一種電力系統(tǒng)振蕩中心定位方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電力系統(tǒng)振蕩中心定位方法，屬于電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明通過實(shí)測電力系統(tǒng)中線路電流瞬時(shí)頻率和線路兩側(cè)變電站母線電壓瞬時(shí)頻率，利用電壓和電流瞬時(shí)頻率信息判斷振蕩中心是否落在線路上。本發(fā)明解決了傳統(tǒng)解列裝置不能實(shí)現(xiàn)振蕩中心精確定位的難題，能準(zhǔn)確定位振蕩中心在線路上的具體位置，從而為實(shí)現(xiàn)大電網(wǎng)振蕩中心的動(dòng)態(tài)捕捉及優(yōu)化控制提供了技術(shù)支撐。
【專利說明】一種電力系統(tǒng)振蕩中心定位方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化【技術(shù)領(lǐng)域】，更準(zhǔn)確地說，本發(fā)明涉及一種電力系 統(tǒng)振蕩中心定位方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 電力系統(tǒng)功角穩(wěn)定破壞后將導(dǎo)致系統(tǒng)失步振蕩，失步解列是防止失步導(dǎo)致系統(tǒng)崩 潰的最后一道防線，通常是在預(yù)先選定的輸電斷面，以斷開輸電線路或解列電廠或變電所 的母線來實(shí)現(xiàn)。通常在聯(lián)絡(luò)線一側(cè)安裝基于就地電氣量判據(jù)的失步解列。根據(jù)振蕩中心在 解列裝置配置點(diǎn)不同位置時(shí)，解列裝置檢測到的電氣量不同變化規(guī)律來分辨振蕩中心位于 裝置的方向，并結(jié)合裝置安裝點(diǎn)電壓值的大小了估算振蕩中心是否在所保護(hù)的線路上，無 法精確定位振蕩中心，可能帶來誤動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)。
[0003] 基于廣域信息解列判據(jù)和控制方案是失步解列控制技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)方向，取得了 多項(xiàng)研究成果。但均側(cè)重于對(duì)失步振蕩的判斷，缺乏對(duì)振蕩中心定位方法的詳細(xì)研究。
[0004] 中國專利申請(qǐng)201310180142. 6 "一種基于支路兩端母線頻差的失步解列判斷方 法"和陳恩澤、劉滌塵等在《電力自動(dòng)化設(shè)備》2014年第3期發(fā)表的"基于支路兩端母線頻 差的失步解列判據(jù)研究"均公開了一種基于支路兩端母線頻差的失步解列判斷方法。該方 法通過獲取支路兩端母線頻率，計(jì)算頻差極大值，當(dāng)該極大值大于所設(shè)定的閾值時(shí)，判斷電 力系統(tǒng)處于失步狀態(tài)，并定位振蕩中心。但該方法需要人為設(shè)定頻差閾值，在系統(tǒng)不同運(yùn)行 方式下，存在誤判和漏判的風(fēng)險(xiǎn)，且無法精確定位振蕩中心具體位置。
[0005] 黃少鋒，吳麟琳在《電力系統(tǒng)自動(dòng)化》2012年第23期發(fā)表的"基于電氣量頻率差 異的電力系統(tǒng)振蕩識(shí)別"公開了一種基于電氣量頻率差異的電力系統(tǒng)振蕩識(shí)別方法。該方 法認(rèn)為當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生振蕩時(shí)，只有振蕩中心的電壓頻率與電流頻率相等，且振蕩中心的一側(cè) 電壓頻率大于電流頻率，另一側(cè)電壓頻率小于電流頻率，電壓頻率與電流頻率的差值大小 取決于振蕩周期的長短、測量點(diǎn)與失步機(jī)組的電氣距離以及失步機(jī)組的電動(dòng)勢夾角，從而 提出由根據(jù)電壓頻率和電流頻率計(jì)算出振蕩因子并根據(jù)振蕩因子判斷振蕩中心位置。原理 上，考慮實(shí)際電力系統(tǒng)發(fā)生振蕩，兩側(cè)等值電勢電壓幅值不等時(shí)，振蕩中心的電壓頻率與電 流頻率并不相等。且該方法振蕩因子計(jì)算較為復(fù)雜，方法不夠直觀，無法實(shí)現(xiàn)振蕩中心精確 定位的問題。
