一種電網(wǎng)失步解列控制系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制領(lǐng)域，具體涉及一種電網(wǎng)失步解列控制系統(tǒng)及方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電力系統(tǒng)已步入大電網(wǎng)、高電壓和大機組的時代，隨著社會對電力資源依賴性的 加強，電力系統(tǒng)日趨龐大和復(fù)雜，電力系統(tǒng)的發(fā)展面臨著機遇和挑戰(zhàn)，對大型電力系統(tǒng)的安 全穩(wěn)定運行的要求也越來越高，歷年來的幾次大停電事故說明保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運 行、防止大面積停電事故是現(xiàn)代電力系統(tǒng)所面臨的一項迫切而重大的任務(wù)，所以為了減少 因停電而造成的損失，就要有效判斷出系統(tǒng)的失步情況，對失步的線路采取解列措施，避免 事故蔓延整個電網(wǎng)。
[0003] 我國電力系統(tǒng)有著比較完善的統(tǒng)一分級調(diào)度系統(tǒng)，建立了較為縝密妥善的電力系 統(tǒng)穩(wěn)定導(dǎo)則;我國的安全防御系統(tǒng)分為"三道防線"，具有較為豐富的理論積累和運行經(jīng)驗。 目前對于大面積停電事故的發(fā)生有很大一部分原因是第三道防線的配置不當(dāng)，不能夠有效 的判斷出系統(tǒng)的失步情況，并且不能準(zhǔn)確定位到振蕩中心所在的線路，所以研究適用于大 規(guī)?；ヂ?lián)電力系統(tǒng)，準(zhǔn)確、快速的失步解列判斷方法，具有重大的現(xiàn)實意義;現(xiàn)有的失步解 列判據(jù)主要有四類:第一類是直接測量聯(lián)絡(luò)線兩端電壓相角差的判據(jù)，第二類是間接反映 功角的判據(jù);第三類是采用等面積定則的失步判據(jù);第四類是結(jié)合各個判據(jù)的優(yōu)勢形成的 復(fù)合型判據(jù)；
[0004] 第一類判據(jù)對測量精度要求高以及存在通訊延時問題，對振蕩中心位于兩側(cè)母線 之間時才有效;第二類判據(jù)只有在系統(tǒng)電網(wǎng)發(fā)生明顯失步時才能做出判斷，不能滿足某些 電網(wǎng)快速解列的要求;第三類判據(jù)對于送端系統(tǒng)較大，而受端系統(tǒng)相對薄弱時，大的擾動可 能使受端系統(tǒng)電壓嚴重下降，如果不計及對端電壓的降低，等面積準(zhǔn)則可能會產(chǎn)生一定的 誤差;第四類判據(jù)對于如何更好的結(jié)合各個判據(jù)的優(yōu)勢構(gòu)建新型復(fù)合失步解列判據(jù)是當(dāng)前 研究的一大挑戰(zhàn)；
[0005] 還有近些年來將廣域測量系統(tǒng)應(yīng)用于大規(guī)模互聯(lián)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定控制已經(jīng)得到 廣泛的關(guān)注，廣域測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成包括:GPS、相量測量單元PMU、通訊網(wǎng)絡(luò)和相量數(shù)據(jù) 集控中心，在高速通信網(wǎng)絡(luò)的支持下，各PMU采集的帶時標(biāo)的數(shù)據(jù)能以較小的延時傳至數(shù)據(jù) 中心站，完成同步處理和分析，構(gòu)成WAMS;同步相量技術(shù)在電力系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，促進了 電力系統(tǒng)WAMS的形成和發(fā)展，為電力系統(tǒng)的失步解列控制提供了一個新的思路和手段。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種電網(wǎng)失步解列控制系統(tǒng)及方法，以達到合 理的對失步線路進行解列操作，完善了第三道防線的配置，盡最大程度使電網(wǎng)恢復(fù)穩(wěn)定運 行，避免大停電發(fā)生所帶來的經(jīng)濟損失的目的。
[0007] 一種電網(wǎng)失步解列控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括全網(wǎng)控制中心、區(qū)域電網(wǎng)控制中心和局 域電網(wǎng)控制中心，其中，全網(wǎng)控制中心包括數(shù)據(jù)采集模塊、區(qū)域電網(wǎng)失步判斷模塊、局域電 網(wǎng)失步判斷模塊、區(qū)域電網(wǎng)解列控制模塊和局域電網(wǎng)解列控制模塊，其中，
