专利名称：电网中线路参数和故障扰动的分析方法
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线路参数和故障扰动的分析方法。
背景技术：
对于大规模电网中的输电线路，由于其电压等级高，而且一般线路长达数百公里，使得线路首末两端同时的运行数据难以及时获得，造成线路运行工频参数计算的困难。然而，输电线路工频运行参数的及时准确计算对于提高大规模电网运行的经济性，合理配置电网中各发电机组的发电量以减少电能在电网中传输时产生的损耗，具有重要意义。另外，由于设备老化和气象因素的影响，电网中会发生各种不同形式的故障扰动。例如线路上会发生短路故障，线路遭受腐蚀会老化发生断线故障，电网中会发生发电机机组或大容量负荷被切除等问题。当电网中发生以上类型的故障扰动时，如何快速确定故障扰动点的位置，为实施电网故障扰动后的控制措施，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(PhaseMeasuring Unite，相量测量单元)，PMU能够采集电网中各个关键节点上的运行数据，并传送到电网调度控制中心，电网监控中心能够采集电网的实时运行数据。在名称为“电网中故障扰动点的定位方法”(公开号102435912A，
公开日2012年5月12日)的中国专利申请文件中，提供了一种电网中的短路故障扰动和低频振荡扰动的扰动点定位方法。在该文献中，发明人提供的短路故障扰动点和低频振荡扰动的点定位方法都是先确定距离扰动点最近的节点，然后计算与该最近的节点相邻的所有节点之间的扰动电压衰减率，并通过扰动电压衰减率及扰动电压衰减率平均值确定短路故障扰动点，这种方法的计算速度较低且误差较大。另外，在该文献中，没有讨论断线故障扰动时，扰动点的定位方法；也没有提供在发生故障扰动时，故障区域的圆心坐标和半径的计算方法；没有提供在发生短路故障扰动时，电压扰动边界圆的半径的计算方法；以及没有提供在发生断线故障扰动时，电流扰动边界圆的半径的计算方法。但是，目前电网监控中心采集的都是有效值数据，该类有效值数据还无法用于快速提取电网中的故障扰动变量，无法实现电网中故障扰动的快速监测，限制了电网监控中心的功能。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种电网中线路参数和故障扰动的分析方法，用以增加目前相量测量单元PMU装置用于线路工频参数计算和故障扰动定位的快速监测功能，实现电网监控中心对大规模电网中故障扰动的快速监测。为了实现上述目的，本发明提出的技术方案是，一种电网线路参数和故障扰动分析方法，其特征是所述方法包括:步骤1:利用安装在电网中不同测点的带有GPS时标的相量测量单元测量该测点的各工频周期内的电气数据，并将测量的电气数据发送至电网控制中心；所述电气数据为各相相电压的最大值、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；步骤2:电网控制中心根据所述测量的电气数据，判断电网中是否发生故障扰动，如果电网中没有发生故障扰动，则执行步骤3 ;否则，执行步骤4 ； 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任意一相相电压的最大值与该工频周期内对应相的相电压的最小值的差的绝对值以及该工频周期内的任意一相相电流的最大值与该工频周期内的对应相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，执行步骤4;否则，电网中没有发生故障扰动，执行步骤3 ；步骤3:计算各相邻测点间输电线路的电阻参数和工频电感参数，结束；步骤4:提取每个测点各相线路的电压扰动变量和电流扰动变量；步骤5:确定距离故障扰动点最近的测点；所述确定距离故障扰动点最近的测点具体是，先确定每个测点的电压扰动变量的极大值，然后比较各测点电压扰动变量的极大值，找出最大的电压扰动变量极大值所在的测点，该测点即为距离故障扰动点最近的测点；步骤6:确定故障扰动点所在的输电线路；步骤7:判断故障扰动是否为低频振荡故障扰动，如果故障扰动为低频振荡故障扰动，则执行步骤8 ;否则，执行步骤9 ；步骤8:确定低频振汤扰动源所在的输电线路，而后结束；步骤9:计算故障扰动点的位置，并计算故障扰动圆形区域的圆心坐标和半径；步骤10:判断故障扰动是断线故障扰动还是短路故障扰动；当故障扰动是短路故障扰动时，执行步骤11 ;当故障扰动是断线故障扰动时，执行步骤12 ；所述判断故障扰动是断线故障扰动还是短路故障扰动具体是:先确定距离故障扰动点最近的测点g的所有相邻测点fy i = 1，2，...，η, η是所有与测点g相邻的测点的数目；然后，在发生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内，计算测点g的电压扰动变量极大值AUg,max以及测点g的所有相邻测点A的电压扰动变量极大值从Tf,.腿，如果对于任意的测点L不等式M都成立，则故障扰动是短路故障扰动；如果存在至少一个测点，使得Δ\11μχ χΔ/λ,_ <-&成立，则故障扰动是断线故障扰动；ε i和ε 2为设定的正数；步骤11:计算电压扰动边界圆的半径，而后结束；步骤12:计算电流扰动边界圆的半径。所述计算各相邻测点间输电线路的电阻参数采用公式:
权利要求
