專利名稱：電網(wǎng)中故障擾動(dòng)點(diǎn)的定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)測(cè)控技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電網(wǎng)中故障擾動(dòng)點(diǎn)的定位方法。
背景技術(shù)：
由于電力系統(tǒng)輸電線路規(guī)模龐大，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)覆蓋地域廣闊，設(shè)備老化和極端氣象因素的影響，電網(wǎng)中會(huì)發(fā)生各種不同形式的故障擾動(dòng)。例如線路上會(huì)發(fā)生不同類型的短路故障；某個(gè)發(fā)電機(jī)的低頻振蕩引發(fā)整個(gè)電網(wǎng)的低頻振蕩問(wèn)題。當(dāng)電網(wǎng)中發(fā)生以上類型故障擾動(dòng)時(shí)，如何快速自動(dòng)確定故障擾動(dòng)點(diǎn)的位置，為制定電網(wǎng)故障擾動(dòng)后的運(yùn)行和控制措施， 以保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。隨著高速通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和GPS(Global Position System)同步時(shí)鐘技術(shù)在電網(wǎng)中廣泛使用，各省地區(qū)的電網(wǎng)控制中心已經(jīng)在電網(wǎng)中的不同結(jié)點(diǎn)上安裝了大量的能夠標(biāo)注GPS同步時(shí)鐘的電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)采樣測(cè)量裝置PMU(Phase Measuring toite，相量測(cè)量單元)，能夠采集電網(wǎng)中各個(gè)關(guān)鍵結(jié)點(diǎn)上線路的電壓有效值和電壓過(guò)0時(shí)刻等運(yùn)行數(shù)據(jù)，并傳送到電網(wǎng)調(diào)度控制中心，電網(wǎng)控制中心能夠監(jiān)視和控制電網(wǎng)的運(yùn)行狀況。由于受到通訊通道傳輸速率的限制和上傳數(shù)據(jù)使用方法的制約，目前各采樣點(diǎn)向控制中心發(fā)送的數(shù)據(jù)量還很有限，一般是在一個(gè)工頻周期OOms)內(nèi)將各測(cè)點(diǎn)的電壓有效值和電壓過(guò)0時(shí)刻發(fā)送到電網(wǎng)控制中心，電網(wǎng)控制中心可以收到大量不同地點(diǎn)PMU測(cè)量裝置發(fā)來(lái)的電網(wǎng)運(yùn)行測(cè)量數(shù)據(jù)。由于電網(wǎng)監(jiān)控中心收到各測(cè)量點(diǎn)的數(shù)據(jù)都是非常稀疏的運(yùn)行數(shù)據(jù)，而且目前缺乏對(duì)這種稀疏數(shù)據(jù)的處理方法，監(jiān)控中心也只能將該數(shù)據(jù)用于電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)的顯示，無(wú)法利用該數(shù)據(jù)分析計(jì)算和反映電網(wǎng)中更多的動(dòng)態(tài)特征。比如電網(wǎng)處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，無(wú)法計(jì)算各個(gè)測(cè)量點(diǎn)每個(gè)工頻周期內(nèi)的有功功率和無(wú)功功率；再比如無(wú)法確定電網(wǎng)中是否發(fā)生了短路或低頻振蕩等類型故障擾動(dòng)，更無(wú)法確定該故障擾動(dòng)的位置。為了定位電網(wǎng)中的短路故障點(diǎn)，目前的方法是在電網(wǎng)中大量安裝專用的行波故障定位采樣裝置和建立一套行波故障定位網(wǎng)絡(luò)，各行波定位裝置測(cè)量故障行波波頭到達(dá)各測(cè)點(diǎn)的時(shí)刻，并將各測(cè)點(diǎn)的故障行波波頭到達(dá)時(shí)刻數(shù)據(jù)傳送到故障行波處理中心，在處理中心計(jì)算各測(cè)點(diǎn)間故障行波波頭到達(dá)各測(cè)點(diǎn)間的時(shí)差然后計(jì)算電網(wǎng)中故障點(diǎn)的位置。由于行波故障定位中心收到的都是各測(cè)點(diǎn)故障行波波頭到達(dá)時(shí)刻的數(shù)據(jù)，該時(shí)刻數(shù)據(jù)只能用于定位電壓突變的短路故障點(diǎn)，不能用于定位電壓變化緩慢的低頻振蕩擾動(dòng)點(diǎn)，也不能用于計(jì)算測(cè)量點(diǎn)的有功功率和無(wú)功功率，即該行波故障定位網(wǎng)絡(luò)雖然短路故障點(diǎn)定位精度高，但是其功能過(guò)于單一。同時(shí)，由于線路中需要安裝專用的行波故障定位采樣裝置和建立一套行波故障定位網(wǎng)絡(luò)，無(wú)法利用既有的PMU測(cè)量裝置，因此導(dǎo)致存在安裝維護(hù)成本過(guò)高的問(wèn)題
