处理器单元、光纤光缆和跳闸控制单元；所述光纤光缆铺设于所述输电线路上方，连接所述微处理器单元与所述跳闸控制单元。该控制系统能自动地实施控制操作，实现快速准确地切除发电机和负荷的效果，确保了安全稳定控制装置措施的有效性，提高了供电可靠性。
【专利说明】
一种区域电网故障后切机切负荷控制系统
技术领域
[0001]本实用新型属于电力系统及自动化技术领域，特别涉及一种区域电网故障后切机切负荷控制系统。
【背景技术】
[0002]在电力系统暂态稳定控制中，如果系统在故障切除后仍然不能保证稳定运行，就需要采取切机切负荷措施，因此准确地寻找控制地点、确定控制量的大小并快速实施控制措施是确保系统恢复稳定的关键。
[0003]目前电力系统指定和投入紧急控制策略主要是通过大量离线计算大扰动场景，对不稳定的系统通过反复试凑计算得出的结果进行逐轮次的切机切负荷操作。而现有的保护装置则是检测到线路中突变的故障电气量，且持续时间达到定值时间时，对线路的发电机和负荷进行跳闸，以维持系统稳定。
[0004]现有的技术存在如下问题:
[0005]1、电力系统逐季发展、电网方式不停变化，离线预决策需要考虑的样本量太大，且制定的控制策略难以保证在各种系统方式与运行状态下的有效性与经济性。
[0006]2、当线路电气突变量未达到保护装置动作定值时，仅会启动报警发信功能，需由人工判断进行处理；
[0007]3、人工处理不及时将扩大事故，当故障使报警发信功能启动后，如果值班人员没有在场监控，没能及时采取切机切负荷措施，将使线路故障量进一步增加，最终导致保护装置跳开母联开关，使更多负载失电，甚至使发电机退出运行。
[0008]因此有必要提出一种根据当前在线潮流，稳定控制中心在线仿真的自动切机切负荷控制系统，以提高供电可靠性，满足用户的用电需求。
【实用新型内容】
[0009]本实用新型的目的是提出能够在线监测系统电气量，控制中心实时仿真计算确定切机与切负荷的具体位置和控制量大小，自动执行切机与切负荷操作的控制系统，该系统能确保紧急控制装置的控制措施有效，提高供电可靠性。
[0010]为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是:一种区域电网故障后切机切负荷控制系统，包括输电线路，还包括顺序连接的广域测量系统、A/D转换单元、逻辑判断单元、位置控制单元、微处理器单元、光纤光缆和跳闸控制单元;所述光纤光缆铺设于所述输电线路上方，连接所述微处理器单元与所述跳闸控制单元，所述逻辑判断单元实现发电机分组，根据两两发电机功角是否满足Si_Sj<300°，将满足条件的机组划分为同一机群;逻辑判断单元将分群结果传输到位置控制单元，所述位置控制单元实现设定切机区域和切负荷区域，设定在具有加速转子转矩特性的机群中采取切机操作，在具有减速转子转矩特性的机群中采取切负荷操作;所述微处理器单元实现确定切机量与切负荷量，微处理器单元以最终功率平衡为目标，由系统在故障时获得的动能与最大减速面积之差计算切机切负荷量值。
[0011 ] 进一步地，所述跳闸控制单元包括跳闸控制电源和跳闸操作开关。
[0012]更进一步地，所述跳闸控制单元通过所述光纤光缆获取控制量信息，接通所述跳闸控制电源，所述跳闸控制电源带动所述跳闸操作开关，切除对应的发电机或负荷。
[0013]上述的区域电网故障后切机切负荷控制系统中，光纤光缆铺设于输电线路上方，连接微处理器单元与跳闸控制单元，完成数据的传输与采集。逻辑判断单元根据各节点电气量信息对故障后的发电机进行分组，将具有同调性的发电机分在相同组别。位置控制单元根据各组别中发电机转子的加速力矩大小，将加速力矩为正的组别设定为切机区域，将加速力矩为负的组别设定为切负荷区域。微处理器单元根据区域电气量信息按照功率平衡的原则确定切机区域与切负荷区域的控制量大小。跳闸控制单元通过光纤光缆获取控制量信息，接通需要控制的跳闸控制电源，跳闸控制电源带动跳闸操作开关动作，切除对应的发电机或负荷。
[0014]本实用新型的工作原理:
[0015]广域测量系统位于稳定控制中心，实时地获取系统各节点的电气量参数，提取发电机的机械功率、电磁功率、功角和转速，通过A/D转换单元将模拟信号转换成数字信号;将信号传送到逻辑判断单元，逻辑判断单元根据两两发电机功角是否满足Si_Sj<300°，将满足条件的机组划分为同一机群;逻辑判断单元将分群结果传输到位置控制单元，位置控制单元设定在具有加速转子转矩特性的机群中采取切机操作，在具有减速转子转矩特性的机群中采取切负荷操作;微处理器单元以最终功率平衡为目标，由系统在故障时获得的动能与最大减速面积之差计算切机切负荷量值，最后将控制信号通过位于输电线路上方的光纤光缆传输到线路上发电机与负荷的自动控制装置中，按照控制信号的要求对指定地点切除指定数量的发电机与负荷。
[0016]本实用新型的有益效果是:在电网发生故障后控制中心在线对发电机进行分群，将具有同调性的发电机分入相同的群内，根据加速机群和减速机群所在区域识别出发电机、负荷所处的部分，再根据故障过程中等值系统获得的动能与最大减速面积之差确定切机切负荷量的大小，最后将控制信号传递到远方，以自动地实施控制操作，实现快速准确地切除发电机和负荷的效果，确保了安全稳定控制装置措施的有效性，提高了供电可靠性。
【附图说明】
[0017]图1:为本实用新型区域一个实施方式系统结构示意图；
[0018]图2:为本实用新型一个实施方式内部工作流程图；
