專利名稱：一種電網(wǎng)系統(tǒng)暫態(tài)失穩(wěn)判別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電網(wǎng)系統(tǒng)暫態(tài)失穩(wěn)判別方法及緊急控制方法，適用于已建有廣域量測(cè)系統(tǒng)(WAMS)的電網(wǎng)調(diào)度控制中心。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)今用電需求的日益增長(zhǎng)，電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，現(xiàn)代電力系統(tǒng)的運(yùn)行更加接近其穩(wěn)定邊界。在各種新技術(shù)和控制器件的投入使用下，電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)特性更為復(fù)雜多變，暫態(tài)失穩(wěn)事故頻繁發(fā)生。研究表明，暫態(tài)失穩(wěn)是影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行甚至釀成電網(wǎng)大面積停電的罪魁禍?zhǔn)?。因此，為了維持全網(wǎng)的正常運(yùn)營(yíng)，高效可靠的電力系統(tǒng)暫態(tài)失穩(wěn)實(shí)時(shí)分析與緊急控制是至關(guān)重要的。電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性分析與控制長(zhǎng)期以來(lái)是十分重要的課題。隨著相量測(cè)量單元(PMU)在電力系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，利用PMU/WAMS的廣域量測(cè)進(jìn)行暫態(tài)失穩(wěn)的實(shí)時(shí)預(yù)警和緊急控制成為熱點(diǎn)問(wèn)題。文獻(xiàn)一《實(shí)測(cè)搖擺曲線的暫態(tài)穩(wěn)定量化分析》(電力系統(tǒng)自動(dòng)化2004年第觀卷第20期第17頁(yè))采用擴(kuò)展等面積法則(EEAC)，首先識(shí)別同調(diào)機(jī)群并聚合成單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)，通過(guò)等值單機(jī)功角-不平衡功率軌跡來(lái)判別系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性° 文獻(xiàn)二〈〈WACS-Wide-Area Stability and Voltage Control System :R&D and Online Demonstration》(Proceedings of The IEEE, 2005 年第 93 卷第 5 期第 892 頁(yè))提出了 以電壓作為觀測(cè)信息，利用直接積分運(yùn)算分析電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的方法，算法建立在工程經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，沒(méi)有嚴(yán)格的理論推導(dǎo)，可靠性不高。上述方法均屬于及積分類算法，需要一定時(shí)間窗觀測(cè)信息的積累，識(shí)別時(shí)間較長(zhǎng)。文獻(xiàn)三《基于軌跡幾何特征的暫態(tài)不穩(wěn)定識(shí)別研究》(中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)2008年第觀卷第4期第16頁(yè))提出了基于相平面軌跡幾何特征的暫態(tài)不穩(wěn)定判別方法，并在二維自治系統(tǒng)下證明了判據(jù)的有效性。軌跡凹凸性判別方法屬于微分類算法，僅需要連續(xù)兩個(gè)時(shí)間斷面信息就能快速判別系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性，無(wú)需網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜瓦\(yùn)行方式等信息，根據(jù)發(fā)電機(jī)受擾軌跡實(shí)時(shí)計(jì)算相關(guān)判別指標(biāo)，方法簡(jiǎn)單，時(shí)效性高。但是在復(fù)雜多機(jī)系統(tǒng)下，非哈密頓特性會(huì)造成一定的誤判。該方法建立在等值單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)(OMIB)的基礎(chǔ)上，根據(jù)等值單機(jī)功角-角速度及功角-不平衡功率的相平面軌跡凹凸特性來(lái)判別暫態(tài)失穩(wěn)，判別依據(jù)較少，容易出現(xiàn)誤判。且該方法判別結(jié)果的準(zhǔn)確性在一定程度上依賴于發(fā)電機(jī)分群結(jié)果， 且實(shí)際應(yīng)用中一般采用差分代替微分，數(shù)據(jù)誤差有可能會(huì)導(dǎo)致誤判。