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種電網(wǎng)中故障擾動(dòng)點(diǎn)的定位方法，用以增加目前PMU 裝置用于故障擾動(dòng)定位的功能和解決行波故障定位網(wǎng)絡(luò)功能單一以及安裝維護(hù)成本過(guò)高的問(wèn)題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是，一種電網(wǎng)中故障擾動(dòng)點(diǎn)的定位方法， 通過(guò)安裝在電網(wǎng)中不同節(jié)點(diǎn)上的具有GPS時(shí)標(biāo)的PMU測(cè)量裝置獲取各個(gè)節(jié)點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)的時(shí)間，并將該測(cè)量數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)的時(shí)間發(fā)送到電網(wǎng)控制中心，再由電網(wǎng)控制中心根據(jù)接收的數(shù)據(jù)定位故障擾動(dòng)點(diǎn)，其特征是所述定位方法包括步驟1 對(duì)所有具有GPS時(shí)標(biāo)的PMU裝置進(jìn)行預(yù)處理，使其對(duì)設(shè)定頻率的信號(hào)產(chǎn)生的濾波相位滯后相同；步驟2 在安裝了具有GPS時(shí)標(biāo)的PMU裝置的節(jié)點(diǎn)上，利用具有GPS時(shí)標(biāo)的PMU裝置測(cè)量該節(jié)點(diǎn)各工頻周期內(nèi)任意一相相電壓的最大值、相電壓的最小值、相電流的最大值、 相電流的最小值及其對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，并將上述測(cè)量數(shù)據(jù)發(fā)送至電網(wǎng)控制中心；步驟3 電網(wǎng)控制中心根據(jù)收到的上述測(cè)量數(shù)據(jù)，判斷電網(wǎng)中是否發(fā)生故障擾動(dòng)， 當(dāng)電網(wǎng)中沒(méi)有發(fā)生故障擾動(dòng)時(shí)，執(zhí)行步驟4 ；否則，執(zhí)行步驟5 ；步驟4 計(jì)算各節(jié)點(diǎn)的有功功率和無(wú)功功率，過(guò)程結(jié)束；步驟5 當(dāng)電網(wǎng)中發(fā)生故障擾動(dòng)時(shí)，提取各節(jié)點(diǎn)的電壓擾動(dòng)量曲線；步驟6 判斷故障擾動(dòng)類型，并根據(jù)故障擾動(dòng)類型確定故障擾動(dòng)點(diǎn)的位置。所述判斷電網(wǎng)中是否發(fā)生故障擾動(dòng)具體是當(dāng)一個(gè)工頻周期內(nèi)的相電壓的最大值與上一個(gè)工頻周期內(nèi)的相電壓的最大值的差的絕對(duì)值、該工頻周期內(nèi)的相電壓的最小值與上一個(gè)工頻周期內(nèi)的相電壓的最小值的差的絕對(duì)值、該工頻周期內(nèi)的相電流的最大值與上一個(gè)工頻周期內(nèi)的相電流的最大值的差的絕對(duì)值以及該工頻周期內(nèi)的相電流的最小值與上一個(gè)工頻周期內(nèi)的相電流的最小值的差的絕對(duì)值都大于等于設(shè)定閾值時(shí)，則電網(wǎng)中發(fā)生故障擾動(dòng)；否則，電網(wǎng)中沒(méi)有發(fā)生故障擾動(dòng)。所述計(jì)算各節(jié)點(diǎn)的有功功率利用公式
權(quán)利要求
1.一種電網(wǎng)中故障擾動(dòng)點(diǎn)的定位方法，通過(guò)安裝在電網(wǎng)中不同節(jié)點(diǎn)上的具有GPS時(shí)標(biāo)的PMU測(cè)量裝置獲取各個(gè)節(jié)點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)的時(shí)間，并將該測(cè)量數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)的時(shí)間發(fā)送到電網(wǎng)控制中心，再由電網(wǎng)控制中心根據(jù)接收的數(shù)據(jù)定位故障擾動(dòng)點(diǎn)，其特征是所述定位方法包括步驟1 對(duì)所有具有GPS時(shí)標(biāo)的PMU裝置進(jìn)行預(yù)處理，使其對(duì)設(shè)定頻率的信號(hào)產(chǎn)生的濾波相位滯后相同；步驟2 