[0008] 所述數(shù)據(jù)采集模塊：用于采集廣域監(jiān)測系統(tǒng)的實時測量數(shù)據(jù)，包括區(qū)域電網(wǎng)間聯(lián) 絡(luò)線兩端電壓相角、區(qū)域電網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線的電壓、區(qū)域電網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線的阻抗、區(qū)域電網(wǎng)間聯(lián)絡(luò) 線的有功功率、區(qū)域電網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線的無功功率、區(qū)域電網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線的頻率狀態(tài)量、局域電網(wǎng) 間聯(lián)絡(luò)線兩端電壓相角、局域電網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線的電壓，并發(fā)送至區(qū)域電網(wǎng)失步判斷模塊和局 域電網(wǎng)失步判斷模塊中；
[0009] 所述區(qū)域電網(wǎng)失步判斷模塊:用于判斷區(qū)域電網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線兩端電壓相角差是否大 于設(shè)定功角門限值，若是，則啟動區(qū)域電網(wǎng)間的失步判據(jù)，即判斷區(qū)域電網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線上的功 率傳輸變化量是否大于第一設(shè)定值且頻率變化量是否大于設(shè)定值，若是，則發(fā)送信號至區(qū) 域電網(wǎng)解列控制模塊中；
[0010] 所述局域電網(wǎng)失步判斷模塊:用于判斷區(qū)域電網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線上的功率傳輸變化量是 否小于第一設(shè)定值且大于第二設(shè)定值，若是，則啟動區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)部局域電網(wǎng)間的失步判據(jù)， 具體為:判斷局域電網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線兩端電壓相角差是否大于設(shè)定的功角門限值，若是，則進一 步判斷局域電網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線中點處電壓值是否小于電壓設(shè)定值，若是，則發(fā)送信號至局域電 網(wǎng)解列控制模塊中；
[0011] 所述區(qū)域電網(wǎng)解列控制模塊:用于向區(qū)域電網(wǎng)控制中心下發(fā)解列信號；
[0012] 所述局域電網(wǎng)解列控制模塊:用于向局域電網(wǎng)控制中心下發(fā)解列信號；
[0013] 所述區(qū)域電網(wǎng)控制中心：用于接收全網(wǎng)控制中心區(qū)域電網(wǎng)解列控制模塊下發(fā)的解 列信號，對區(qū)域電網(wǎng)解列執(zhí)行站下發(fā)解列命令；
[0014] 所述局域電網(wǎng)控制中心：用于接收主網(wǎng)控制中心局域電網(wǎng)解列控制模塊下發(fā)的解 列信號，對局域電網(wǎng)解列執(zhí)行站下發(fā)解列命令；。
[0015] 采用電網(wǎng)失步解列控制系統(tǒng)進行的電網(wǎng)失步解列判斷方法，包括以下步驟：
[0016] 步驟1、采集廣域監(jiān)測系統(tǒng)的實時測量數(shù)據(jù)，包括區(qū)域電網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線兩端電壓相 角、區(qū)域電網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線的電壓、區(qū)域電網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線的阻抗、區(qū)域電網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線的有功功率、 區(qū)域電網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線的無功功率、區(qū)域電網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線的頻率狀態(tài)量、局域電網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線兩端 電壓相角、局域電網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線的電壓；
[0017] 步驟2、判斷區(qū)域電網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線兩端電壓相角差是否大于設(shè)定功角門限值，若是， 則執(zhí)行步驟3，否則執(zhí)行步驟5;
