專利名稱：基于scada數(shù)據(jù)實時定位電力系統(tǒng)功率振蕩擾動源的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種基于SCADA數(shù)據(jù)實時定位電力系統(tǒng)功率振蕩擾動源的方法，屬于基于SCADA數(shù)據(jù)實時定位電力系統(tǒng)功率振蕩擾動源的方法的改造技術(shù)。本發(fā)明屬于電力調(diào)度自動化領(lǐng)域，涉及電力系統(tǒng)功率振蕩擾動源的實時定位技術(shù)。
背景技術(shù)：
在電力系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)經(jīng)輸電線路并列運(yùn)行供電時，在某些運(yùn)行狀態(tài)下可能出現(xiàn)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子之間的持續(xù)振蕩，引起母線電壓和輸電線路上功率發(fā)生相應(yīng)的振蕩，影響了功率的正常輸送，嚴(yán)重時電力系統(tǒng)將會發(fā)生失去同步直至崩潰的嚴(yán)重后果。由于直接起因涉及到同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子間的搖擺，稱為機(jī)電振蕩或功率振蕩，這種持續(xù)振蕩的頻率很低，通常稱之為低頻振蕩。低頻振蕩是電力系統(tǒng)中發(fā)生頻繁、對系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行造成嚴(yán)重影響的一類事故，已經(jīng)成為威脅互聯(lián)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行、制約電網(wǎng)傳輸能力的重要因素之一。最近幾年，我國電網(wǎng)發(fā)生過多次低頻振蕩，由于調(diào)度員處理得當(dāng)，最終沒有造成嚴(yán)重后果；但是，如果自動化系統(tǒng)不能提供振蕩源定位信息，調(diào)度員收到低頻振蕩告警后，主要采取降低聯(lián)絡(luò)線功率的手段來逐步平抑振蕩，無法立即切除擾動源以阻止振蕩的進(jìn)一步擴(kuò)大或再次發(fā)生。因此，如何找到方法快速確定低頻振蕩擾動源并及時將其切除，對保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行意義重大，也是當(dāng)前調(diào)度運(yùn)行工作的最迫切需求。低頻振蕩擾動源定位技術(shù)在國內(nèi)外有大量研究，主要成果集中在對PMU (phasormeasurement unit,相量測量單元)采集的動態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)分析理論,如:基于能量函數(shù)的強(qiáng)迫功率振蕩擾動源定位方法、采用Prony算法進(jìn)行共振型低頻振蕩振源定位方法、希爾波特(Hilbert)變換解決大規(guī)模電網(wǎng)中低頻振蕩擾動源的定位方法等。使用PMU數(shù)據(jù)的電力系統(tǒng)功率振蕩擾動源定位技術(shù)存在以下幾個問題和不足:
I)尚處于理論研究和仿真階段
可查閱的所有研究結(jié)果表明，低頻振蕩擾動源定位技術(shù)研究目前都還處于仿真和分析的階段，難以在生產(chǎn)運(yùn)行中提供實時決策信息，尚未真正實現(xiàn)實用化的工程應(yīng)用。2) PMU布點(diǎn)有限，監(jiān)測范圍不全
SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition,即數(shù)據(jù)米集與監(jiān)視控制)系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)，通過安裝在發(fā)電廠或變電站的一種遠(yuǎn)動裝置RTU (RemoteTerminal Unit，遠(yuǎn)程終端裝置)采集電網(wǎng)數(shù)據(jù)，是當(dāng)前所有電力調(diào)度的實時監(jiān)視系統(tǒng)即EMS(Energy Management System,能量管理系統(tǒng))所采用的數(shù)據(jù)采集架構(gòu)。所以，SCADA數(shù)據(jù)覆蓋EMS系統(tǒng)接入的所有廠站。