兩側(cè)的電壓頻率變化趨勢(shì)相反且沒有交集，因此 能夠通過計(jì)算線路兩側(cè)母線頻率對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)d CO/dt的乘積是否小于零來捜尋振蕩中屯、 的位置。滿足則代表振蕩中屯、就處于線路上進(jìn)入步驟9,不滿足則表示沒有找到振蕩中屯、， 進(jìn)入步驟8;
[0039] 步驟8:對(duì)線路集L中下一條線路進(jìn)行判斷，直至捜尋到滿足判據(jù)的線路為止；
[0040] 步驟9:計(jì)算中屯、發(fā)送解列指令給處于最優(yōu)斷面的解列裝置同一時(shí)刻將斷面解開。
[0041] 圖2是基于O'cosf/?解列判據(jù)的等值兩機(jī)系統(tǒng)說明圖，具體說明如下：
[0042] ①如圖2假定兩個(gè)電勢(shì)幅值相等的和怎W分別為等值兩機(jī)系統(tǒng)兩端電勢(shì)，送段M 與受端N之間的系統(tǒng)阻抗角為90°。
[0043] ②為便于計(jì)算，令怎W為相位角為0°的參考相量，令電勢(shì)超前點(diǎn)W的相角為曰，兩 電勢(shì)的幅值均為1，可W得到系統(tǒng)兩側(cè)電勢(shì)的瞬時(shí)值為：
[0044] GN=Encos ? Nt = COS ? Nt (1)
[0045] GM=Em cos〇Mt = cos(( On+A 〇t)+a) (2)
[0046] 圖3是基于解列判據(jù)的等值兩機(jī)系統(tǒng)向量圖，具體說明如下：
[0047] ③如圖3所示等值系統(tǒng)的相量圖，可知等值兩機(jī)系統(tǒng)的功角為:S= A ?t+a，振蕩 中屯、電壓為的=[)COSf/>，由于測(cè)量WCOS跨是取技在/上的投影，是反映振蕩中屯、電壓孩C 的標(biāo)量，可知：
餓
[0049] ④當(dāng)系統(tǒng)失步運(yùn)行時(shí)A O辛0,即化會(huì)出現(xiàn)周期性過零點(diǎn)，由于實(shí)際情況中不會(huì)出 現(xiàn)兩端等值電勢(shì)相等的情況，判據(jù)只適用于判定系統(tǒng)振蕩模式。
[0050] 圖4是基于線路兩側(cè)母線頻率失步解列判據(jù)說明圖，具體說明如下：
[0051] ①如圖4為等值兩機(jī)系統(tǒng)模型，點(diǎn)^和查W分別表示兩側(cè)發(fā)電機(jī)等值電勢(shì)，假設(shè)線路 AB為與系統(tǒng)阻抗角相同的均勻聯(lián)絡(luò)線，忽略線路阻抗隨頻率的變化。線路上隨機(jī)一點(diǎn)D到母 線B的阻抗為Zdb，令g = (Zdb+Zn)/Zz (0<g< I)，g表示D點(diǎn)位置系數(shù)。
[0052]②為了研究系統(tǒng)失步時(shí)的電壓頻率特性，各參量均采用瞬時(shí)值表示。
[0化3] GM=Em sinOMt (4)
[0054] GN=ENSintONt (5)
[0化5]郵=Ud sinODt (6)
[0056] 式中：《M、和分別為M側(cè)系統(tǒng)、N側(cè)系統(tǒng)和D點(diǎn)電勢(shì)的瞬時(shí)頻率;ud、Ud分別為D 點(diǎn)的電壓瞬時(shí)值、峰值。假定A側(cè)為送端系統(tǒng)，B側(cè)為受端系統(tǒng)。A O = OM-CON為系統(tǒng)兩側(cè)頻 差，0 = Em/En為系統(tǒng)兩側(cè)電勢(shì)幅值比，任意時(shí)刻有：
[0化7] UD = eN+g(eM_eN)=ENsin( ?Nt)+g化Msin( ?Mt)-ENsin( ?Nt)) (7)
[0060]因此點(diǎn)D電壓峰值為：
[0062] 當(dāng)化出現(xiàn)極小值時(shí)對(duì)應(yīng)線路的位置即為振蕩中屯、，當(dāng)t = kV A O且k為奇數(shù)時(shí)，Ud 在g = l/(l+k)處取極小值0。
[0063] ③令丫 = ?Nt+a，可知D點(diǎn)的瞬時(shí)電壓頻率為：
[0065] 式中假定短時(shí)間內(nèi)A O為常數(shù)，不會(huì)影響D點(diǎn)電壓頻率變化規(guī)律，
[0066] 則電壓頻率可表示為：
[0067] 仿/)二仿>V + 例;0A份 口巧
[0068] ④ (65(1:)對(duì)t求導(dǎo)：
[0070] g = l/(l+k)或t = kV A O，k取整數(shù)時(shí)Od有極大值、極小值：
[0071] (1)當(dāng)g = l/(l+k)時(shí)，即點(diǎn)D為失步中屯、，可得：
[0072] Od= ( ?m+?n)/2= Wav (14)
[0073] 式中Oav為兩側(cè)系統(tǒng)平均電壓頻率。
[0074] 間當(dāng)0<g<l/(l+k)時(shí)，同樣考慮t = kV A O，OD取得極值情況如下：
[0076] 式中：當(dāng)k為偶數(shù)時(shí)，即k =化，n取整數(shù)，此時(shí)CO D取得極大值；當(dāng)k為奇數(shù)時(shí)，即k = 化+1，n取整數(shù)，O D取得極小值。
