专利名称：电网中故障扰动点的定位方法
技术领域：
本发明属于电力系统测控技术领域，尤其涉及一种电网中故障扰动点的定位方法。
背景技术：
由于电力系统输电线路规模庞大，网架结构覆盖地域广阔，设备老化和极端气象因素的影响，电网中会发生各种不同形式的故障扰动。例如线路上会发生不同类型的短路故障；某个发电机的低频振荡引发整个电网的低频振荡问题。当电网中发生以上类型故障扰动时，如何快速自动确定故障扰动点的位置，为制定电网故障扰动后的运行和控制措施， 以保障电网的安全稳定运行具有重要意义。随着高速通讯网络技术的发展和GPS(Global Position System)同步时钟技术在电网中广泛使用，各省地区的电网控制中心已经在电网中的不同结点上安装了大量的能够标注GPS同步时钟的电网运行数据采样测量装置PMU(Phase Measuring toite，相量测量单元)，能够采集电网中各个关键结点上线路的电压有效值和电压过0时刻等运行数据，并传送到电网调度控制中心，电网控制中心能够监视和控制电网的运行状况。由于受到通讯通道传输速率的限制和上传数据使用方法的制约，目前各采样点向控制中心发送的数据量还很有限，一般是在一个工频周期OOms)内将各测点的电压有效值和电压过0时刻发送到电网控制中心，电网控制中心可以收到大量不同地点PMU测量装置发来的电网运行测量数据。由于电网监控中心收到各测量点的数据都是非常稀疏的运行数据，而且目前缺乏对这种稀疏数据的处理方法，监控中心也只能将该数据用于电网稳态运行状态的显示，无法利用该数据分析计算和反映电网中更多的动态特征。比如电网处于稳定状态时，无法计算各个测量点每个工频周期内的有功功率和无功功率；再比如无法确定电网中是否发生了短路或低频振荡等类型故障扰动，更无法确定该故障扰动的位置。为了定位电网中的短路故障点，目前的方法是在电网中大量安装专用的行波故障定位采样装置和建立一套行波故障定位网络，各行波定位装置测量故障行波波头到达各测点的时刻，并将各测点的故障行波波头到达时刻数据传送到故障行波处理中心，在处理中心计算各测点间故障行波波头到达各测点间的时差然后计算电网中故障点的位置。由于行波故障定位中心收到的都是各测点故障行波波头到达时刻的数据，该时刻数据只能用于定位电压突变的短路故障点，不能用于定位电压变化缓慢的低频振荡扰动点，也不能用于计算测量点的有功功率和无功功率，即该行波故障定位网络虽然短路故障点定位精度高，但是其功能过于单一。同时，由于线路中需要安装专用的行波故障定位采样装置和建立一套行波故障定位网络，无法利用既有的PMU测量装置，因此导致存在安装维护成本过高的问题
发明内容
本发明的目的在于，提供一种电网中故障扰动点的定位方法，用以增加目前PMU 装置用于故障扰动定位的功能和解决行波故障定位网络功能单一以及安装维护成本过高的问题。为实现上述目的，本发明提供的技术方案是，一种电网中故障扰动点的定位方法， 通过安装在电网中不同节点上的具有GPS时标的PMU测量装置获取各个节点的测量数据和对应的时间，并将该测量数据和对应的时间发送到电网控制中心，再由电网控制中心根据接收的数据定位故障扰动点，其特征是所述定位方法包括步骤1 对所有具有GPS时标的PMU装置进行预处理，使其对设定频率的信号产生的滤波相位滞后相同；步骤2 在安装了具有GPS时标的PMU装置的节点上，利用具有GPS时标的PMU装置测量该节点各工频周期内任意一相相电压的最大值、相电压的最小值、相电流的最大值、 相电流的最小值及其对应的时刻，并将上述测量数据发送至电网控制中心；步骤3 电网控制中心根据收到的上述测量数据，判断电网中是否发生故障扰动， 当电网中没有发生故障扰动时，执行步骤4 ；否则，执行步骤5 ；步骤4 计算各节点的有功功率和无功功率，过程结束；步骤5 当电网中发生故障扰动时，提取各节点的电压扰动量曲线；步骤6 判断故障扰动类型，并根据故障扰动类型确定故障扰动点的位置。所述判断电网中是否发生故障扰动具体是当一个工频周期内的相电压的最大值与上一个工频周期内的相电压的最大值的差的绝对值、该工频周期内的相电压的最小值与上一个工频周期内的相电压的最小值的差的绝对值、该工频周期内的相电流的最大值与上一个工频周期内的相电流的最大值的差的绝对值以及该工频周期内的相电流的最小值与上一个工频周期内的相电流的最小值的差的绝对值都大于等于设定阈值时，则电网中发生故障扰动；否则，电网中没有发生故障扰动。所述计算各节点的有功功率利用公式
权利要求
1.一种电网中故障扰动点的定位方法，通过安装在电网中不同节点上的具有GPS时标的PMU测量装置获取各个节点的测量数据和对应的时间，并将该测量数据和对应的时间发送到电网控制中心，再由电网控制中心根据接收的数据定位故障扰动点，其特征是所述定位方法包括步骤1 对所有具有GPS时标的PMU装置进行预处理，使其对设定频率的信号产生的滤波相位滞后相同；步骤2 在安装了具有GPS时标的PMU装置的节点上，利用具有GPS时标的PMU装置测量该节点各工频周期内任意一相相电压的最大值、相电压的最小值、相电流的最大值、相电流的最小值及其对应的时刻，并将上述测量数据发送至电网控制中心；步骤3:电网控制中心根据收到的上述测量数据，判断电网中是否发生故障扰动，当电网中没有发生故障扰动时，执行步骤4 ；否则，执行步骤5 ；步骤4 计算各节点的有功功率和无功功率，过程结束；步骤5 当电网中发生故障扰动时，提取各节点的电压扰动量曲线；步骤6 判断故障扰动类型，并根据故障扰动类型确定故障扰动点的位置。
