一种判断配置失步解列装置必要性的方法及装置与流程

本申请涉及电力系统领域，具体而言，涉及一种判断配置失步解列装置必要性的方法及装置。

背景技术：

近年来，国内外电厂大停电事故频发，由事故分析可知，随着电网互联规模的扩大，局部扰动可能通过联络线扩散至整个电网，严重危害电网的安全稳定。当电厂中电力系统出现失步时，防止事故扩大造成全网崩溃的最基本方法是从失步断面(振荡中心)将失步系统解列。因此，失步解列作为防止系统崩溃的最后一道防线，对于消除电力系统异步振荡、防止大停电事故具有重要意义。但如果失步解列装置不当，会有装置误动或拒动的风险，造成更大危害。

有鉴于此，如何确定电厂出口线路是否有必要配置失步解列装置，是目前需要解决的问题。

技术实现要素：

本申请的目的在于提供一种判断配置失步解列装置必要性的方法及装置。

第一方面，本申请提供一种判断配置失步解列装置必要性的方法，所述方法包括：

获取待检测电厂的运行方式，其中，运行方式包括正常运行方式和检修方式；

根据所述待检测电厂的正常运行方式和检修方式，得到该电厂存在的故障类型，其中，所述故障类型包括n-1故障、n-2故障及极端故障；

将所述故障类型引入到所述待检测电厂中进行暂态稳定破坏检测；

在检测到所述待检测电厂的失步振荡中心在所述待检测电厂的出口线路，根据所述运行方式和故障类型，判断是否有必要配置失步解列装置。

可选地，所述根据所述运行方式和故障类型，判断是否有必要配置失步解列装置，包括：

若所述待检测电厂的运行方式为正常运行方式，且故障类型为n-1故障或n-2故障，则判定所述待检测电厂必须配置失步解列装置；

若所述待检测电厂的运行方式为检修方式，且故障类型为n-2，则判定所述待检测电厂可配置失步解列装置；

若所述待检测电厂的故障类型为极端故障，则判定所述待检测电厂不必配置失步解列装置。

可选地，在所述若所述待检测电厂的运行方式为正常运行方式，且故障类型为n-1故障或n-2故障，则判定所述待检测电厂必须配置失步解列装置之后，所述方法还包括：

检测所述待检测电厂在配置所述失步解列装置之后是否会引发其他线路的异步振荡，若是，则所述待检测电厂的不必配置失步解列装置。

可选地，所述在检测到所述待检测电厂的失步振荡中心在所述待检测电厂的出口线路，包括：

根据公式：

计算得到所述待检测电厂的失步振荡中心落在所述出口线路时，所述出口线路的最短距离；

其中，lm是所述待检测电厂的失步振荡中心落在所述出口线路时，所述出口线路的最短距离，lk是每公里线路的电抗值，xg是发电机的电抗，xt是升压变压器的电抗，n是发电机台数，us是系统侧额定电压幅值，ik是短路电流幅值。

可选地，所述判断所述待检测电厂的失步振荡中心是否在所述出口线路，还包括：

若所述出口线路长度大于所述待检测电厂的失步振荡中心落在所述出口线路，所述出口线路的最短距离，则根据公式：

计算得出振荡中心的振荡范围，其中，f(δ)是振荡中心电抗占系统总电抗比例，xl是出口线路的电抗，xs是系统等值电抗，ke是发电机电动势与系统等值点电动势的比值，δ是发电机功角差。

