专利名称：一种电网安全稳定控制与防御的方法
一种电网安全稳定控制与防御的方法技术领域
本发明属于电力自动化技术控制领域，特别涉及经不同电压等级的联络线相连的 区域电网，在联络线路故障跳闸导致部分供电通道中断情况下的电网稳控控制技术。
背景技术：
目前由于部分区域电网的一次架构不够完善合理，其所用电力主要通过多回联络 线路从主网系统获得，供电渠道相对单一，随着经济和社会的不断发展，用户对电力的需求 也在不断增长，联络线路输送能力的大小就成为该类地区供电能力的瓶颈，目前解决该类 问题、提高输配电能力的方案一是新建区域间的联络线路，二是经过预控的措施限制潮流 的大小；针对方案一中新建线路布点困难，输电走廊受地形影响较大，费用也较高，周期较 长，短期内无法实现，方案二预控措施限制潮流的大小即限制输送电力的大小，这势必会造 成电力短缺的情况，不符合目前经济发展的需要。
正是基于此种考虑，本发明人针对此类型区域电网，提出了一种可以现场实施的 安装安全稳定控制装置的系统方案；通过实时检测现有运行的联络线路的潮流和运行情 况，一旦线路出现超额定运行能力时快速切除负荷来消除线路的过载，从而保证电网的安 全稳定运行。发明内容
本发明的主要目的解决经不同电压等级的联络线跟大区电网相连的区域电网， 在运行方式发生改变的情况下，区域间传输功率较大时，高电压等级联络线故障供电中断 后，负荷转移至低电压等级联络线，导致低电压等级联络线严重过载的问题，从而保证电网 的安全稳定运行。
为了达成上述目的，本发明的技术方案是一种电网安全稳定控制与防御方法，包括如下步骤(1)根据经不同电压等级的联络线路相连的区域电网的电网结构、负荷潮流分布情况， 分析可能存在的稳定问题；(2)根据联络线路的实际负荷潮流的大小，确定区域电网发生事故后的稳控系统方案， 并合理设置稳定控制装置主站和子站的布置点；(3)稳定控制装置主站和子站布置点确定以后组织各站稳控装置之间的通道联系，实 现各站稳控装置之间的信息交换和稳定控制措施；(4)安全稳定控制与防御主要考虑区域电网间交换功率较大时高电压等级联络线路故 障后导致剩余低电压等级联络线路过载的控制措施，控制措施主要是切除区域电网内部的 部分负荷；上述步骤(1)过载检测点主要设定在区域电网间联络线所在的变电站； 上述步骤(2)中高电压等级线路事故后低电压等级的联络线路过载的稳控系统方案 主要是根据事故后低电压等级联络线的潮流是否超过该线路的额定输送能力，若检测过载后，根据预设负荷容量切除负荷； 具体实现方式如下1)稳控装置的启动逻辑，当以下任何一条件满足后稳控装置启动 高电压等级联络线路功率突变时瞬时启动，或低电压线路过功率时延时启动，具体启 动逻辑为a)高电压等级联络线路功率绝对值负突变瞬时启动当高电压等级联络线有功功率绝 对值的负突变量大于启动门槛值，则稳控装置瞬时启动。
b)高电压等级联络线路电流负突变瞬时启动当高电压等级联络线电流的负突变 量大于启动门槛值，则稳控装置瞬时启动。
c)低电压等级线路过功率延时启动当低电压等级联络线中任意一回线受入有 功功率大于启动门槛值，且持续时间超过给定值，则稳控装置启动。
2)稳控装置的动作逻辑稳控装置启动后进入动作判断逻辑。
稳控装置启动后如果以下条件均满足a)高电压等级联络线路输送的有功功率绝对值均低于相应门槛；b)低电压等级联络线任一线输送的有功功率大于动作潮流值；c)低电压等级联络线路的有功功率方向为母线受入，即该线路为本区域的供电电源线路；d)以上状态持续时间超过相应轮动作时间定值，则稳控装置相应轮动作出口。
3)稳控装置的动作出口设置本稳控装置设有四路出口，各路出口时间独立整定。
本发明有益效果是针对一次架构不够完善合理、供电通道单一的互联区域电 网，通过事故后的快速远切负荷消除联络线路过载的措施，较预控负荷情况下的供电能力 一定程度上有了很大提高，同时较架设联络线路的方案节省了大量资金，在较短的时间内 有明显的收益，保证了电网的安全稳定运行是有很大意义的。
图1是区域电网互联结构示意图；图2各变电所站内各装置通信联络示意图 图3是士林变、莫梁变、花城变子站稳控主站配置图 图4是湖州电网稳控系统通道组织图。
具体实施方式
