电力系统控制的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种用于监控电力系统的装置、方法和计算机程序。更具体地，本发明 设及在系统扰动的情况下控制电力系统的电力潮流和电压。
【背景技术】
[0002] 电力系统或电网通常包括通过传输线互连的多个电力总线。图1示出了 IE邸14-总线系统10的示例，其中，总线Bus UBus 2、…、Bus 14通过传输线12互连。发电机G向一些 总线(诸如Bus巧邮US 2)提供电力，与此同时，负载L从一些总线汲取电力。另外，一些总线 具有同步调相机(Condenser)C,同步调相机C用于产生或吸收调节电压或提高电网中的功 率因数所需的能量。此外，如图1中所示，一些传输线12可W包括变压器T，变压器T用于降低 或增加总线之间的电压。如图1中所示，电网可W包括一个或多个变电站16。变电站16被示 为包括总线4、7、8和9W及相关联的传输线12和运些总线之间的变压器T。
[0003] 期望电力系统在稳定状态下运转。然而，因为不能避免系统扰动，所W电力系统几 乎总是不得不在瞬态条件下工作。当发生系统扰动时，系统中的电力潮流(power flow)、电 压和电流会非常快地变化，电力系统可能不稳定。在快速瞬态条件的情况下，必需进行电力 系统的控制W使系统稳定。运种控制可W通过若干控制功能(诸如频率稳定控制、电压稳定 控制、瞬态稳定控制和系统振荡控制）W及电力系统元件保护方案和系统范围自动化保护 方案（叫做系统完整性保护方案(SIPS))和/或使用现代电力系统中的FACTS(灵活AC传输系 统)设备和/或HVDC(高压DC)和/或HVDC电网来进行。FACTS通常是基于电力电子的系统，在 现代工业中广泛地用于控制电网。
[0004] 然而，控制大的复杂的电网不是简单的任务。在可W采用系统控制功能之前，应当 在电压和电流方面对系统状态进行估计，W提供准确的快照（snapshot)。使用原始测量系 统将需要过多的测量仪器/信号W及处理器需求。因此，电网控制功能使用电力系统状态估 计，电力系统状态估计包括根据更可管理数量的测量来估计电网的状态。电力系统状态估 计器将提供在给定时间点对在所有系统总线的电压(和/或电流)和相位角的估计。可W在 电力系统的控制功能中使用运种估计。
[0005] 稳定状态或条件变化相对缓慢的电网中的状态估计已经广泛用于电网中。然而， 当尝试在瞬态条件(具体地，快速瞬态条件)期间执行状态估计时出现了问题，该问题也可 W在电网中存在扰动时发生。在系统扰动期间，当电压和电流波形不是正弦波(在50或60Hz 的基频)时，用于稳定状态的状态估计方法无效或者根本不工作。在运些情况下，需要特殊 的瞬态估计。
[0006] 瞬态估计方法的一个示例已经由Zima-Bockarjova等在2011年的IEEE IYans.Power Syst.的26(4)的第1866-1874 页的"Analysis of the State Estimation Performance in Transient Conditions"中进行了描述。其提出了通过调节系统扰动来升 级正常状态估计过程。然而，在运种尝试中不考虑非正弦的电压和电流波形，因此，运种方 法不能用于有效地处理系统扰动期间的状态估计。
[0007]由化和 Watson 在 2007 年的 IE 邸 Trans.Power Del.的 22(3)的第 1680-1687 页的 ('An Approximate Method for Transient Sl:ate Estimation"中提出了另一种方法。运种 方法基于单个、非常短的时间步长的测量。该方法的问题在于，它对测量仪器的性能和数据 通信速度具有不可接受的要求。