第二方面，本申请提供一种判断配置失步解列装置必要性的装置，所述装置包括：

获取模块，用于获取待检测电厂的运行方式，其中，运行方式包括正常运行方式和检修方式；

还用于根据所述待检测电厂的正常运行方式和检修方式，得到该电厂存在的故障类型，其中，所述故障类型包括n-1故障、n-2故障及极端故障；

引入模块，用于将所述故障类型引入到所述待检测电厂中进行暂态稳定破坏检测；

判断模块，用于在检测到所述待检测电厂的失步振荡中心在所述待检测电厂的出口线路，根据所述运行方式和故障类型，判断是否有必要配置失步解列装置。

可选地，所述判断模块具体用于：

若所述待检测电厂的运行方式为正常运行方式，且故障类型为n-1故障或n-2故障，则判定所述待检测电厂必须配置失步解列装置；

若所述待检测电厂的运行方式为检修方式，且故障类型为n-2，则判定所述待检测电厂可配置失步解列装置；

若所述待检测电厂的故障类型为极端故障，则判定所述待检测电厂不必配置失步解列装置。

可选地，所述装置还还包括：

检测模块，用于检测所述待检测电厂在配置所述失步解列装置之后是否会引发其他线路的异步振荡，若是，则所述待检测电厂的不必配置失步解列装置。

可选地，所述判断模块具体还用于：

根据公式：

计算得到所述待检测电厂的失步振荡中心落在所述出口线路时，所述出口线路的最短距离；

其中，lm是所述待检测电厂的失步振荡中心落在所述出口线路时，所述出口线路的最短距离，lk是每公里线路的电抗值，xg是发电机的电抗，xt是升压变压器的电抗，n是发电机台数，us是系统侧额定电压幅值，ik是短路电流幅值。

可选地，所述判断模块具体还用于：

若所述出口线路长度大于所述待检测电厂的失步振荡中心落在所述出口线路，所述出口线路的最短距离，则根据公式：

计算得出振荡中心的振荡范围，其中，f(δ)是振荡中心电抗占系统总电抗比例，xl是出口线路的电抗，xs是系统等值电抗，ke是发电机电动势与系统等值点电动势的比值，δ是发电机功角差。

相比现有技术，本申请提供的有益效果包括：本申请提供一种判断配置失步解列装置必要性的方法及装置，所述方法包括：获取待检测电厂的运行方式，其中，运行方式包括正常运行方式和检修方式；根据所述待检测电厂的正常运行方式和检修方式，得到该电厂存在的故障类型，其中，所述故障类型包括n-1故障、n-2故障及极端故障；将所述故障类型引入到所述待检测电厂中进行暂态稳定破坏检测；在检测到所述待检测电厂的失步振荡中心在所述待检测电厂的出口线路，根据所述运行方式和故障类型，判断是否有必要配置失步解列装置。采用本申请的方法对电厂是否需要配置失步解列装置进行判断，可以避免因配置不当造成的严重的后果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的判断配置失步解列装置必要性的方法步骤的流程示意框图；

图2为图1步骤s204的子步骤示意框图；

图3为本申请实施例提供的不同短路容量下振荡中心落在出口线路上所需的长度与电厂机组容量的关系示意图；

请参照图4，图4为在正常运行方式下塔雁线塔山侧三相短路塔山电厂5011开关单相拒动发电机功角曲线示意图；

图5为本申请实施例提供的正常运行方式下塔雁线塔山侧三相短路塔山电厂5011开关单相拒动母线正序电压示意图；

图6本申请实施例提供的正常运行方式下塔雁线塔山侧三相短路塔山电厂5011开关单相拒动线路有功功率示意图；

图7为本申请实施例提供的正常运行方式下其他故障下异步振荡的振荡中心漂移范围的示意图表；

图8为本申请实施例提供的检修方式下塔山电厂发生异步振荡时的振荡中心位置的示意图表；

图9为本申请实施例提供的解列装置误动塔山发电机组功角曲线示意图；

图10为本申请实施例提供的解列装置误动神泉母线电压示意图；

图11为本申请实施例提供的解列装置误动大同-雁同线路有功功率示意图；

图12为本申请实施例提供的一种判断配置失步解列装置必要性的装置示意图。

图标：110-判断配置失步解列装置必要性的装置；1101-获取模块；1102-引入模块；1103-判断模块；1104-检测模块。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面结合附图，对本申请的具体实施方式进行详细说明。

请参照图1，图1为本申请实施例提供的判断配置失步解列装置必要性的方法步骤的流程示意框图。本申请提供一种判断配置失步解列装置必要性的方法，所述方法包括：

步骤s201，获取待检测电厂的运行方式，其中，运行方式包括正常运行方式和检修方式。

步骤s202，根据所述待检测电厂的正常运行方式和检修方式，得到该电厂存在的故障类型，其中，所述故障类型包括n-1故障、n-2故障及极端故障。

在本实施例中，n-2故障可以包括母线n-2故障、线路三相短路n-2故障和线路相间短路n-2故障。极端故障可以包括三相短路单相拒动故障、三相短路延时切除故障和双回线异名相间短路故障。在其他实施例中，故障类型还可以包括其他故障。