與RTU相反，PMU并不是廠站建設(shè)的常規(guī)采集裝置，是需要專門部署，一般只部署在穩(wěn)定問題比較突出的廠站，近期國內(nèi)電力系統(tǒng)雖然加大投資，接入了大量PMU裝置，但PMU布點(diǎn)有限，監(jiān)測范圍不全的問題仍然非常突出。3)維護(hù)不到位，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率不高 由于PMU是遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)采集的附加設(shè)備，對電網(wǎng)實時運(yùn)行影響不大，站端的運(yùn)行人員重視程度較低，而且對裝置的理解不夠和操作存在偏差，往往會引起數(shù)據(jù)的問題。主站端往往通過建設(shè)專門的WAMS (Wide Area Measurement System,廣域監(jiān)測系統(tǒng))系統(tǒng)來接入PMU數(shù)據(jù)，與EMS系統(tǒng)難以集成，而且這些系統(tǒng)通常缺乏專業(yè)人員，維護(hù)難以到位。4)實施成本過高
廣域監(jiān)測系統(tǒng)需要重新搭建數(shù)據(jù)采集架構(gòu)，廠站需要專門部署PMU裝置，主站系統(tǒng)應(yīng)用復(fù)雜，必然導(dǎo)致實施成本大大增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于考慮上述問題而提供一種提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率，提高實用化水平，并大大節(jié)省投資的基于SCADA數(shù)據(jù)實時定位電力系統(tǒng)功率振蕩擾動源的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是:本發(fā)明的基于SCADA數(shù)據(jù)實時定位電力系統(tǒng)功率振蕩擾動源的方法，包括如下步驟:
1)調(diào)用EMS系統(tǒng)的實時庫接口，獲得電力設(shè)備的有功值；
2)調(diào)用振蕩特征迭代函數(shù)，在前一狀態(tài)的基礎(chǔ)上輸入新的數(shù)據(jù)，對某個電網(wǎng)設(shè)備有功來回擺動的特征量進(jìn)行計算，與預(yù)先設(shè)置的定值進(jìn)行比較后返回設(shè)備的狀態(tài)；
3)實時定位擾動源，根據(jù)設(shè)備的起振時間，最早觸發(fā)振蕩的設(shè)備被立即定位為擾動源。上述步驟I)中，電力設(shè)備包括輸電線路、發(fā)電機(jī)組、變壓器。上述步驟2)中，振蕩特征迭代函數(shù)是一個狀態(tài)迭代函數(shù)。上述步驟2)中，設(shè)備的狀態(tài)包括:振蕩開始、正在振蕩、振蕩結(jié)束、正常。上述步驟3)中，設(shè)備的起振時間是在秒級的時間內(nèi)完成。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果:
I)本發(fā)明使用SCADA數(shù)據(jù)，開發(fā)實現(xiàn)電力系統(tǒng)功率振蕩擾動源的實時定位功能，解決WAMS因為系統(tǒng)監(jiān)測范圍不全、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率不高而無法實現(xiàn)擾動源定位的問題。2)本發(fā)明直接在EMS系統(tǒng)上開發(fā)實現(xiàn)功率振蕩擾動源的實時定位功能，不需要部署專用的數(shù)據(jù)采集裝置相量測量單元(PMU)及廣域測量系統(tǒng)(WAMS)，即可以實現(xiàn)有效的電力系統(tǒng)功率振蕩源的實時定位，簡化技術(shù)實現(xiàn)，提高實用化水平，并大大節(jié)省投資。3)本發(fā)明使用狀態(tài)迭代函數(shù)的方式，只需要使用設(shè)備功率當(dāng)前值即可計算出設(shè)備功率狀態(tài)，不需要保存和處理一個時間窗口的數(shù)據(jù)，解決了以往擾動源搜索需要大規(guī)模數(shù)據(jù)保存和掃描所存在的問題。4)本發(fā)明只使用了最常規(guī)的RTU/SCADA數(shù)據(jù)，覆蓋了電力調(diào)度機(jī)構(gòu)的電網(wǎng)監(jiān)視范圍，消除了 PMU裝置布點(diǎn)不全帶來的盲點(diǎn)，大大提高振蕩源實時定位結(jié)果信息的可信度。5)本發(fā)明技術(shù)實現(xiàn)簡單實用，可以直接在EMS系統(tǒng)上開發(fā)應(yīng)用，改造工作量非常小，加上EMS系統(tǒng)及其數(shù)據(jù)維護(hù)普遍比較到位，所以該技術(shù)更易于實用化。本發(fā)明是一種方便實用的基于SCADA數(shù)據(jù)實時定位電力系統(tǒng)功率振蕩擾動源的方法。