以湖州区域电网为例，本发明提供电网安全稳定控制与防御系统技术方案，包括 如下步骤(1)根据经不同电压等级的联络线相连的区域电网的电网结构、负荷潮流分布情况，分 析可能存在的稳定问题；湖州区域电网与浙江主网间的电气联系相对较弱，主要通过4回线路与主系统联系， 分别是500kV王店 含山双回线路、220kV瓶窑 莫梁单回线路(瓶莫2238)、220kV瓶窑 士林单回线路(瓶林对44)。在上述4回线路中，500kV王店 含山双回线路为同塔双回架 设，全程长度约38公里。若发生王店 含山同塔双回故障，则该500kV通道输送的功率将 全部转移至瓶莫2238、瓶林M44两回220kV线路，容易造成该两回线路连锁跳闸，从而导致 湖州地区局部电网稳定破坏事故。上述问题属于500kV/220kV弱电磁环网导致的热稳定问题。
(2)根据联络线路的实际潮流的大小，确定事故后的稳控系统方案，并合理设置稳 定控制装置主站和子站的布置点；为解决湖州电网存在的上述弱电磁环网稳定问题，将负荷检测点主要设定在500kV含 山变、220kV 士林变、220kV莫梁变、220kV花城变。
(3)稳定控制装置主站和子站布置点确定以后组织各站稳控装置之间的通道联 系，实现各站稳控装置之间的信息交换和稳定控制措施；确定了负荷检测点以后根据现场实际的通道连接情况进行通道的布置，经过各种方案 的论证，湖州电网安全稳定控制系统决定采用主从模式，在500kV含山变配置系统主站，在 220kV 士林变、莫梁变、花城变配置系统子站，系统主站与子站之间通过专用通道交换信息。 所有的主站和子站均采用双重化配置，第一套采用2M复用通道，第二套采用专用光纤。含 山侧装置作为系统主站，负责收集子站信息、进行逻辑判断、发出动作指令等。士林、莫梁、 花城侧的装置作为系统子站，负责信息采集及上送、接受并执行主站命令。
4)湖州电网安全稳定控制系统策略逻辑 )湖州稳控系统控制含山主站策略1.1)过载告警条件当瓶莫2238或瓶林M44任一线湖州地区受入功率超过告警定值，且延续时间 超过告警时间定值，则含山主站装置发出过功率告警。
1.2)过载启动条件含山主站装置在500kV线路功率突变时瞬时启动，或220kV线路过功率时延时启动，具 体启动逻辑为a) 500kV线路功率绝对值负突变瞬时启动当500kV王含M35或含店M46有功功率 绝对值的负突变量大于启动门槛值，则装置瞬时启动。
b) 500kV线路电流突变瞬时启动当500kV王含M35或含店M46线路电流突变 量大于启动门槛值，则装置瞬时启动。
c)220kV线路过功率延时启动当瓶莫2238、瓶林M44双线中任意一回线受入有 功功率大于启动门槛值，且持续时间超过给定值，则装置启动。
以上三种启动逻辑为“或”的关系。
含山主站装置在自身启动的同时，向士林变、莫梁变、花城子站连续发出启动命 令，直到含山装置整组复归。
1.3)过载动作条件含山主站装置启动后进入动作判断逻辑。
装置启动后如果以下条件均满足i )王含M35、含店M36输送的有功功率绝对值均低于相应门槛； )且瓶莫2238或瓶林Μ44线任一线输送的有功功率大于动作潮流值，iii)且瓶莫2238或瓶林M44线有功功率方向为母线受入iv)且以上状态持续时间超过相应轮动作时间定值，则装置相应轮动作出口。
当瓶莫2238或瓶林M44线任一线输送的有功功率绝对值小于动作门槛值时，动 作元件返回。
1.4)湖州稳控系统动作出口设置本控制系统设有四路出口，各路出口时间独立整定。
第一路出口切除220kV花城 含山双线，且向花城变发送负荷转供命令。
第二路出口时向士林变发送联切负荷命令。
第三路出口时向莫梁变发送联切负荷命令。
第四路出口时切除220kV含山 大德双线。
1.5)过载复归含山主站装置整组复归的同时停止向士林、莫梁、花城子站发送启动命令。
)湖州稳控系统控制子站策略莫梁/士林/花城控制子站主要实现以下功能1)负责采集相应220kv线路的电流、电压值，并向含山主站发送信息；2)当收到含山主站发出的启动命令时，子站应及时启动；3)子站启动后，将处于待命状态，检测并执行主站发出的动作命令，若收到主站发出的 动作命令后将执行相应的动作。
4)子站在未收到主站启动命令后，延时复归。
综上所述，本发明提出的电网安全稳定控制系统和防御系统方案，重点在于若电 磁环网联系的区域电网之间，在运行方式发生改变的情况下，区域间传输功率较大时，高电 压等级联络线故障供电中断后，导致低电压等级联络线过载后的稳定控制的和防御系统方 案；以上仅为本发明例示，不能以此限定其保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在 技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
