本发明涉及电力系统失步振荡技术领域，具体涉及一种基于最小测量阻抗的失步振荡中心位置定位方法。
背景技术
电力系统在遭遇多重严重故障时可能失去同步，形成两个或两个以上异步运行的子系统，子系统之间存在失步振荡断面，失步振荡断面的两侧电压相位差从初始值逐步增加并超过180度，然后在0度到360度区间内周期性变化，在任意时刻，失步断面联络线上总有一点的电压幅值相对于其他点最低，该点即称为失步振荡中心。
以两机群失步振荡为例，失步振荡中心一侧的同调机群频率高于平均频率，另外一侧同调机群的频率低于平均频率，若假设两侧等值机组的电势近似相等，那么失步振荡中心的位置在系统阻抗的中点附近。在实际失步振荡过程中，振荡中心两侧系统的等值电势并不完全相等，两侧等值电势幅值的不等会造成振荡中心随两侧电势角度差的变化而移动。因此，精确测定失步振荡中心所在位置，并分析在不同失步振荡周期中，失步振荡中心位置的变化趋势，对揭示所研究电网的失步特性，并制定合理有效的失步控制措施，具有十分重要的指导意义。
目前，现有技术中普遍采用的失步振荡中心位置定位方法，主要有以下几种：(1)母线电压最低点搜索方法；(2)
技术实现要素：
本发明的目的是克服现有技术中失步振荡中心位置的定位方法，易受到振荡过程中电网潮流异常波动和控制设备无序动作等因素的干扰，影响判断结果的准确性，且判断结果精确度低的问题。本发明的基于最小测量阻抗的失步振荡中心位置定位方法，根据不同观测点最小测量阻抗大小和方向，精确定位失步振荡中心位置，采用最小测量阻抗作为判断依据，提高了对电网运行方式变化的适应性，以及克服失步振荡过程中潮流大幅波动和控制设备无序动作的抗干扰性，具有良好的应用前景。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种基于最小测量阻抗的失步振荡中心位置定位方法，包括以下步骤，
步骤(a)，根据电网的网架结构，在电网的联络线路以及下属若干级线路的两侧均设置观测点；
步骤(b)，计算各观测点的在失步振荡周期内的最小测量阻抗；
步骤(c)，根据各观测点的在失步振荡周期内的最小测量阻抗，确定失步振荡中心所在的线路；
步骤(d)，根据定失步振荡中心所在的线路，定位失步振荡中心位置。
前述的基于最小测量阻抗的失步振荡中心位置定位方法，步骤(a)，所述下属若干级线路，取1-4级的电网联络线路的下属线路。
前述的基于最小测量阻抗的失步振荡中心位置定位方法，步骤(b)，计算各观测点的在失步振荡周期内的最小测量阻抗，包括以下步骤，
(b1)，在每一个观测点，设定母线指向线路为参考正方向，利用测量电压与测量电流的比值，计算出该观测点的测量阻抗；
(b2)，当电网发生失步振荡时，在阻抗平面上绘制出该观测点的测量阻抗随时间变化的轨迹曲线，并在一个失步振荡周期内，搜索出测量阻抗轨迹与阻抗平面原点距离最近的失步振荡阻抗点；
(b3)，计算从阻抗平面原点指向该失步振荡阻抗点所形成的阻抗向量，作为该观测点在此失步振荡周期内的最小测量阻抗；
(b4)，重复(b1)-(b3)，计算各观测点的在失步振荡周期内的最小测量阻抗。
前述的基于最小测量阻抗的失步振荡中心位置定位方法，步骤(c)，根据各观测点的在失步振荡周期内的最小测量阻抗，确定失步振荡中心所在的线路，包括以下步骤，
(c1)在阻抗平面上绘制各观测点的最小测量阻抗对应的向量；
(c2)判断各最小测量阻抗对应的向量方向，若最小测量阻抗对应的向量位于i、iv象限时，该向量的方向为正；当最小测量阻抗对应的向量位于ii、iii象限时，该向量的方向为负；
(c3)，根据各最小测量阻抗对应的向量方向，确定失步振荡中心所在的线路，当且仅当某一条线路两侧的观测点的最小测量阻抗的对应的向量方向均为正时，失步振荡中心位于该条线路上；
(c4)，校验失步振荡中心，若其他的观测点的最小测量阻抗的方向为正时，表示失步振荡中心位置位于对应的观测点的参考正方向，即母线指向线路的方向；若其他的观测点的最小测量阻抗方向为负时，表示失步振荡中心位置位于观测点的参考负方向，即线路指向母线的方向，以此校验依据，校验确定失步振荡中心所在线路是否准确。