[0006] 與上述方法不同，本發(fā)明根據(jù)電力系統(tǒng)振蕩時(shí)電壓和電流的瞬時(shí)頻率響應(yīng)特性， 及其和振蕩中心位置的關(guān)系，提出了一種基于瞬時(shí)頻率的振蕩中心定位方法，不僅能判斷 振蕩中心是否落在線路上，且可實(shí)時(shí)定位振蕩中心在線路上的具體位置。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明目的是：為解決傳統(tǒng)解列裝置不能實(shí)現(xiàn)振蕩中心精確定位的難題，提供一 種新的電力系統(tǒng)振蕩中心定位方法。該方法基于瞬時(shí)頻率信息，利用電壓和電流瞬時(shí)頻率 信息判斷振蕩中心是否落在線路上，能準(zhǔn)確定位振蕩中心在線路上的具體位置，從而為實(shí) 現(xiàn)大電網(wǎng)振蕩中心的動(dòng)態(tài)捕捉及優(yōu)化控制提供了技術(shù)支撐。
[0008] 具體地說，本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，包括如下步驟：
[0009] 1)在線路兩側(cè)裝設(shè)監(jiān)測裝置，實(shí)時(shí)監(jiān)測線路兩側(cè)變電站母線電壓瞬時(shí)頻率和線路 電流瞬時(shí)頻率，將線路送端變電站母線電壓瞬時(shí)頻率記為fm，線路受端變電站母線電壓瞬 時(shí)頻率記為fU2，線路電流瞬時(shí)頻率記為fi;
[0010] 2)若某時(shí)刻fm =fU2時(shí)，認(rèn)為線路兩側(cè)系統(tǒng)同頻率運(yùn)行，在該時(shí)刻系統(tǒng)未發(fā)生振 f - f. 蕩，沒有振蕩中心；若fm不等于fU2,則實(shí)時(shí)計(jì)算振蕩中心位置函數(shù)w = "TjTT" Ju\Jm· 5
[0011] 3)根據(jù)振蕩中心位置函數(shù)判斷振蕩中心位置：
[0012] 當(dāng)me(〇, 1)時(shí)，認(rèn)為振蕩中心落在線路上，m的具體數(shù)值表示振蕩中心距受端變 電站的阻抗占線路總阻抗的比值；
[0013] 當(dāng)m=0時(shí)，認(rèn)為振蕩中心落在受端變電站母線上；
[0014] 當(dāng)m=1時(shí)，認(rèn)為振蕩中心落在送端變電站母線上；
[0015] 當(dāng)[0,1]時(shí)，認(rèn)為振蕩中心在線路外部。
[0016] 本發(fā)明的有益效果如下：本發(fā)明基于線路電流瞬時(shí)頻率，和線路兩側(cè)變電站母線 電壓瞬時(shí)頻率精確定位振蕩中心位置。本發(fā)明解決了傳統(tǒng)解列裝置不能實(shí)現(xiàn)振蕩中心精確 定位的難題，能準(zhǔn)確定位振蕩中心在線路上的具體位置，從而為實(shí)現(xiàn)大電網(wǎng)振蕩中心的動(dòng) 態(tài)捕捉及優(yōu)化控制提供了技術(shù)支撐。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1為等值雙機(jī)系統(tǒng)模型圖。
[0018] 圖2為兩機(jī)仿真系統(tǒng)的示意圖。
[0019] 圖3為失步振蕩時(shí)瞬時(shí)頻率響應(yīng)特性圖。
[0020] 圖4為振蕩中心位置在系統(tǒng)中位置圖。
[0021] 圖5為振蕩中心在線路BUS2-BUS3上位置圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面參照附圖并結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0023] 本發(fā)明方法主要包括三個(gè)步驟：
[0024] 1)在線路兩側(cè)裝設(shè)監(jiān)測裝置，實(shí)時(shí)監(jiān)測線路兩側(cè)變電站母線電壓瞬時(shí)頻率和線路 電流瞬時(shí)頻率，將線路送端變電站母線電壓瞬時(shí)頻率記為fm，線路受端變電站母線電壓瞬 時(shí)頻率記為fU2，線路電流瞬時(shí)頻率記為fi;