[0077] 間當(dāng)l/(l+k)<c<l時(shí)，考慮t = kV A O，WD取得極值，表達(dá)式為：
[0079] 式中：當(dāng)k為偶數(shù)時(shí)，即k =化，n取整數(shù)，此時(shí)COD取得極小值；當(dāng)k為奇數(shù)時(shí)，即k = 化+1，n取整數(shù)，《D取得極大值。
[0080] 圖5是失步解列工作分層控制說明圖，具體說明如下：
[0081] ① PMU作為采集機(jī)構(gòu)實(shí)時(shí)、主動(dòng)、全面檢測(cè)系統(tǒng)狀態(tài)并發(fā)送給計(jì)算中屯、做計(jì)算處 理。
[0082] ②計(jì)算中屯、作為計(jì)算機(jī)構(gòu)對(duì)PMU采集到的信息做高速處理，計(jì)算內(nèi)容包括發(fā)電機(jī) 分群、系統(tǒng)最優(yōu)斷面、是否滿足解列判據(jù)等，并發(fā)送執(zhí)行信號(hào)給解列裝置。
[0083] ②列裝置作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行計(jì)算中屯、指令完成解列工作。
[0084] 圖6是基于廣域測(cè)量系統(tǒng)的最優(yōu)斷面捜索方法流程圖，具體說明如下：
[0085] ①利用WAMS中相量測(cè)量單元在線測(cè)得當(dāng)前發(fā)電機(jī)功角信息作為原始數(shù)據(jù)樣本。
[0086] ②采用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解對(duì)原始數(shù)據(jù)樣本濾波。
[0087] ③利用核賭成分分析方法對(duì)濾波后的數(shù)據(jù)做降維處理。
[0088] ④采用改進(jìn)模糊均值聚類算法對(duì)降維后數(shù)據(jù)的特征值進(jìn)行提取，確定同調(diào)機(jī)群。
[0089] ⑤利用WAMS測(cè)得系統(tǒng)當(dāng)前的潮流信息后，采用模擬退火算法確定系統(tǒng)切機(jī)切負(fù)荷 最小的最優(yōu)解列斷面。
[0090] 圖7-圖14是實(shí)施例本發(fā)明在BPA軟件中的具體應(yīng)用，圖7為IE趾39節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)單線 圖，包括10臺(tái)發(fā)電機(jī)，39個(gè)節(jié)點(diǎn)，頻率基準(zhǔn)值為50HZ，支路L25-26與支路L16-19在Os發(fā)生S 相短路接地故障，0.2s切除故障，10臺(tái)發(fā)電機(jī)功角曲線W及分群情況如圖8、圖9所示，發(fā)電 機(jī)639、638、631、637與其它機(jī)組分成5群，最優(yōu)斷面情況假定如圖10所示，具體說明如下：
[0091] 參見圖8是某種運(yùn)行方式下發(fā)電機(jī)Gl-GlO的功角曲線況，在2s左右發(fā)電機(jī)相互之 間明顯失去同步。此時(shí)檢測(cè)所有支路兩側(cè)母線電壓相角差，根據(jù)振蕩中屯、兩側(cè)母線電壓相 角差在0~360°變化且在180°處連續(xù)發(fā)現(xiàn)有支路L26-29第一時(shí)間滿足;參見圖11，可知2.2s 時(shí)支路L26-29兩側(cè)母線電壓相角差均大于130°且滿足Ucos 口判據(jù)，說明系統(tǒng)發(fā)生了失步振 蕩，此時(shí)檢測(cè)線路兩端的母線電壓頻率;參見圖12,線路兩側(cè)電壓頻率軌跡變化相反，兩側(cè) 母線頻率對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)dcoMt的乘積小于0,說明失步振蕩中屯、處于線路L26-29上;參見圖 13、圖14,改變系統(tǒng)運(yùn)行方式后，近似得到同樣結(jié)論，說明本發(fā)明可W準(zhǔn)確識(shí)別振蕩中屯、出 現(xiàn)的位置，此時(shí)需要通過計(jì)算中屯、下達(dá)解列指令給最優(yōu)斷面上的解列裝置將系統(tǒng)解列，完 成解列工作。
[0092] W上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明掲露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該W權(quán)利要求的保護(hù)范圍 為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于廣域測(cè)量信息的交流系統(tǒng)多頻振蕩復(fù)合失步解列判據(jù)方法，其特征在于， 它包括下列步驟： 步驟1:廣域測(cè)量信息（Wide Area Measurement System,WAMS)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行狀 