步骤s203，将所述故障类型引入到所述待检测电厂中进行暂态稳定破坏检测。

在本实施例中，进行暂态稳定破坏检测可以是在检测的过程中不会对电网的安全造成危害的过程。

步骤s204，在检测到所述待检测电厂的失步振荡中心在所述待检测电厂的出口线路，根据所述运行方式和故障类型，判断是否有必要配置失步解列装置。

请参照图2，图2为图1步骤s204的子步骤示意框图。在本实施例中，步骤s204还包括子步骤s2041、子步骤s2042及子步骤s2043：

若所述待检测电厂的运行方式为正常运行方式，且故障类型为n-1故障或n-2故障，则执行步骤s2041，判定所述待检测电厂必须配置失步解列装置。

若所述待检测电厂的运行方式为检修方式，且故障类型为n-2，则执行步骤s2042，判定所述待检测电厂可配置失步解列装置。

在本实施例中，当出现待检测电厂的运行方式为检修方式，且故障类型为n-2时，可以建议待检测电厂进行失步解列装置的配置，但不是必须的。

若所述待检测电厂的故障类型为极端故障，则执行步骤s2043，判定所述待检测电厂不必配置失步解列装置。

进一步地，所述方法还包括：

检测所述待检测电厂在配置所述失步解列装置之后是否会引发其他线路的异步振荡，若是，则所述待检测电厂的不必配置失步解列装置。

在本实施例中，若待检测电厂配置了失步解列装置，那么会因装置误动对其他线路造成影响，而当其他线路被装置误动影响至发生异步振荡时，此时待检测电厂可以不配置失步解列装置，以免造成更大影响。

进一步地，所述在检测到所述待检测电厂的失步振荡中心在所述待检测电厂的出口线路，包括：

根据公式：

计算得到所述待检测电厂的失步振荡中心落在所述出口线路时，所述出口线路的最短距离；

其中，lm是所述待检测电厂的失步振荡中心落在所述出口线路时，所述出口线路的最短距离，lk是每公里线路的电抗值，xg是发电机的电抗，xt是升压变压器的电抗，n是发电机台数，us是系统侧额定电压幅值，ik是短路电流幅值。

请参照图3，图3为本申请实施例提供的不同短路容量下振荡中心落在出口线路上所需的长度与电厂机组容量的关系示意图。在本实施例中，可以设置不同电厂开机台数(每台额定输出功率可以是600mw)，确定对应方式下振荡中心落在电厂出口线路上时线路所需的长度。在500kv系统中，其短路电流可以为20ka～50ka，短路容量可以为18000mva～45000mva，则系统等效阻抗值为(0.002～0.0055)。不同短路容量下电厂机组容量与振荡中心在线路上时最小长度的关系如图3所示。由图3可知随着短路容量的减小，机组容量的增大，线路所需长度逐渐减小，振荡中心逐渐向系统侧靠近。当在四台电机投运情况下，线路所需最小长度为100km。

进一步地，所述判断所述待检测电厂的失步振荡中心是否在所述出口线路，还包括：

若所述出口线路长度大于所述待检测电厂的失步振荡中心落在所述出口线路，所述出口线路的最短距离，则根据公式：

计算得出振荡中心的振荡范围，其中，f(δ)是振荡中心电抗占系统总电抗比例，xl是出口线路的电抗，xs是系统等值电抗，ke是发电机电动势与系统等值点电动势的比值，δ是发电机功角差。

在本实施例中，可以取ke＝1.1。在这种情况下计算可得f(δ)的范围为(0.7107,0.7480)，即发电机功角差为35.7°～38.4°或141.6°～144.3°时，振荡中心才位于电厂出口线路上。

在本实施例中，可以设定在正常运行方式及检修方式下可能引起塔山电厂发电机组失稳的故障形式为：山西电网n-1故障，n-2故障，塔山电厂母线故障，塔山电厂三级断面内塔山-雁同，大同-雁同，明海-雁同，平城-雁同，神开-雁同线路的双回线异名相间短路故障，三相短路单相拒动故障，三相短路延迟切除故障及其他故障。

在本实施例中，发生山西电网三相短路n-1故障，相间短路n-2故障，双回线异名相间短路故障不会引起塔山电厂发电机组异步振荡。大同-雁同线大同侧三相短路n-2故障会引起大同电厂发电机组异步振荡，但塔山发电机组没有失稳。正常运行方式下能引起塔山电厂发电机组失稳的典型故障为三相短路单相拒动故障及三相短路延时切除故障。