在安裝了具有GPS時(shí)標(biāo)的PMU裝置的節(jié)點(diǎn)上，利用具有GPS時(shí)標(biāo)的PMU裝置測(cè)量該節(jié)點(diǎn)各工頻周期內(nèi)任意一相相電壓的最大值、相電壓的最小值、相電流的最大值、相電流的最小值及其對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，并將上述測(cè)量數(shù)據(jù)發(fā)送至電網(wǎng)控制中心；步驟3:電網(wǎng)控制中心根據(jù)收到的上述測(cè)量數(shù)據(jù)，判斷電網(wǎng)中是否發(fā)生故障擾動(dòng)，當(dāng)電網(wǎng)中沒(méi)有發(fā)生故障擾動(dòng)時(shí)，執(zhí)行步驟4 ；否則，執(zhí)行步驟5 ；步驟4 計(jì)算各節(jié)點(diǎn)的有功功率和無(wú)功功率，過(guò)程結(jié)束；步驟5 當(dāng)電網(wǎng)中發(fā)生故障擾動(dòng)時(shí)，提取各節(jié)點(diǎn)的電壓擾動(dòng)量曲線；步驟6 判斷故障擾動(dòng)類型，并根據(jù)故障擾動(dòng)類型確定故障擾動(dòng)點(diǎn)的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位方法，其特征是所述判斷電網(wǎng)中是否發(fā)生故障擾動(dòng)具體是當(dāng)一個(gè)工頻周期內(nèi)的相電壓的最大值與上一個(gè)工頻周期內(nèi)的相電壓的最大值的差的絕對(duì)值、該工頻周期內(nèi)的相電壓的最小值與上一個(gè)工頻周期內(nèi)的相電壓的最小值的差的絕對(duì)值、該工頻周期內(nèi)的相電流的最大值與上一個(gè)工頻周期內(nèi)的相電流的最大值的差的絕對(duì)值以及該工頻周期內(nèi)的相電流的最小值與上一個(gè)工頻周期內(nèi)的相電流的最小值的差的絕對(duì)值都大于等于設(shè)定閾值時(shí)，則電網(wǎng)中發(fā)生故障擾動(dòng)；否則，電網(wǎng)中沒(méi)有發(fā)生故障擾動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的定位方法，其特征是所述計(jì)算各節(jié)點(diǎn)的有功功率利用公式巧⑶⑷=全I(xiàn).)腿(外W)腿(外⑶S(，一(“)^(一(“)χπ)U(kJ)min (n)U(kJ)max (η)其中，Pa^j) (η)是第k個(gè)節(jié)點(diǎn)第j相在第η個(gè)工頻周期內(nèi)的有功功率，u(k,j)max(n)是第 k個(gè)節(jié)點(diǎn)在第η個(gè)工頻周期內(nèi)的第j相相電壓最大值，u(M)min (η)是第k個(gè)節(jié)點(diǎn)在第η個(gè)工頻周期內(nèi)的第j相相電壓最小值，i(k,J)max(n)是第k個(gè)節(jié)點(diǎn)在第η個(gè)工頻周期內(nèi)的第j相相電流最大值，7是第k個(gè)節(jié)點(diǎn)在第η個(gè)工頻周期內(nèi)的第j相相電壓最大值對(duì)應(yīng)的時(shí)刻Λο 是第k個(gè)節(jié)點(diǎn)在第η個(gè)工頻周期內(nèi)的第j相相電壓最小值對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，7^ 是第k個(gè)節(jié)點(diǎn)在第η個(gè)工頻周期內(nèi)的第j相相電流最大值對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，第j相是指三相電壓的A相、B相或者C相。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的定位方法，其特征是所述計(jì)算各節(jié)點(diǎn)的無(wú)功功率利用公式⑷=全^一(外W)ma>>sm(，一一⑶ x^)u(kJ)min (n)u(kJ)max (n)其中，Q(k,j)(n)是第k個(gè)節(jié)點(diǎn)第j相在第η個(gè)工頻周期內(nèi)的無(wú)功功率，u(k,j)max(n)是第 k個(gè)節(jié)點(diǎn)在第η個(gè)工頻周期內(nèi)的第j相相電壓最大值，u(M)min (η)是第k個(gè)節(jié)點(diǎn)在第η個(gè)工頻周期內(nèi)的第j相相電壓最小值，i(k,J)max(n)是第k個(gè)節(jié)點(diǎn)在第η個(gè)工頻周期內(nèi)的第j相相電流最大值，7是第k個(gè)節(jié)點(diǎn)在第η個(gè)工頻周期內(nèi)的第j相相電壓最大值對(duì)應(yīng)的時(shí)刻Λο 是第k個(gè)節(jié)點(diǎn)在第η個(gè)工頻周期內(nèi)的第j相相電壓最小值對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，7^maxlX1 是第k個(gè)節(jié)點(diǎn)在第η個(gè)工頻周期內(nèi)的第j相相電流最大值對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，第j相是指三相電壓的A相、B相或者C相。