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的判別結(jié)果不夠準(zhǔn)確的不足，提供一種電網(wǎng)系統(tǒng)暫態(tài)失穩(wěn)判別方法，在現(xiàn)有基于相平面軌跡幾何特征的暫態(tài)不穩(wěn)定判別方法的基礎(chǔ)上，將系統(tǒng)的暫態(tài)動(dòng)能與暫態(tài)總能量的微變化量引入判別依據(jù)，從而提高判別結(jié)果的準(zhǔn)確性。具體而言，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問(wèn)題
一種電網(wǎng)系統(tǒng)暫態(tài)失穩(wěn)判別方法，包括以下步驟步驟1、判斷電網(wǎng)系統(tǒng)是否有擾動(dòng)發(fā)生，如是，則轉(zhuǎn)步驟2 ；步驟2、將電網(wǎng)系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)組聚合為單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)；并構(gòu)建單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)的功角-角速度及功角-不平衡功率的相平面，計(jì)算功角-角速度平面軌跡凹凸性指標(biāo)和功角-不平衡功率平面軌跡凹凸性指標(biāo)；步驟3、計(jì)算單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)的暫態(tài)動(dòng)能微變化量與暫態(tài)不平衡能量微變化量；步驟4、判斷下式是否得到滿足，如是，則判定電網(wǎng)系統(tǒng)暫態(tài)失穩(wěn)， 'r(t) > 0
權(quán)利要求
1.一種電網(wǎng)系統(tǒng)暫態(tài)失穩(wěn)判別方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟1、判斷電網(wǎng)系統(tǒng)是否有擾動(dòng)發(fā)生，如是，則轉(zhuǎn)步驟2 ；步驟2、將電網(wǎng)系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)組聚合為單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)；并構(gòu)建單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)的功角-角速度及功角-不平衡功率的相平面，計(jì)算功角-角速度平面軌跡凹凸性指標(biāo)和功角-不平衡功率平面軌跡凹凸性指標(biāo)；步驟3、計(jì)算單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)的暫態(tài)動(dòng)能微變化量與暫態(tài)不平衡能量微變化量； 步驟4、判斷下式是否得到滿足，如是，則判定電網(wǎng)系統(tǒng)暫態(tài)失穩(wěn)， r(0 > 0 μ( ) > 0< dVKE{t)、τ 2 U , dtdAV(t)>0 . dt式中，τ α)、μ⑴、^^、^^分別表示單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)的功角-角速度平面軌at at跡凹凸性指標(biāo)、功角-不平衡功率平面軌跡凹凸性指標(biāo)、暫態(tài)動(dòng)能微變化量、暫態(tài)不平衡能量微變化量，Vke為單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)的暫態(tài)動(dòng)能，△ V為單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)暫態(tài)不平衡能量。
2.如權(quán)利要求1所述電網(wǎng)系統(tǒng)暫態(tài)失穩(wěn)判別方法，其特征在于，步驟2中所述將電網(wǎng)系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)組聚合為單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)，具體按照以下方法步驟201、根據(jù)下式計(jì)算擾動(dòng)時(shí)刻各發(fā)電機(jī)的復(fù)合功角Scom= δ ( ) + \00π a(t) + ^-Mset Mset ，L 2^ 」式中，s jt)為擾動(dòng)發(fā)生時(shí)刻發(fā)電機(jī)功角，Δρα)為擾動(dòng)發(fā)生時(shí)刻發(fā)電機(jī)不平衡功率， τ g為發(fā)電機(jī)的慣性時(shí)間常數(shù)，Δ tset為時(shí)間設(shè)定值；步驟202、將各發(fā)電機(jī)復(fù)合功角排序，按照下式進(jìn)行相鄰復(fù)合功角的差值運(yùn)算，得到間隙角 Δ δ comiJ Δ δ comiJ (t+kT) = I δ comi (t+kT) - δ _ (t+kT) I， 式中，i，j為發(fā)電機(jī)編號(hào)，k為正整數(shù)；步驟203、對(duì)步驟202得到的間隙角再進(jìn)行排序操作，取最大間隙角處作為分群區(qū)間， 進(jìn)行分群操作，將電網(wǎng)系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)分為領(lǐng)先群和滯后群； 步驟204、分別對(duì)領(lǐng)先群和滯后群進(jìn)行聚合，合并公式如下