请参照图4，图4为在正常运行方式下塔雁线塔山侧三相短路塔山电厂5011开关单相拒动发电机功角曲线示意图。在本实施例中，参考机可以是“津盘山g120.0”。山西电网可以包括山西北部电网(塔山，雁同，明海，大同，恒北，神开)、山西中部电网(侯村，福瑞，武乡，晋中)及山西南部电网(风陵渡，兴能，海会，久安，霍二，晋城)。当塔雁线塔山侧发生三相短路故障，塔山电厂5011开关拒动，故障切除塔雁i线。故障造成塔山电厂发电机组功角失稳，与系统形成异步振荡，引发了近区电厂(大同和恒北电厂)的功角失稳；故障造成塔山电厂母线电压失稳，引起了山西北部电网母线电压失稳(以塔山和神开母线电压表示)和山西中部电网部分母线的低频振荡(以福瑞母线电压表示)，且越靠近振荡中心母线电压越低；故障造成塔雁线另一回路有功功率失稳，同时引发了山西北部和中部电网500kv线路的有功失稳(以明海-雁同线路和侯村-福瑞线路表示)；山西南部电网(以兴能，风陵渡，海会，久安，霍二，晋城表示)基本不受此故障的影响。

请参照图5，图5为本申请实施例提供的正常运行方式下塔雁线塔山侧三相短路塔山电厂5011开关单相拒动母线正序电压示意图。塔山电厂母线电压失稳，山西北部电网母线电压失稳，山西中部电网部分母线电压存在低频振荡，且越靠近振荡中心母线电压越低。在本实施例中，神开、福瑞、海会及久安到塔山电厂的地理距离依次递增，其受到塔山电厂故障的影响递减，越靠近塔山电厂，受到故障的影响就越大。

请参照图6，图6为本申请实施例提供的正常运行方式下塔雁线塔山侧三相短路塔山电厂5011开关单相拒动线路有功功率示意图。在本实施例中，参考机可以是“津盘山g120.0”。塔雁线另一回路有功功率失稳，山西电网北部500kv线路与中部部分500kv线路有功失稳。在本实施例中，塔山-雁同、明海-雁同、侯村-福瑞、霍二-普中及海会-晋城靠近塔山电厂的地理距离依次递增，其受到塔山电厂故障的影响递减，越靠近塔山电厂，受到故障的影响就越大。

在本实施例中，故障切除塔雁i线，塔山电厂通过塔雁ii线接入500kv系统，塔山电厂4台发电机组和变压器的总电抗值为：0.1456；塔山电厂500kv送出线路故障下为单回线路，线路电抗为：0.0054；塔山电厂接入500kv雁同站系统等效电抗值为0.0239。因此，塔雁线塔山侧三相短路单相拒动故障时，振荡中心的电抗值为0.0787～0.0962，振荡中心在发电机与升压变压器之间漂移。

请参照图7，图7为本申请实施例提供的正常运行方式下其他故障下异步振荡的振荡中心漂移范围的示意图表。在本实施例中，针对三级断面内的检修方式进行了线路n-2故障及极端故障扫描，针对能够引发塔山机组异步振荡的故障，按故障后的网络拓扑，计算了振荡中心漂移的范围，确定了振荡中心的位置。

请参照图8，图8为本申请实施例提供的检修方式下塔山电厂发生异步振荡时的振荡中心位置的示意图表。塔山-雁同线路检修，塔山电厂4台发电机组通过塔雁线单回线路送出，塔山电厂发生异步振荡时的振荡中心位置如图8所示。

在正常运行方式及检修方式下，设置了n-1故障，n-2故障及极端故障，上述计算校验结果如下：

在正常运行方式下，线路三相短路n-1故障不会造成系统失稳，大同-雁同线路大同侧三相短路n-2故障会引起系统异步振荡，但振荡中心位于系统侧。

在明海-雁同线路检修下，神开-雁同线路神开侧三相短路n-2故障会引起塔山电厂异步振荡，振荡中心位于塔山电厂发变机组内部。在其他检修方式下，仅大同-雁同线路大同侧三相短路n-2故障会引起系统异步振荡，但塔山电厂发电机组没有发生功角失稳。

在正常运行方式下，塔山电厂5011、5012、5013开关的三相短路单相拒动故障，二、三级断面内雁同侧的三相短路单相拒动故障及三相短路延时切除故障均会引起塔山电厂发电机组失稳，振荡中心均落在塔山电厂发变机组内部。检修方式下，二、三级断面内雁同侧的三相短路单相拒动故障及三相短路延时切除故障均会引起塔山电厂发电机组失稳，但振荡中心均未落在塔山电厂出口线路上。