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的定位方法，其特征是所述提取各節(jié)點(diǎn)的電壓擾動(dòng)量曲線具體是，在每個(gè)節(jié)點(diǎn)的兩個(gè)相鄰工頻周期內(nèi)的相電壓最大值之間，利用數(shù)據(jù)插值法擬合出電壓最大值變化曲線，在每個(gè)節(jié)點(diǎn)的兩個(gè)相鄰工頻周期內(nèi)的相電壓最小值之間，利用數(shù)據(jù)插值法擬合出電壓最小值變化曲線，將電壓最大值變化曲線和電壓最小值變化曲線相加，得到該節(jié)點(diǎn)電壓擾動(dòng)量曲線。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的定位方法，其特征是所述判斷故障擾動(dòng)類型具體是，當(dāng)電壓擾動(dòng)量曲線恒為0時(shí)，且電壓最大值變化曲線或電壓最小值變化曲線不恒為常數(shù)時(shí)，故障擾動(dòng)類型為低頻振蕩擾動(dòng)；當(dāng)電壓擾動(dòng)量曲線不等于0時(shí)，故障擾動(dòng)類型為短路故障擾動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的定位方法，其特征是當(dāng)故障擾動(dòng)類型為短路故障擾動(dòng)時(shí)，所述根據(jù)故障擾動(dòng)類型確定故障擾動(dòng)點(diǎn)的位置包括步驟101 計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓擾動(dòng)變量振幅，具體是以發(fā)生短路故障擾動(dòng)時(shí)刻之前的一個(gè)工頻周期和之后的一個(gè)工頻周期作為參考區(qū)間，計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)在所述參考區(qū)間內(nèi)的電壓擾動(dòng)量曲線上的最大值，將其作為該節(jié)點(diǎn)的電壓擾動(dòng)變量振幅；步驟102 確定電壓擾動(dòng)變量振幅的值最大的節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)為距離故障擾動(dòng)點(diǎn)最近的節(jié)占. 步驟103 利用公式
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的定位方法，其特征是當(dāng)故障擾動(dòng)類型為低頻振蕩擾動(dòng)時(shí)，所述根據(jù)故障擾動(dòng)類型確定故障擾動(dòng)點(diǎn)的位置包括步驟201 計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)在低頻振蕩周期內(nèi)的相電壓峰值的最大振幅，具體利用公式
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了電力系統(tǒng)測(cè)控技術(shù)領(lǐng)域中的一種電網(wǎng)中故障擾動(dòng)點(diǎn)的定位方法。包括對(duì)所有具有GPS時(shí)標(biāo)的PMU裝置進(jìn)行預(yù)處理；測(cè)量各節(jié)點(diǎn)各工頻周期內(nèi)任意一相相電壓的最大值、相電壓的最小值、相電流的最大值、相電流的最小值及其對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，并將上述測(cè)量數(shù)據(jù)發(fā)送至電網(wǎng)控制中心；電網(wǎng)控制中心根據(jù)收到的上述測(cè)量數(shù)據(jù)，判斷電網(wǎng)中是否發(fā)生故障擾動(dòng)，當(dāng)電網(wǎng)中沒(méi)有發(fā)生故障擾動(dòng)時(shí)，計(jì)算各節(jié)點(diǎn)的有功功率和無(wú)功功率；否則，提取各節(jié)點(diǎn)的電壓擾動(dòng)量曲線，并判斷故障擾動(dòng)類型，根據(jù)故障擾動(dòng)類型確定故障擾動(dòng)點(diǎn)的位置。本發(fā)明解決了電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的有功功率和無(wú)功功率的計(jì)算、電網(wǎng)故障擾動(dòng)類型的判斷以及電網(wǎng)故障擾動(dòng)點(diǎn)定位的問(wèn)題。
文檔編號(hào)G01R31/08GK102435912SQ20111031051
公開(kāi)日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月13日
發(fā)明者董清, 顏湘武 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)(保定)