專利名稱：基于相量測量技術的電網擾動在線自動識別方法
技術領域：
本發明屬電網技術領域，更準確地說本發明涉及 一種電網擾動在線識 另'J方法。
背景技術：
隨著我國電力系統的跨區域互聯，電網規模越來越大，結構也越來越 復雜。大電網雖然具有明顯的優越性，但也帶來潛在的安全問題，例如局 部電網的某些擾動，特別是短路故障等情況，其影響將波及鄰近的廣大區 域，如果處理不當，則可能擴大為系統性事故，甚至可能導致整個系統崩 潰，造成大面積停電。
基于同步相量測量單元構成的新一代廣域測量系統，利用計算機技術 和現代高速數字化通信網絡實現全網數據的同步釆樣，實時記錄和遠距離 實時傳遞，為電網的在線擾動識別提供了很好的平臺。
發明內容
本發明的發明目的是
1、 利用PMU采集的實時數據在線實時自動識別電網是否發生短路擾動；
2、 利用P麗采集的實時數據在線實時自動識別電網是否發生切機擾動；
為了實現上述目的，本發明是釆取以下的技術方案來實現的
基于相量測量技術的電網擾動在線自動識別方法，包括下列步驟 (1)利用相量測量單元釆集的實時數據，以模式分析理論為基礎，根據電壓、電流等電網電氣參數的變量規律，推斷出電網是否發生短路擾動 以及短路設備；
(2)利用相量測量單元采集的實時數據，以模式分析理論為基礎，根
據功率、頻率等電網電氣參數的變量規律，推斷出電網是否發生切機擾動；
電網發生擾動時時電氣量會發生劇烈的變化。為了明確電網擾動時的 暫態特征，首先對電網擾動時的電氣量變化規律進行分析。
根據電路疊加原理，在電網發生短路故障時，故障網絡可等值為故障 前網絡和故障后網絡，故障前網絡即電網正常運行時的負荷網絡，故障后 網絡即為短路故障附加網絡，也即短路分量網絡，故得到反映短路分量的
電壓、電流計算公式如下
△ U (t)=(U (t + 1) -U (t) ) /U (t) (1)
△ I (t)=( (I (t + 1) - I (t ))/1 (t) (2)
在正常情況下電網中的電壓、電流變化非常小，因此AU、 AI的值基
本接近于0;當電網發生故障時，由于故障點電壓降低，AU將為負值，故
障點電流增大，AI將為正值，通過設立AU、 AI合理的門檻值，躲過電 網正常運行時的電壓、電流變化量，即可正確識別電網中是否發生了短路 故障。
同時考慮到在故障時故障點的電壓最低，電網中所有設備的短路電流 都將流向故障點，因此距離故障點電氣距離越近的設備，其短路電流越大， 也即故障點的短路電流最大，根據以上分析可知，其短路電流的計算公式
如下式(3)所示，其中Isc表示短路電流； Isc = I(t + 1) — I(t) (3)因此短路擾動的識別過程是先通過提取電網中各個設備的電壓、電流特 征分量，判斷電網是否發生了短路故障；如發生短路故障，再計算滿足電 壓、電流特征分量門檻值的短路電流，通過提取最大的短路電流元件來確 定該設備為短路設備。
對于大電網來說，單臺發電機的切除對整個電網頻率的影響是很小的，
可能
只對被切除發電機電氣距離相近的機組的頻率可以觀測到突變。對于 被切除發電機電氣相鄰近的機組來說，該機組感受到的是負荷增大即電磁 轉矩增大，由于機械轉矩不變，根據發電機轉子運動方程式U), (2)，可 知這些機組的功角和輸出頻率會減小，伴隨著頻率的降低，發電機的電勢 也有相應的降低。
所以切機擾動發生時，可以選取電網頻率和發電機功率的變化情況作 為擾動特征。
由于頻率為慣性量，不會發生突變，而要經過一定的時間才能反映擾 動影響下的特征，因此取五秒內的頻率變化量作為擾動的特征分量來進行
計算。其功率變化量計算公式如下式所示