在本实施例中，正常运行方式下，明海-雁同线路发生三相短路n-2故障时，会对电网造成较大冲击，但不会引起系统失稳。塔雁线配置失步解列装置且扩大保护范围，以此来模拟塔山电厂出口线路失步解列装置的误动情况。解列装置误动对其他机组功角稳定、周边母线电压波动及线路传输方向的影响请参照图9、图10及图11。在本实施例中，由系统发电机组功角曲线，母线电压及线路有功功率的变化规律可知，在较大的扰动下，塔山电厂出口线路失步解列装置误动，引发了神泉1#机组的异步振荡(如图9所示)，从而造成系统失稳。山西电网中部母线电压失稳，北部部分母线(神泉母线)低频振荡。当产生功率缺额时，大同-雁同线路伴随功率波动。若发电机组的异步振荡触发保护动作，大容量机组将被切除，安控动作切负荷，造成大面积停电事故。

根据对塔山电厂典型运行方式下，n-1故障，n-2故障及部分极端故障的计算校核结果和振荡中心的位置，得出基本结论为：

塔山电厂发电机组发生异步振荡时，振荡中心可能位于发电机组，升压变压器或在发变机组之间漂移，均不会落在塔山电厂出口线路上。

塔山电厂出口线路失步解列装置的误动，会增大系统功率缺额，产生或加剧系统异步振荡，造成大面积停电事故，甚至会引起系统崩溃。

根据电厂出口线路失步解列装置的配置判据，对塔山电厂出口线路失步解列装置配置的建议为：因塔山电厂发电机组失步振荡时，振荡中心基本不会落在电厂出口线路上，且解列装置误动的影响较大，建议退出塔雁线的失步解列装置。

请参照图12，图12为本申请实施例提供的一种判断配置失步解列装置必要性的装置110示意图，所述装置包括：

获取模块1101，用于获取待检测电厂的运行方式，其中，运行方式包括正常运行方式和检修方式；

还用于根据所述待检测电厂的正常运行方式和检修方式，得到该电厂存在的故障类型，其中，所述故障类型包括n-1故障、n-2故障及极端故障；

引入模块1102，用于将所述故障类型引入到所述待检测电厂中进行暂态稳定破坏检测；

判断模块1103，用于在检测到所述待检测电厂的失步振荡中心在所述待检测电厂的出口线路，根据所述运行方式和故障类型，判断是否有必要配置失步解列装置。

进一步地，所述判断模块1103具体用于：

若所述待检测电厂的运行方式为正常运行方式，且故障类型为n-1故障或n-2故障，则判定所述待检测电厂必须配置失步解列装置；

若所述待检测电厂的运行方式为检修方式，且故障类型为n-2，则判定所述待检测电厂可配置失步解列装置；

若所述待检测电厂的故障类型为极端故障，则判定所述待检测电厂不必配置失步解列装置。

进一步地，所述装置还还包括：

检测模块1104，用于检测所述待检测电厂在配置所述失步解列装置之后是否会引发其他线路的异步振荡，若是，则所述待检测电厂的不必配置失步解列装置。

进一步地，所述判断模块1103具体还用于：

根据公式：

计算得到所述待检测电厂的失步振荡中心落在所述出口线路时，所述出口线路的最短距离；

其中，lm是所述待检测电厂的失步振荡中心落在所述出口线路时，所述出口线路的最短距离，lk是每公里线路的电抗值，xg是发电机的电抗，xt是升压变压器的电抗，n是发电机台数，us是系统侧额定电压幅值，ik是短路电流幅值。

进一步地，所述判断模块1103具体还用于：

若所述出口线路长度大于所述待检测电厂的失步振荡中心落在所述出口线路，所述出口线路的最短距离，则根据公式：

计算得出振荡中心的振荡范围，其中，f(δ)是振荡中心电抗占系统总电抗比例，xl是出口线路的电抗，xs是系统等值电抗，ke是发电机电动势与系统等值点电动势的比值，δ是发电机功角差。

综上所述，本申请提供一种判断配置失步解列装置必要性的方法及装置，所述方法包括：获取待检测电厂的运行方式，其中，运行方式包括正常运行方式和检修方式；根据所述待检测电厂的正常运行方式和检修方式，得到该电厂存在的故障类型，其中，所述故障类型包括n-1故障、n-2故障及极端故障；将所述故障类型引入到所述待检测电厂中进行暂态稳定破坏检测；在检测到所述待检测电厂的失步振荡中心在所述待检测电厂的出口线路，根据所述运行方式和故障类型，判断是否有必要配置失步解列装置。采用本申请的方法对电厂是否需要配置失步解列装置进行判断，可以避免因配置不当造成的严重的后果。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。