圖1為本發(fā)明振蕩特征迭代函數(shù)流程圖
圖2為本發(fā)明基于SCADA數(shù)據(jù)功率振蕩擾動源實時定位的方法的實現(xiàn)示意圖。
具體實施例方式下面是本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，本發(fā)明的特征、目的和優(yōu)點(diǎn)可以從實施例的說明和附圖中看出。1、本方法使用振蕩特征迭代函數(shù)，說明如下:
圖1是振蕩特征迭代函數(shù)流程圖，該特征函數(shù)是一個狀態(tài)迭代函數(shù)，在前一狀態(tài)的基礎(chǔ)上輸入新的數(shù)據(jù)，對某個電網(wǎng)設(shè)備有功來回擺動的特征量進(jìn)行計算，與預(yù)先設(shè)置的定值進(jìn)行比較后返回設(shè)備的狀態(tài)。函數(shù)的輸入:(Pk，tk)，其中Pk是設(shè)備的有功值，tk是量測采集的時間。判斷當(dāng)前數(shù)值是否極值點(diǎn)，
權(quán)利要求
1.一種基于SCADA數(shù)據(jù)實時定位電力系統(tǒng)功率振蕩擾動源的方法,其特征在于包括如下步驟: 1)調(diào)用EMS系統(tǒng)的實時庫接口，獲得電力設(shè)備的有功值； 2)調(diào)用振蕩特征迭代函數(shù)，在前一狀態(tài)的基礎(chǔ)上輸入新的數(shù)據(jù)，對某個電網(wǎng)設(shè)備有功來回擺動的特征量進(jìn)行計算，與預(yù)先設(shè)置的定值進(jìn)行比較后返回設(shè)備的狀態(tài)； 3)實時定位擾動源，根據(jù)設(shè)備的起振時間，最早觸發(fā)振蕩的設(shè)備被立即定位為擾動源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于SCADA數(shù)據(jù)實時定位電力系統(tǒng)功率振蕩擾動源的方法，其特征在于上述步驟I)中，電力設(shè)備包括輸電線路、發(fā)電機(jī)組、變壓器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于SCADA數(shù)據(jù)實時定位電力系統(tǒng)功率振蕩擾動源的方法，其特征在于上述步驟2)中，振蕩特征迭代函數(shù)是一個狀態(tài)迭代函數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于SCADA數(shù)據(jù)實時定位電力系統(tǒng)功率振蕩擾動源的方法，其特征在于上述步驟2)中，設(shè)備的狀態(tài)包括:振蕩開始、正在振蕩、振蕩結(jié)束、正常。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于SCADA數(shù)據(jù)實時定位電力系統(tǒng)功率振蕩擾動源的方法，其特征在于上述步驟3)中，設(shè)備的起振時間是在秒級的時間內(nèi)完成。
全文摘要
本發(fā)明是一種基于SCADA數(shù)據(jù)實時定位電力系統(tǒng)功率振蕩擾動源的方法。包括如下步驟1)調(diào)用EMS系統(tǒng)的實時庫接口，獲得電力設(shè)備的有功值；2)調(diào)用振蕩特征迭代函數(shù)，在前一狀態(tài)的基礎(chǔ)上輸入新的數(shù)據(jù)，對某個電網(wǎng)設(shè)備有功來回擺動的特征量進(jìn)行計算，與預(yù)先設(shè)置的定值進(jìn)行比較后返回設(shè)備的狀態(tài)；3)實時定位擾動源，根據(jù)設(shè)備的起振時間，最早觸發(fā)振蕩的設(shè)備被立即定位為擾動源。本發(fā)明提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率，提高實用化水平，并大大節(jié)省投資，是一種方便實用的基于SCADA數(shù)據(jù)實時定位電力系統(tǒng)功率振蕩擾動源的方法。
文檔編號H02J3/00GK103178519SQ201310070768
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月6日
發(fā)明者梁壽愚, 趙旋宇, 李矛, 李鵬, 胡榮, 方文崇 申請人:中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司