前述的基于最小测量阻抗的失步振荡中心位置定位方法，步骤(d)，根据定失步振荡中心所在的线路，定位失步振荡中心位置，包括以下步骤，
(d1)，计算失步振荡中心所在的线路两侧观测点的最小测量阻抗值与线路实际阻抗值的百分比值；
(d2)，每侧的百分比值表明失步振荡中心位置相对于线路该侧端点的精确位置，最终完成对失步振荡中心位置的定量测距。
前述的基于最小测量阻抗的失步振荡中心位置定位方法，(d1)，根据失步振荡中心所在的线路两侧百分比值之和在100±5％误差范围内，校验百分比值结果的准确性。
本发明的有益效果是：本发明的基于最小测量阻抗的失步振荡中心位置定位方法，不同观测点最小测量阻抗大小和方向，精确定位失步振荡中心位置，相比于现有的方法，可以定量的给出失步振荡中心的具体位置，以及描述不同失步振荡周期中振荡中心位置的变化过程；采用最小测量阻抗作为判断依据，提高了对电网运行方式变化的适应性，以及克服失步振荡过程中潮流大幅波动和控制设备无序动作的抗干扰性；可应用于电力系统仿真分析，深刻揭示电网的失步振荡特性；可应用于失步解列装置或失步解列系统的配置研究和定值整定，制定合理的布点和整定方案；可应用于失步解列装置或失步解列系统对失步振荡中心位置的计算，并追踪振荡中心的漂移，确保解列控制措施的正确性，降低误动和拒动的风险，具有良好的应用前景。
附图说明
图1是本发明的基于最小测量阻抗的失步振荡中心位置定位方法的流程图；
图2是本发明一实施例的电网网架结构的观测点设置的示意图；
图3是本发明一实施例不同观测点在一个失步振荡周期内的最小测量阻抗的示意图；
图4是本发明一实施例最小测量阻抗与失步振荡周期关系的示意图；
图5是本发明一实施例根据不同观测点最小测量阻抗方向定位失步振荡中心的示意图；
图6是本发明的一实施例根据最小测量阻抗值精确定位失步振荡中心位置的示意图。
具体实施方式
下面将结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。
如图1所示，本发明的基于最小测量阻抗的失步振荡中心位置定位方法，包括以下步骤，
步骤(a)，根据电网的网架结构，在电网的联络线路以及下属若干级线路的两侧均设置观测点，这里可取1-4级的电网联络线路的下属线路；
步骤(b)，计算各观测点的在失步振荡周期内的最小测量阻抗，包括以下步骤，
(b1)，在每一个观测点，设定母线指向线路为参考正方向，利用测量电压与测量电流的比值，计算出该观测点的测量阻抗；
(b2)，当电网发生失步振荡时，在阻抗平面上绘制出该观测点的测量阻抗随时间变化的轨迹曲线，并在一个失步振荡周期内，搜索出测量阻抗轨迹与阻抗平面原点距离最近的失步振荡阻抗点；
(b3)，计算从阻抗平面原点指向该失步振荡阻抗点所形成的阻抗向量，作为该观测点在此失步振荡周期内的最小测量阻抗；
(b4)，重复(b1)-(b3)，计算各观测点的在失步振荡周期内的最小测量阻抗；
步骤(c)，根据各观测点的在失步振荡周期内的最小测量阻抗，确定失步振荡中心所在的线路，包括以下步骤，
(c1)在阻抗平面上绘制各观测点的最小测量阻抗对应的向量；
(c2)判断各最小测量阻抗对应的向量方向，若最小测量阻抗对应的向量位于i、iv象限时，该向量的方向为正；当最小测量阻抗对应的向量位于ii、iii象限时，该向量的方向为负；
(c3)，根据各最小测量阻抗对应的向量方向，确定失步振荡中心所在的线路，当且仅当某一条线路两侧的观测点的最小测量阻抗的对应的向量方向均为正时，失步振荡中心位于该条线路上；
(c4)，校验失步振荡中心，若其他的观测点的最小测量阻抗的方向为正时，表示失步振荡中心位置位于对应的观测点的参考正方向，即母线指向线路的方向；若其他的观测点的最小测量阻抗方向为负时，表示失步振荡中心位置位于观测点的参考负方向，即线路指向母线的方向，以此校验依据，校验确定失步振荡中心所在线路是否准确；
步骤(d)，根据定失步振荡中心所在的线路，定位失步振荡中心位置，包括以下步骤，