[0019]图3:为本实用新型一个实施方式示例电网网架示意图；
[0020]图4:为本实用新型一个实施方式示例电网发电厂B站内接线图；
[0021]图5:为本实用新型一个实施方式示例电网发电厂B站的故障后安全控制示意图；
[0022]其中:1-广域测量系统、2-A/D转换单元、3-逻辑判断单元、4-位置控制单元、5-微处理器单元、6-光纤光缆、7-跳闸控制单元、71 -跳闸控制电源、72-跳闸操作开关。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图对本实用新型的实施方式进行详细描述。
[0024]如图1所示，本实用新型的一个实施方式采用如下技术方案，一种区域电网故障后切机切负荷控制系统，包括输电线路，还包括顺序连接的广域测量系统1、A/D转换单元2、逻辑判断单元3、位置控制单元4、微处理器单元5、光纤光缆6和跳闸控制单元7;所述光纤光缆6铺设于所述输电线路上方，连接所述微处理器单元5与所述跳闸控制单元7。
[0025]在上述切机切负荷控制系统中，所述跳闸控制单元7包括跳闸控制电源71和跳闸操作开关72。所述逻辑判断单元3实现发电机分组。所述位置控制单元4实现设定切机区域和切负荷区域。所述微处理器单元5实现确定切机量与切负荷量。所述跳闸控制单元7通过所述光纤光缆6获取控制量信息，接通所述跳闸控制电源71，所述跳闸控制电源71带动所述跳闸操作开关72，切除对应的发电机或负荷。
[0026]图2为本实用新型一个实施方式控制系统的内部操作流程图。
[0027]图3为实施方式某示例电网网架图，该电网在发电厂B通过双回线路4与电网主网联网，线路41路与Π路为总联络线。电网内部包含两个发电厂，即发电厂A和发电厂B，其中发电厂A有两台机组，发电厂B有4台机组，编号从#1机到#6机。该电网内部的负荷主要集中在变电站C、变电站D和变电站E。该实例电网发电厂B站内接线情况如图4所示。
[0028]假设某时刻，总联络线I路或Π路发生永久性接地短路故障，继电保护装置跳开故障线路，故障切除。由于故障前总联络线上的功率大于I路或Π路的最大传输功率，不满足N-1原则，系统内发电机失稳，联络线上功率过载。
[0029]首先，广域测量系统I实时地获取区域电网内所有发电机的频率、功角、电磁功率和机械功率。在观察截止时刻，逻辑判断单元3判断出发电机#3与#4功角差小于300°，位置控制单元4判断其具有加速转子转矩特性，将其归入加速机群;逻辑判断单元3判断出发电机#1、#2、#5与#6功角差小于300°，位置控制单元4判断其具有减速转子转矩特性，归入减速机群。
[0030]其次，微处理器单元5将同一机群中所有发电机的功角、频率、机械功率和电磁功率按照转动惯量占该群总惯量的比例进行权重计算，求取发电机群的等值惯量中心功角、频率、机械功率和电磁功率，将发电机群等值为单台发电机，再按照等面积定则，根据故障过程中等值系统获得的动能与最大减速面积之差确定切机切负荷量的大小，将控制信号通过光纤光缆6传递到跳闸控制单元7。
[0031]跳闸控制单元7接通需要控制的跳闸控制电源71，跳闸控制电源71带动跳闸操作开关72动作，最终在加速机群中对发电机#3与#4进行切机操作;在减速机群中切除#负荷I，以完成在线紧急控制措施，图5为采用本系统的最终控制操作示意图。
[0032]采用本实施方式的控制系统可使总联络线功率迅速下降，回到限额以下，且保证了加速机群与减速机群的功率平衡，使得系统恢复稳定运行。
[0033]应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。
[0034]虽然以上结合附图描述了本实用新型的【具体实施方式】，但是本领域普通技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对这些实施方式做出多种变形或修改，而不背离本实用新型的原理和实质。本实用新型的范围仅由所附权利要求书限定。
【主权项】
1.一种区域电网故障后切机切负荷控制系统，包括输电线路，其特征在于:还包括顺序连接的广域测量系统、A/D转换单元、逻辑判断单元、位置控制单元、微处理器单元、光纤光缆和跳闸控制单元;所述光纤光缆铺设于所述输电线路上方，连接所述微处理器单元与所述跳闸控制单元，所述逻辑判断单元实现发电机分组，根据两两发电机功角是否满足S1-Sj<300°，将满足条件的机组划分为同一机群;逻辑判断单元将分群结果传输到位置控制单元，所述位置控制单元实现设定切机区域和切负荷区域，设定在具有加速转子转矩特性的机群中采取切机操作，在具有减速转子转矩特性的机群中采取切负荷操作;所述微处理器单元实现确定切机量与切负荷量，微处理器单元以最终功率平衡为目标，由系统在故障时获得的动能与最大减速面积之差计算切机切负荷量值。2.根据权利要求1所述的区域电网故障后切机切负荷控制系统，其特征在于:所述跳闸控制单元包括跳闸控制电源和跳闸操作开关。3.根据权利要求2所述的区域电网故障后切机切负荷控制系统，其特征在于:所述跳闸控制单元通过所述光纤光缆获取控制量信息，接通所述跳闸控制电源，所述跳闸控制电源带动所述跳闸操作开关，切除对应的发电机或负荷。
【文档编号】H02H7/26GK205610222SQ201620352407
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年4月25日
【发明人】刘佳乐, 唐旭辰
【申请人】武汉大学