[0025] 2)若某時(shí)刻fm =fU2時(shí)，認(rèn)為線路兩側(cè)系統(tǒng)同頻率運(yùn)行，在該時(shí)刻系統(tǒng)未發(fā)生振 f - f. 蕩，沒有振蕩中心；若fm不等于fU2，則實(shí)時(shí)計(jì)算振蕩中心位置函數(shù)"?= /L/ JmJu2 ；
[0026] 3)根據(jù)振蕩中心位置函數(shù)判斷振蕩中心位置：
[0027] 當(dāng)me(〇,1)時(shí)，認(rèn)為振蕩中心落在線路上，m的具體數(shù)值表示振蕩中心距受端變 電站的阻抗占線路總阻抗的比值；
[0028] 當(dāng)m=0時(shí)，認(rèn)為振蕩中心落在受端變電站母線上；
[0029] 當(dāng)m=1時(shí)，認(rèn)為振蕩中心落在送端變電站母線上；
[0030] 當(dāng)Wg[0,1]時(shí)，認(rèn)為振蕩中心在線路外部。
[0031] 至于步驟（1)中^^^和A的計(jì)算方法，均是成熟算法，不在此描述。
[0032] 本發(fā)明方法的基本原理如下：
[0033] 基于瞬時(shí)頻率的等值兩機(jī)系統(tǒng)模型如圖1所示。其中，eA為送端機(jī)組，電勢幅值為 Ea，振蕩頻率為fA ;eB為受端機(jī)組，電勢幅值和頻率分別為Eb和fB。線路兩側(cè)系統(tǒng)等值阻抗 分別為Xa和Xb，線路阻抗為\，系統(tǒng)總阻抗為X2 =W\。
[0034] 任一時(shí)刻振蕩電流瞬時(shí)頻率表達(dá)式如式（1)所示。其中δ=δΑ-δΒ，為系統(tǒng)功 角差；Δω=ωΑ-ωΒ，為系統(tǒng)頻率差；k=EA/EB,為兩側(cè)電勢電壓幅值比。 「? , d0:{t) " k2 -kcosS/t,
[0035] ο)人t) =--- =ωη +Δω· -~~--- (1) dt /c" +I-2/ccosd
[0036] 由現(xiàn)有研究結(jié)論可知，k> 1兩機(jī)系統(tǒng)振蕩中心的位移函數(shù)如式（2)所示。當(dāng)k < 1兩機(jī)系統(tǒng)振蕩中心的位移函數(shù)如式（3)所示。其中，其中f(δ)為振蕩中心到受端B 點(diǎn)的距離占線路總長度的比例。

【權(quán)利要求】
1. 一種電力系統(tǒng)振蕩中心定位方法，其特征在于，包括以下步驟： 1) 在線路兩側(cè)裝設(shè)監(jiān)測裝置，實(shí)時(shí)監(jiān)測線路兩側(cè)變電站母線電壓瞬時(shí)頻率和線路電流 瞬時(shí)頻率，將線路送端變電站母線電壓瞬時(shí)頻率記為fm，線路受端變電站母線電壓瞬時(shí)頻 率記為fu2，線路電流瞬時(shí)頻率記為fi; 2) 若某時(shí)刻fm =fU2時(shí)，認(rèn)為線路兩側(cè)系統(tǒng)同頻率運(yùn)行，在該時(shí)刻系統(tǒng)未發(fā)生振蕩，沒 有振蕩中心；若fm不等于fU2，則實(shí)時(shí)計(jì)算振蕩中心位置函數(shù)w=/I/ Jm Jui \ 3) 根據(jù)振蕩中心位置函數(shù)判斷振蕩中心位置： 當(dāng)me(〇，1)時(shí)，認(rèn)為振蕩中心落在線路上，m的具體數(shù)值表示振蕩中心距受端變電站 的阻抗占線路總阻抗的比值； 當(dāng)m=O時(shí)，認(rèn)為振湯中心落在受端變電站母線上； 當(dāng)m= 1時(shí)，認(rèn)為振蕩中心落在送端變電站母線上； 當(dāng)/72芒[0,1]時(shí)，認(rèn)為振湯中心在線路外部。
【文檔編號(hào)】G01R31/08GK104316827SQ201410419132
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月22日
【發(fā)明者】劉福鎖, 方勇杰, 李碧君, 李威, 李兆偉, 侯玉強(qiáng) 申請(qǐng)人:國電南瑞科技股份有限公司, 國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)四川省電力公司