[000引本发明旨在缓解上述问题。
【发明内容】
[0009] 根据本发明的第一方面，提供了一种控制电力系统中的电力潮流和/或电压的方 法。所述方法包括:针对同步测量的扫描周期，监视在一组系统位置处的电压和/或电流的 条件。所述扫描周期包括一系列时间步长，在所述一系列时间步长中，进行电压和/或电流 的瞬时样本测量。所述监视提供包括针对完整扫描周期的瞬时样本测量的数据。基于针对 两个或更多个连续时间步长的数据来确定瞬态估计。所述瞬态估计包括对由对电力系统的 扰动引起的非正弦电压或电流波形的估计。所述方法还包括:形成包括电力系统的瞬时电 压、电流和电力潮流的快照。所述方法还包括:进行调节W减轻扰动的影响。所述调节可W 是对提供给电力系统的电量和/或从电力系统汲取的电量的调节，和/或通过改变系统配置 来保护系统。
[0010] 同步测量可W是由多个时间同步测量仪器(诸如PMU)提供的。可W通过使用标准 时间信号(例如，全球定位系统GPS时间信号)作为基准来获得同步测量。扫描周期可W按照 在电网运行与控制中测量的传输数据的国际标准。
[0011] 确定瞬态估计可W包括:确定在与用于所述监视的系统位置不同的系统位置处的 估计。所述瞬态估计基于状态空间模型和离散模型，所述离散模型在估计中包括非正弦电 压或电流波形。
[0012] 电力系统可W包括多个互连的总线，所述多个互连的总线包括能够将电力提供给 电网的一个或多个总线W及能够从电网汲取电力的一个或多个总线，所述方法包括:调节 提供给一个或多个总线的电量和/或从一个或多个总线汲取的电量。
[0013] 所述方法还可W包括:将电力系统划分成多个子系统，每个子系统包括所述总线 中的一个或多个总线。优选地，所述子系统中的一个或多个子系统包括一个或多个变电站， 每个变电站包括一个或多个总线、电力变压器、用于切断电力的开关设备(诸如电路断路器 或切断开关(disconnector))，其中，测量、保护和控制设备物理地位于变电站中。
[0014] 可W使用非重叠方法将电力系统划分成通过连接线连接的多个子系统，所述连接 线包括传输线或变压器。可W通过从每个子系统单独进行同步测量，来真的每个子系统进 行瞬态估计。
[0015] 优选地，对每个子系统的瞬态估计进行合计，W提供对整个电网的瞬态估计。合计 的瞬态估计可W提供W下快照:所述快照包括整个电力系统的或者电力系统的一部分的电 压、电流和电力潮流。
[0016] 所述方法还可W包括:在控制功能或FACTS设备或HVDC系统中使用快照数据，W保 护和控制电力系统。
[0017] 可W在变电站中实现所述方法。
[0018] 根据本发明的第二方面，提供了一种电力系统，所述电力系统包括位于电力系统 中的多个位置处的多个同步测量单元。每个测量单元被配置为在包括一系列时间步长的同 步扫描周期上获得样本数据，并且在周期结束之后发送针对完整扫描周期的瞬时样本数 据，其中，在所述一系列时间步长中，进行电压和/或电流的瞬时样本测量。瞬态估计器被配 置为接收和分析样本数据W基于针对两个或更多个连续时间步长的数据来确定瞬态估计。 所述瞬态估计包括对由对电力系统的扰动引起的非正弦电压或电流波形的估计。至少一个 电力设备调节提供给电力系统的电量和/或从电力系统汲取的电量，W减轻扰动的影响。
[0019] 所述瞬态估计器可W被配置为分析样本数据W提供对多个子系统中的每个子系 统的瞬态估计，其中，所述多个子系统组成整个电力系统或者电力系统的一部分。所述瞬态 估计器还可W被配置为对每个子系统的瞬态估计进行合计，W提供对整个电力系统或电力 系统的一部分的瞬态估计。
[0020] 所述电力系统还可W包括:系统控制器，所述系统控制器被配置为接收瞬态估计， W及控制所述至少一个电力设备减轻扰动的影响。
[0021]