3.如權(quán)利要求2所述電網(wǎng)系統(tǒng)暫態(tài)失穩(wěn)判別方法，其特征在于，所述時(shí)間設(shè)定值A(chǔ)tset 的取值為100毫秒。
4.如權(quán)利要求2所述電網(wǎng)系統(tǒng)暫態(tài)失穩(wěn)判別方法，其特征在于，步驟2中所述構(gòu)建單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)的功角-角速度及功角-不平衡功率的相平面，計(jì)算功角-角速度平面軌跡凹凸性指標(biāo)和功角-不平衡功率平面軌跡凹凸性指標(biāo)；具體按照以下方法步驟207、根據(jù)所述單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)連續(xù)時(shí)刻的角速度，建立觀測(cè)向量 Y= ["0MIB(t), coQMIB(t+T)，L，《QMIB(t+(b_l)T)]T，作為擬合輸入，b 為擬合點(diǎn)個(gè)數(shù)； 步驟208、建立單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)角速度多項(xiàng)式函數(shù)如下ω (t) = ao+a^+a^+L+aJ,11,式中，η為擬合多項(xiàng)式階數(shù)，An = [a0, ai; a2, L，an]T為模型參數(shù)向量；步驟209、利用最小二乘法計(jì)算上述多項(xiàng)式函數(shù)的參數(shù)向量An An = [HrHr1Hr · Y
5.如權(quán)利要求4所述電網(wǎng)系統(tǒng)暫態(tài)失穩(wěn)判別方法，其特征在于，所述擬合多項(xiàng)式階數(shù)η 取2，擬合點(diǎn)個(gè)數(shù)b的取值范圍為5-10。
6.如權(quán)利要求1所述電網(wǎng)系統(tǒng)暫態(tài)失穩(wěn)判別方法，其特征在于，所述判斷電網(wǎng)系統(tǒng)是否有擾動(dòng)發(fā)生，具體按照以下方法步驟101、利用相量測(cè)量單元實(shí)時(shí)采集所述電網(wǎng)系統(tǒng)中各發(fā)電機(jī)電磁功率；步驟102、分別根據(jù)下式計(jì)算連續(xù)時(shí)刻各發(fā)電機(jī)電磁功率的微變化量ΔΡε，得到各發(fā)電機(jī)電磁功率微變化時(shí)間序列{ Δ Pe (t+T)，Δ Pe (t+2T) L}Δ Pe (t+T) = Pe (t+T) -Pe (t),式中，Pe(t)為t時(shí)刻發(fā)電機(jī)電磁功率，T為采樣時(shí)間；步驟103、根據(jù)下式是否得到滿足判斷電網(wǎng)系統(tǒng)是否有擾動(dòng)發(fā)生，如滿足，則判定電網(wǎng)系統(tǒng)有擾動(dòng)發(fā)生Δ Pe (t+mT) I > KI APe(t+(m-l)T)式中K為預(yù)設(shè)的大于1的突變門檻系數(shù)，m為大于1的整數(shù)。
7.如權(quán)利要求6所述電網(wǎng)系統(tǒng)暫態(tài)失穩(wěn)判別方法，其特征在于，所述突變門檻系數(shù)K的值為5。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電網(wǎng)系統(tǒng)暫態(tài)失穩(wěn)判別方法，適用于已建有廣域量測(cè)系統(tǒng)的電網(wǎng)調(diào)度控制中心。本發(fā)明方法在現(xiàn)有基于相平面軌跡幾何特征的暫態(tài)不穩(wěn)定判別方法的基礎(chǔ)上，將系統(tǒng)的暫態(tài)動(dòng)能與暫態(tài)總能量的微變化量引入判別依據(jù)，從而提高了判別結(jié)果的準(zhǔn)確性，并通過(guò)軌跡擬合和分群再評(píng)估，進(jìn)一步提高判別效果。相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明可獲得更準(zhǔn)確可靠的暫態(tài)失穩(wěn)判別效果。
文檔編號(hào)H02J3/24GK102510072SQ20111036062
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月15日
發(fā)明者趙晉泉, 鄧暉 申請(qǐng)人:河海大學(xué)