1.一种电网线路参数和故障扰动分析方法，其特征是所述方法包括: 步骤1:利用安装在电网中不同测点的带有GPS时标的相量测量单元测量该测点的各工频周期内的电气数据，并将测量的电气数据发送至电网控制中心； 所述电气数据为各相相电压的最大值、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； 步骤2:电网控制中心根据所述测量的电气数据，判断电网中是否发生故障扰动，如果电网中没有发生故障扰动，则执行步骤3 ;否则，执行步骤4 ； 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任意一相相电压的最大值与该工频周期内对应相的相电压的最小值的差的绝对值以及该工频周期内的任意一相相电流的最大值与该工频周期内的对应相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，执行步骤4;否则，电网中没有发生故障扰动，执行步骤3 ; 步骤3:计算各相邻测点间输电线路的电阻参数和工频电感参数，结束； 步骤4:提取每个测点各相线路的电压扰动变量和电流扰动变量； 步骤5:确定距离故障扰动点最近的测点； 所述确定距离故障扰动点最近的测点具体是，先确定每个测点的电压扰动变量的极大值，然后比较各测点电压扰动变量的极大值，找出最大的电压扰动变量极大值所在的测点，该测点即为距离故障扰动点最近的测点； 步骤6:确定故障扰动点所在的输电线路； 步骤7:判断故障扰动是否为低频振荡故障扰动，如果故障扰动为低频振荡故障扰动，则执行步骤8 ;否则，执行步骤9 ； 步骤8:确定低频振汤扰动源所在的输电线路，而后结束； 步骤9:计算故障扰动点的位置，并计算故障扰动圆形区域的圆心坐标和半径； 步骤10:判断故障扰动是断线故障扰动还是短路故障扰动；当故障扰动是短路故障扰动时，执行步骤11 ;当故障扰动是断线故障扰动时，执行步骤12 ； 所述判断故障扰动是断线故障扰动还是短路故障扰动具体是:先确定距离故障扰动点最近的测点g的所有相邻测点fi; i = 1，2，...，η,η是所有与测点g相邻的测点的数目；然后，在发生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内，计算测点g的电压扰动变量极大值AUg,max以及测点g的所有相邻测点A的电压扰动变量极大值,如果对于任意的测点fi;不等式
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述计算各相邻测点间输电线路的电阻参数采用公式:
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述确定故障扰动点所在的输电线路采用公式:
4.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述确定低频振荡扰动源所在的输电线路具体采用公式:
5.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述计算故障扰动点的位置具体是，对于直线形输电线路，采用4个相邻测点计算故障扰动点的位置，4个相邻测点分别为测点h、测点g、测点f和测点e，且测点h、测点g、测点f和测点e满足:测点g和测点f间的输电线路是故障扰动点所在的输电线路，测点h是与测点g相邻的测点，测点e是与测点f相邻的测点，并且测点h、测点g、测点f和测点e顺次布置在一条直线上，其计算公式为:
6.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述计算故障扰动点的位置具体是，对于直线形输电线路，采用2个相邻测点计算故障扰动点的位置，所述2个相邻测点为测点f和测点g且满足:测点f和测点g间的输电线路是故障扰动点所在的输电线路，其计算公式为:
7.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述计算故障扰动点的位置具体是，对于辐射形输电线路，当故障扰动点位于测点g和测点f间的输电线路时，计算故障扰动点的公式为:
8.根据权利要求1所述的方法，其特征是当故障扰动点位于测点g和测点f间的输电线路时，所述计算故障扰动圆形区域的圆心坐标和半径采用公式:
9.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述计算电压扰动边界圆的半径采用公式:
10.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述计算电流扰动边界圆的半径采用公式:
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线路参数和故障扰动的分析方法。包括测量单元测量该测点的各工频周期内的电气数据；未发生故障扰动时计算电阻参数和工频电感参数，发生故障扰动时提取测点的电压扰动变量和电流扰动变量；确定距离故障扰动点最近的测点和故障扰动点所在的输电线路；在发生低频振荡故障扰动时，确定低频振荡扰动源所在的输电线路；否则，计算故障扰动点的位置以及故障扰动圆形区域的圆心坐标和半径；在发生短路故障扰动时，计算电压扰动边界圆的半径；在发生断线故障扰动时，计算电流扰动边界圆的半径。本发明解决了电网稳定运行状态下输电线路工频参数、电网中故障扰动点位置和故障扰动区域的计算问题。
文档编号G01R31/08GK103076533SQ20121059246
公开日2013年5月1日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者董清, 颜湘武 申请人:华北电力大学(保定)