<formula>formula see original document page 5</formula> (3)
當AP(x)、頻率變化量均大于用戶定義的擾動限值或者發電機出力發生 突變且A,大于用戶定義的擾動限值時，則認為電網發生了切機擾動
效果和優點
采用本發明方法，綜合考慮了表征電力系統運行狀態的各種狀態量的 特征，在對大量實時測量數據進行處理和篩選后，提取出能夠區分擾動類型的少量有用的特征分量，根據特征的組合判斷擾動類型。由于釆用了廣 域同步信息，其數據刷新速度由EMS的秒級提高到了亳秒級，因而可以更
好地反映電網的動態特性；其次，該方法不受電網拓樸結構及電網規模的 影響；釆用該方法能夠快速、準確的識別出電網中的短路、切機擾動，輔 助調度員處理故障，防止故障范圍的進一步擴大。
圖1電網發生短路擾動的電網動態過程曲線圖。
具體實施例方式
下面是本發明的一個實施例，包括了電網發生短路故障的動態過程， 釆用本發明方法可以準確的識別出該次短路擾動以及短路故障的設備。
圖l為電網發生短路擾動的電網動態過程曲線圖，故障為A相短路瞬時 故障，在短路過程中A相電壓突然降低，A相電流突然增大，當A相電壓 的減小量及A相電流的增大量均大于設定的電壓、電流突變門檻值，則認 為電網發生了短路擾動。
在監測到的短路擾動設備中，用公式Isc = I(t + 1) - I(t)即可計 算出電網中對于該次短路擾動每個設備貢獻的短路電流大小，通過判斷短 路電流最大者則為短路故障設備。
權利要求
1、基于相量測量技術的電網擾動在線自動識別方法，包括下列步驟(1)利用相量測量單元采集的實時數據，以模式分析理論為基礎，根據電壓、電流等電網電氣參數的變量規律，推斷出電網是否發生短路擾動以及短路設備；(2)利用相量測量單元采集的實時數據，以模式分析理論為基礎，根據功率、頻率等電網電氣參數的變量規律，推斷出電網是否發生切機擾動短路。
2、 根據權利要求1所的基于相量測量技術的電網擾動在線自動識別方 法，其特征是擾動的識別過程是先通過提取電網中各個設備的電壓、電流 特征分量，判斷電網是否發生了短路故障；如發生短路故障，再計算滿足 電壓、電流特征分量門檻值的短路電流，通過提取最大的短路電流元件來 確定該設備為短路設備。
3、 根據權利要求1所的基于相量測量技術的電網擾動在線自動識別方 法，其特征是取五秒內的頻率變化量作為擾動的特征分量來進行計算，其 功率變化量計算公式如下式所示當AP(x)、頻率變化量均大于用戶定義的擾動限值或者發電機出力發生突變 且V大于用戶定義的擾動限值時，則認為電網發生了切機擾動。
全文摘要
基于相量測量技術的電網擾動在線自動識別方法，包括下列步驟(1)利用相量測量單元采集的實時數據，以模式分析理論為基礎，根據電壓、電流等電網電氣參數的變量規律，推斷出電網是否發生短路擾動以及短路設備；(2)利用相量測量單元采集的實時數據，以模式分析理論為基礎，根據功率、頻率等電網電氣參數的變量規律，推斷出電網是否發生切機擾動短路。本發明方法綜合考慮了表征電力系統運行狀態的各種狀態量的特征，提取出能夠區分擾動類型的少量有用的特征分量，采用該方法能夠快速、準確的識別出電網中的短路、切機擾動，輔助調度員處理故障，防止故障范圍的進一步擴大。
文檔編號G01R31/00GK101299051SQ20071013509
公開日2008年11月5日 申請日期2007年11月8日 優先權日2007年11月8日
發明者姚建國, 李海峰, 蘇大威, 濤 鄭, 高伏英 申請人:國網南京自動化研究院;華東電網有限公司;江蘇省電力公司
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