(d1)，计算失步振荡中心所在的线路两侧观测点的最小测量阻抗值与线路实际阻抗值的百分比值，这里可以根据失步振荡中心所在的线路两侧百分比值之和在100±5％误差范围内，校验百分比值结果的准确性；
(d2)，每侧的百分比值表明失步振荡中心位置相对于线路该侧端点的精确位置，最终完成对失步振荡中心位置的定量测距。
下面根据本发明的基于最小测量阻抗的失步振荡中心位置定位方法，介绍一具体实施方式，
(1)观测点的设置
在电网联络线路及下属几级线路的两侧设置观测点，外扩级数一般可取1至4级，根据电网的网架结构可以选择向两侧或一侧(左或右侧)扩展，如图2所示的电网为例，电网联络断面由两条联络线路组成，选择向左侧外扩2至3级，在线路两侧设置观测点，如图2所示；
(2)最小测量阻抗计算
以母线指向线路为参考正方向，计算各观测点的测量阻抗，其的向量为
(3)确定失步振荡中心所在线路
最小测量阻抗是阻抗平面上的向量，根据其角度，判断最小测量阻抗的正负：
(3.1)最小测量阻抗方向为正
若最小测量阻抗对应的向量位于阻抗平面i、iv象限，则最小测量阻抗方向为正，以“+”表示；当最小测量阻抗方向为正时，表示失步振荡中心位置位于观测点的参考正方向，即母线指向线路的方向；
(3.2)最小测量阻抗方向为负
若最小测量阻抗对应的向量位于阻抗平面ii、iii象限，则最小测量阻抗方向为负，以“－”表示，当最小测量阻抗方向为负时，表示失步振荡中心位置位于观测点的参考负方向，即线路指向母线的方向；
当失步振荡中心落在电网联络断面上时，图1中各个观测点测量到的最小阻抗的方向，如图5所示，通过不同观测点在同一失步振荡周期内最小测量阻抗方向的比较，可以明确失步振荡中心的位置位于某一条线路上，或某几条线路组成的联络断面上，当且仅当某一条线路两侧观测点的最小测量阻抗的方向均为正时，失步振荡中心位于该线路上，且同侧同向观测点的最小测量阻抗方向必须具有一致性，以图5为例，观测点5和6的方向均为正，且观测点1和3的方向均为正、观测点2和4的方向均为负，这种情况下能够确定失步振荡中心位于线路eh上，同理可以判断出失步振荡中心也位于线路gi上；
(4)定位失步振荡中心位置
最小测量阻抗的大小反映了观测点相对于失步振荡中心电气距离的远近，当观测点位于失步振荡中心所在线路两侧时，最小测量阻抗值与线路实际阻抗值的百分比值，即给出了失步振荡中心在该线路上的精确位置。如图6所示，以线路eh和观测点5、6为例，将观测点5的最小测量阻抗值|zmine|除以线路eh实际阻抗值|zeh|，得到百分比a％，a％＝|zmine|/|zeh|，表明了失步振荡中心到线路eh的e侧的距离为线路全长的a％；同理，将观测点5的最小测量阻抗值|zminh|除以线路eh实际阻抗值|zeh|，得到百分比b％，b％＝|zminh|/|zeh|，表明了失步振荡中心到线路eh的h侧的距离为线路全长的b％；若a％与b％之和在100±5％误差范围内，即a％+b％≈100％，则可以确认计算结果的准确性，通过的分析计算，即给出了失步振荡中心在线路eh上的具体位置，完成了对失步振荡中心的精确定位。
综上所述，本发明的基于最小测量阻抗的失步振荡中心位置定位方法，不同观测点最小测量阻抗大小和方向，精确定位失步振荡中心位置，相比于现有的方法，可以定量的给出失步振荡中心的具体位置，以及描述不同失步振荡周期中振荡中心位置的变化过程；采用最小测量阻抗作为判断依据，提高了对电网运行方式变化的适应性，以及克服失步振荡过程中潮流大幅波动和控制设备无序动作的抗干扰性；可应用于电力系统仿真分析，深刻揭示电网的失步振荡特性；可应用于失步解列装置或失步解列系统的配置研究和定值整定，制定合理的布点和整定方案；可应用于失步解列装置或失步解列系统对失步振荡中心位置的计算，并追踪振荡中心的漂移，确保解列控制措施的正确性，降低误动和拒动的风险，具有良好的应用前景。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。