2.根据权利要求1所述的定位方法，其特征是所述判断电网中是否发生故障扰动具体是当一个工频周期内的相电压的最大值与上一个工频周期内的相电压的最大值的差的绝对值、该工频周期内的相电压的最小值与上一个工频周期内的相电压的最小值的差的绝对值、该工频周期内的相电流的最大值与上一个工频周期内的相电流的最大值的差的绝对值以及该工频周期内的相电流的最小值与上一个工频周期内的相电流的最小值的差的绝对值都大于等于设定阈值时，则电网中发生故障扰动；否则，电网中没有发生故障扰动。
3.根据权利要求2所述的定位方法，其特征是所述计算各节点的有功功率利用公式巧⑶⑷=全I.)腿(外W)腿(外⑶S(，一(“)^(一(“)χπ)U(kJ)min (n)U(kJ)max (η)其中，Pa^j) (η)是第k个节点第j相在第η个工频周期内的有功功率，u(k,j)max(n)是第 k个节点在第η个工频周期内的第j相相电压最大值，u(M)min (η)是第k个节点在第η个工频周期内的第j相相电压最小值，i(k,J)max(n)是第k个节点在第η个工频周期内的第j相相电流最大值，7是第k个节点在第η个工频周期内的第j相相电压最大值对应的时刻Λο 是第k个节点在第η个工频周期内的第j相相电压最小值对应的时刻，7^ 是第k个节点在第η个工频周期内的第j相相电流最大值对应的时刻，第j相是指三相电压的A相、B相或者C相。
4.根据权利要求2所述的定位方法，其特征是所述计算各节点的无功功率利用公式⑷=全^一(外W)ma>>sm(，一一⑶ x^)u(kJ)min (n)u(kJ)max (n)其中，Q(k,j)(n)是第k个节点第j相在第η个工频周期内的无功功率，u(k,j)max(n)是第 k个节点在第η个工频周期内的第j相相电压最大值，u(M)min (η)是第k个节点在第η个工频周期内的第j相相电压最小值，i(k,J)max(n)是第k个节点在第η个工频周期内的第j相相电流最大值，7是第k个节点在第η个工频周期内的第j相相电压最大值对应的时刻Λο 是第k个节点在第η个工频周期内的第j相相电压最小值对应的时刻，7^maxlX1 是第k个节点在第η个工频周期内的第j相相电流最大值对应的时刻，第j相是指三相电压的A相、B相或者C相。
5.根据权利要求2所述的定位方法，其特征是所述提取各节点的电压扰动量曲线具体是，在每个节点的两个相邻工频周期内的相电压最大值之间，利用数据插值法拟合出电压最大值变化曲线，在每个节点的两个相邻工频周期内的相电压最小值之间，利用数据插值法拟合出电压最小值变化曲线，将电压最大值变化曲线和电压最小值变化曲线相加，得到该节点电压扰动量曲线。
6.根据权利要求5所述的定位方法，其特征是所述判断故障扰动类型具体是，当电压扰动量曲线恒为0时，且电压最大值变化曲线或电压最小值变化曲线不恒为常数时，故障扰动类型为低频振荡扰动；当电压扰动量曲线不等于0时，故障扰动类型为短路故障扰动。
7.根据权利要求6所述的定位方法，其特征是当故障扰动类型为短路故障扰动时，所述根据故障扰动类型确定故障扰动点的位置包括步骤101 计算每个节点的电压扰动变量振幅，具体是以发生短路故障扰动时刻之前的一个工频周期和之后的一个工频周期作为参考区间，计算每个节点在所述参考区间内的电压扰动量曲线上的最大值，将其作为该节点的电压扰动变量振幅；步骤102 确定电压扰动变量振幅的值最大的节点，该节点为距离故障扰动点最近的节占. 步骤103 利用公式
8.根据权利要求6所述的定位方法，其特征是当故障扰动类型为低频振荡扰动时，所述根据故障扰动类型确定故障扰动点的位置包括步骤201 计算每个节点在低频振荡周期内的相电压峰值的最大振幅，具体利用公式
全文摘要
本发明公开了电力系统测控技术领域中的一种电网中故障扰动点的定位方法。包括对所有具有GPS时标的PMU装置进行预处理；测量各节点各工频周期内任意一相相电压的最大值、相电压的最小值、相电流的最大值、相电流的最小值及其对应的时刻，并将上述测量数据发送至电网控制中心；电网控制中心根据收到的上述测量数据，判断电网中是否发生故障扰动，当电网中没有发生故障扰动时，计算各节点的有功功率和无功功率；否则，提取各节点的电压扰动量曲线，并判断故障扰动类型，根据故障扰动类型确定故障扰动点的位置。本发明解决了电网稳定运行状态的有功功率和无功功率的计算、电网故障扰动类型的判断以及电网故障扰动点定位的问题。
文档编号G01R31/08GK102435912SQ20111031051
公开日2012年5月2日 申请日期2011年10月13日 优先权日2011年10月13日
发明者董清, 颜湘武 申请人:华北电力大学(保定)