[0018] 步驟3、啟動區(qū)域電網(wǎng)間的失步判據(jù)，即判斷區(qū)域電網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線上的功率傳輸變化 量是否大于第一設(shè)定值且頻率變化量是否大于設(shè)定值，若是，則執(zhí)行步驟4，否則返回執(zhí)行 步驟1;
[0019] 步驟4、系統(tǒng)失步且失步中心位于此區(qū)域電網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線上，對失步中心所在聯(lián)絡(luò)線 米取解列措施；
[0020] 步驟5、判斷區(qū)域電網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線上的功率傳輸變化量是否小于第一設(shè)定值且大于 第二設(shè)定值，若是，則執(zhí)行步驟6，否則返回執(zhí)行步驟1;
[0021] 步驟6、啟動區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)部局域電網(wǎng)間的失步判據(jù)，具體如下：
[0022] 步驟6-1、判斷局域電網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線兩端電壓相角差是否大于設(shè)定的功角門限值，若 是，則執(zhí)行步驟6-2，否則返回執(zhí)行步驟1;
[0023] 步驟6-2、判斷局域電網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線中點處電壓值是否小于電壓設(shè)定值，若是，則執(zhí) 行步驟7,否則返回執(zhí)行步驟1;
[0024] 步驟7、系統(tǒng)失步且失步中心落在此局域電網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線上，對失步中心所在聯(lián)絡(luò)線 采取解列措施，并返回執(zhí)行步驟1。
[0025] 步驟1所述的采集廣域監(jiān)測系統(tǒng)的實時測量數(shù)據(jù)，采用同步向量測量裝置進行采 集，并通過光纖進行通訊。
[0026] 步驟3所述的頻率變化量是否大于設(shè)定值，其中，所述的設(shè)定值為電網(wǎng)非正常運行 時的最大允許偏差值。
[0027] 步驟5所述的判斷區(qū)域電網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線上的功率傳輸變化量是否小于第一設(shè)定值且 大于第二設(shè)定值，其中，第一設(shè)定值和第二設(shè)定值的具體公式如下：
[0028] (2)
[0029] 其中，Δ Si表示第一設(shè)定值，△ S2表示第二設(shè)定值，k#Pk2均為調(diào)整系數(shù)，k2取值小 于、，取值范圍為0.5~1.0，Ei表示區(qū)域電網(wǎng)送端等值發(fā)電機的電壓幅值，E2表示區(qū)域電網(wǎng) 受端等值發(fā)電機的電壓幅值，Ζ?表示區(qū)域電網(wǎng)間等效二端口網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部聯(lián)絡(luò)線的總阻抗值。
[0030] 步驟6-2所述的判斷局域電網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線中點處電壓值是否小于電壓設(shè)定值，其中， 所述的電壓設(shè)定值取值為:為調(diào)整系數(shù)，取值范圍為0.1~0.3 4^表示局域電網(wǎng)受 端等值發(fā)電機的電壓幅值。
[0031] 本發(fā)明優(yōu)點：
[0032] (1)本發(fā)明的失步判斷方法簡單而有效，通過對區(qū)域電網(wǎng)失步判斷入手，逐級判斷 局域電網(wǎng)的失步現(xiàn)象，判斷方法考慮的更加全面，在大區(qū)域電網(wǎng)的失步判斷基礎(chǔ)上，考慮局 域電網(wǎng)失步的影響，減小局域電網(wǎng)停電的可能性，適應(yīng)現(xiàn)代復(fù)雜互聯(lián)電網(wǎng)的要求;并且本發(fā) 明的失步判斷方法有效的定位到失步中心所在的線路，對失步中心所在線路進行解列操 作；
[0033] (2)本發(fā)明的失步解列是在系統(tǒng)發(fā)生非常嚴重的失步振蕩之前就快速解列電網(wǎng)， 滿足在失步的第一個周期內(nèi)快速合理的米取解列措施，避免失步故障曼延整個電網(wǎng)；
[0034] (3)本發(fā)明的失步解列控制系統(tǒng)通過引入廣域測量技術(shù)，重點運用PMU裝置，實時 在線測量電網(wǎng)的電氣數(shù)據(jù)，通過光纖通訊技術(shù)將數(shù)據(jù)以最快的速度傳送給主網(wǎng)控制中心， 由主網(wǎng)控制中心全局判斷電網(wǎng)的失步并控制整個電網(wǎng)，保證電網(wǎng)在失步時可靠解列。
【附圖說明】
[0035] 圖1是本發(fā)明一種實施例的電網(wǎng)失步解列控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0036] 圖2是本發(fā)明一種實施例