权利要求
1.一种电网安全稳定控制与防御方法，其特征在于包括如下步骤(1)根据经不同电压等级的联络线路相连的区域电网的电网结构、负荷潮流分布情况， 分析可能存在的稳定问题；(2)根据联络线路的实际负荷潮流的大小，确定区域电网发生事故后的稳控系统方案， 并合理设置稳定控制装置主站和子站的布置点；(3)稳定控制装置主站和子站布置点确定以后组织各站稳控装置之间的通道联系，实 现各站稳控装置之间的信息交换和稳定控制措施；(4)安全稳定控制与防御主要考虑区域电网间交换功率较大时高电压等级联络线路故 障后导致剩余低电压等级联络线路过载的控制措施，控制措施主要是切除区域电网内部的 部分负荷；上述步骤(1)过载检测点主要设定在区域电网间联络线所在的变电站；上述步骤(2)中高电压等级线路事故后低电压等级的联络线路过载的稳控系统方案 主要是根据事故后低电压等级联络线的潮流是否超过该线路的额定输送能力，若检测过载 后，根据预设负荷容量切除负荷。
2.如权利要求1所述的电网安全稳定控制与防御方法，其特征在于经不同电压等级的 联络线相连的区域电网，区域电网之间经过不同电压等级的联络线路进行联网。
3.如权利要求2所述的电网安全稳定控制与防御方法，其特征在于事故后的过载情况 下，高电压等级联络的事故后导致低电压等级的联络线路过载。
4.如权利要求2所述的电网安全稳定控制与防御方法，其特征在于当区域电网经联络 线联网运行时，其中一回或多回联络线路故障跳闸后，负荷转移到剩余运行联络线，根据故 障后的潮流与联络线路的额定输送能力确定切负荷大小。
5.如权利要求2所述的电网安全稳定控制与防御方法，其特征在于根据区域电网内部 负荷分布情况合理设置切除负荷的变电站。
6.如权利要求3所述的电网安全稳定控制与防御方法，其特征在于稳控装置之间的通 道联系，其特征是稳控装置的布置点确定通道联系，主要包括2M专用光纤直连和2M复用通 道相连。
7.如权利要求4所述的电网安全稳定控制与防御方法，其特征在于稳定控制的切负荷 措施是根据联络线的额定输送能力为基准，切除超过运行联络线路额定输送能力的负荷， 保证联络线路安全稳定的运行。
8.如权利要求2所述的电网安全稳定控制与防御方法，其特征在于方法如下1)稳控装 置的启动逻辑，当以下任何一条件满足后稳控装置启动高电压等级联络线路功率突变时 瞬时启动，或低电压线路过功率时延时启动，具体启动逻辑为a)高电压等级联络线路功率绝对值负突变瞬时启动当高电压等级联络线有功功率绝 对值的负突变量大于启动门槛值，则稳控装置瞬时启动；b)高电压等级联络线路电流负突变瞬时启动当高电压等级联络线电流的负突变量大 于启动门槛值，则稳控装置瞬时启动；c)低电压等级线路过功率延时启动当低电压等级联络线中任意一回线受入有功功 率大于启动门槛值，且持续时间超过给定值，则稳控装置启动；2)稳控装置的动作逻辑稳控装置启动后进入动作判断逻辑； 稳控装置启动后如果以下条件均满足a)高电压等级联络线路输送的有功功率绝对值均低于相应门槛；b)低电压等级联络线任一线输送的有功功率大于动作潮流值；c)低电压等级联络线路的有功功率方向为母线受入，即该线路为本区域的供电电源线d)以上状态持续时间超过相应轮动作时间定值，则稳控装置相应轮动作出口 ；3)稳控装置的动作出口设置本稳控装置设有四路出口，各路出口时间独立整定。
全文摘要
一种电网安全稳定控制与防御方法，包括如下步骤1)根据经不同电压等级的联络线路相连的区域电网的电网结构、负荷潮流分布情况，分析可能存在的稳定问题；2)根据联络线路的实际负荷潮流的大小，确定区域电网发生事故后的稳控系统方案，并合理设置稳定控制装置主站和子站的布置点；3)稳定控制装置主站和子站布置点确定以后组织各站稳控装置之间的通道联系，实现各站稳控装置之间的信息交换和稳定控制措施；4)安全稳定控制与防御主要考虑区域电网间交换功率较大时高电压等级联络线路故障后导致剩余低电压等级联络线路过载的控制措施，控制措施是切除区域电网内部的部分负荷；此方法采取快速切除负荷、热备联络线路措施，保证电网安全稳控运行。
文档编号H02H7/28GK102035193SQ20101059865
公开日2011年4月27日 申请日期2010年12月21日 优先权日2010年12月21日
发明者任祖怡, 倪秋龙, 吴鸣鸣, 唐明, 夏尚学, 徐柯, 方天宇, 朱炳铨, 王函韵 申请人:南京南瑞继保电气有限公司, 浙江电力调度通信中心, 湖州电力局调度所