態(tài)，電氣量：電壓、功角、相角、頻率均可W通過相量測(cè)量單元(Phasor Measurement Unit, PMU)進(jìn)行義集； 步驟2:兩側(cè)母線電壓相角差Δ θ〉130°作為解列裝置啟動(dòng)判據(jù)，系統(tǒng)發(fā)生失步振蕩時(shí)兩 個(gè)機(jī)群發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子角速度不同從而導(dǎo)致功角差在0~360°周期變化，兩個(gè)機(jī)群擺開的功角 差可W近似等值為線路兩側(cè)母線電壓相角差A(yù) Θ，計(jì)算解列裝置兩側(cè)母線電壓相角差是否 滿足Δ θ〉130°，滿足則代表系統(tǒng)發(fā)生了振蕩，但還不能確定振蕩類型，進(jìn)入步驟3。不滿足則 回到步驟1監(jiān)測(cè)階段； 步驟3:啟動(dòng)解列裝置失步解列判據(jù)； 步驟4:判斷并計(jì)算聯(lián)絡(luò)線路i/c〇S9是否過零，失步振蕩時(shí)振蕩中屯、所在線路i/cos巧連 續(xù)變化而且過零，同步振蕩時(shí)Ucos 口雖然連續(xù)變化但是電壓不會(huì)為零，短路故障時(shí)Ucos 口不 會(huì)連續(xù)變化。妨解列判據(jù)由于僅僅是基于等值兩機(jī)模型推導(dǎo)的單端電氣量判據(jù)，在實(shí) 際應(yīng)用中遇到線路兩端等值電勢(shì)不等和多頻振蕩時(shí)不能準(zhǔn)確有效捕捉到失步中屯、，故用作 輔助判據(jù)來區(qū)分系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)W及振蕩中屯、出現(xiàn)的時(shí)刻。滿足則可W判定系統(tǒng)處于失步振 蕩狀態(tài)，進(jìn)入步驟5,不滿足則代表系統(tǒng)沒有發(fā)生失步振蕩，返回步驟1; 步驟5:通過路徑捜索算法確定線路集L，L中包括滿足步驟4的線路W及與其鄰近的串 聯(lián)、并聯(lián)的線路； 步驟6:PMU采集滿足Ucosp過零時(shí)刻的線路集L中所有線路兩側(cè)電壓頻率； 步驟7:計(jì)算線路兩側(cè)母線頻率對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)dw/dt的乘積是否小于零，實(shí)際情況下振 蕩中屯、線路兩側(cè)電動(dòng)勢(shì)不會(huì)相同，但基于母線電壓頻率的解列判據(jù)能夠適應(yīng)實(shí)際情況中線 路兩端等值電勢(shì)不等而導(dǎo)致振蕩中屯、發(fā)生遷移的情況，振蕩中屯、同一側(cè)的電壓頻率變化趨 勢(shì)相同有交集但幅值不同，振蕩中屯、兩側(cè)的電壓頻率變化趨勢(shì)相反且沒有交集，因此能夠 通過計(jì)算線路兩側(cè)母線頻率對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)dw/dt的乘積是否小于零來捜尋振蕩中屯、的位 置。滿足則代表振蕩中屯、就處于線路上進(jìn)入步驟9,不滿足則表示沒有找到振蕩中屯、，進(jìn)入 步驟8; 步驟8:對(duì)線路集L中下一條線路進(jìn)行判斷，直至捜尋到滿足判據(jù)的線路為止； 步驟9:計(jì)算中屯、發(fā)送解列指令給處于最優(yōu)斷面的解列裝置同一時(shí)刻將斷面解開。
【專利摘要】本發(fā)明是一種基于廣域測(cè)量信息的交流系統(tǒng)多頻振蕩復(fù)合失步解列判據(jù)方法，其特點(diǎn)是，包括的步驟有：利用相量測(cè)量單元測(cè)量解列斷面線路兩側(cè)母線的電壓、相角、頻率作為原始數(shù)據(jù)；計(jì)算中心計(jì)算線路兩側(cè)母線電壓相角差Δθ>130°作為啟動(dòng)判據(jù)；啟動(dòng)系統(tǒng)失步解列判據(jù)；計(jì)算兩同調(diào)機(jī)群是否過零；通過路徑搜索算法確定線路集L；利用相量測(cè)量單元采集滿足過零時(shí)刻的線路集L中所有線路兩側(cè)電壓頻率；計(jì)算線路兩側(cè)母線頻率對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)dω/dt的乘積是否小于零；計(jì)算中心發(fā)送解列指令控制最優(yōu)斷面處解列裝置解列。具有科學(xué)合理，適用性強(qiáng)，可靠性高，效果佳的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】H02J3/00, H02J3/24
【公開號(hào)】CN105552881
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510900265
【發(fā)明人】王振浩, 張明澤, 李國(guó)慶, 李楊, 辛業(yè)春, 王鶴, 陳繼開
【申請(qǐng)人】東北電力大學(xué)
【公開日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2015年12月8日