一种基于支路势能函数的电网失步解列方法与流程

本发明属于电网运行控制
技术领域：
，更具体地，涉及一种基于支路势能函数的电网失步解列方法。
背景技术：
：电网大规模互联有利于资源的分配和系统稳定性的提高，但为电网的安全运行带来了挑战。在电力系统遭受严重扰动时，其稳定性可能受到破坏，系统无法保持同步运行。此时如何避免电网崩溃、保障重要负荷供电至关重要。实际运行中，目前的失步解列方法是基于就地量来判断，根据分析结果将解列装置安装于系统可能的失步断面上来实现的，当系统发生失步振荡时，解列装置将系统分割成各自保持同步的孤岛。这种失步解列方法以离线计算、事先整定和配合、就地控制为特征；但该失步解列方法存在如下问题：(1)基于本地量的解列装置只考虑本地量信息，未涉及解列装置间的信息共享，会导致同一解列断面不同地点的解列装置在不同时刻解列，易引起振荡中心的迁移；(2)现有的失步解列判据没有考虑振荡中心迁移所带来的影响；现有的失步解列装置均安装于省间联络线上，若振荡中心迁移至省内，则解列装置并不能有效地将两个失步电网解列开。技术实现要素：针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于支路势能函数的电网失步解列方法，其目的在于解决由于同一断面的解列装置在不同时刻解列引起的振荡中心迁移带来的解列装置不能有效动作的技术问题。为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于支路势能函数的电网失步解列方法，包括如下步骤：(1)通过设置预想故障进行离线仿真，确定电网解列断面；根据电网解列断面生成解列表；(2)监测获取各支路的实时输送功率以及线路支路两端母线电压相角；(3)根据各支路的实时输送功率和支路两端母线电压相角获取支路势能函数；并根据支路势能函数以及支路的实时输送功率计算获取支路的实时解列指标；(4)根据各支路的实时解列指标在线判定支路是否达到解列临界值；根据解列表确定达到解列临界值的支路的解列指令；根据解列指令进行电网失步解列。优选地，上述基于支路势能函数的电网失步解列方法，其步骤(1)包括如下子步骤：(1.1)对于由各省级电网构成的调度区，将省间联络构成的断面作为省间解列断面；(1.2)对于省内电网构成的调度区，设置预想故障，根据预想故障进行仿真计算获得省内机组发电机功角曲线；根据该曲线判断省内机组的同调性，以确定省内解列断面。优选地，上述基于支路势能函数的电网失步解列方法，其步骤(3)包括如下子步骤：(3.1)根据支路的实时输送功率获取支路势能函数其中，k是指支路编号，Pk是指第k线路支路输送的有功功率，为故障前稳定时第k线路支路输送的有功功率，σk为第k线路支路两端母线电压相角差，为故障清除时刻第k线路支路两端母线电压相角差；(3.2)根据支路势能函数获取线路解列指标其中，k∈{1,…,l}；l是指监测线路数的最大值；tbki是第k线路支路势能第i次达到最大值的时刻，taki是第k线路支路势能函数第i次达到最小值的时刻。优选地，上述基于支路势能函数的电网失步解列方法，其步骤(4)包括如下子步骤：(4.1)监测并实时判断各支路的解列指标是否达到解列临界值；当支路的解列指标未达到解列临界值，则继续监测并实时判断各支路的解列指标是否达到解列临界值；当支路的解列指标达到解列临界值，则进入步骤(4.2)；(4.2)确定达到解列临界值的支路所在子区域；结合支路所在子区域以及解列表确定解列指令。优选的，上述基于支路势能函数的电网失步解列方法，其步骤(4.2)中，(a)若所述达到解列临界值的支路在省间联络线上，则通过区域解列控制中心发送解列指令，解列相应的省间断面，同时向省级解列控制中心发送解列省间断面的控制命令；(b)若所述达到解列临界值的支路在省内，则包括以下两个子步骤：(b.1)通过省级解列控制中心查询解列表，判断省级解列控制中心所对应的解列断面是否包含省间联络线，若是，则进入步骤(b.2)；若否，则进入步骤(b.3)；(b.2)通过省级解列控制中心向该控制中心所控制的解列断面发送解列指令，同时向区域解列控制中心发送解列省间联络线的信息；(b.3)通过省级解列控制中心向该控制中心所控制的解列断面发出解列指令，并向区域解列控制中心发出解列省内断面的信息。总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：(1)本方法按照省级电网分区和省内同调机组分群的思路离线生成解列表，结合支路暂态势能失步判据提出了适用于电网的实时失步解列策略，该策略通过区域解列控制中心和省级解列控制中心的协调配合，使得解列装置间的信息得以共享，使解列断面在同一时刻能够完全解列，有效解决了同一断面的解列装置在不同时刻解列而引起的振荡中心迁移带来的解列装置不能有效动作的问题，也能够解决振荡中心落在省内时解列装置不动作的问题。(2)由于本发明考虑了振荡中心落在省内和解列装置间信息共享的情况，通过设置大量的预想故障进行离线仿真计算，得到省内发电机组的同调性，进而得到省内解列断面，同时依据支路势能失步判据，解列指令统一由解列控制中心发出，使得不同解列装置间得以信息共享；因此能够取得下列有益效果：确保电网严重故障下发生失步的快速准确处理；避免因振荡中心转移至省内而导致解列装置不能正确动作；在线决策的过程可以实时了解全系统的动态信息，保证电力系统安全运行。该方法对于解决同一断面不同回路就地解列判据动作不一致造成的振荡中心迁移和系统解列不成功问题具有重要的实际意义。附图说明图1是本发明提供的基于支路势能函数的电网失步解列方法的流程图；图2是本发明实施例中的解列控制中心分布示意图；图3是本发明实施例中的华中电网省间断面网拓扑图；图4是本发明实施例中的离线数字仿真所得到的四川省发电机功角图图5是本发明实施例中几个示例区域的解列断面示意图；其中，(a)是四川省解列控制中心控制的解列断面；(b)是河南省解列控制中心控制的解列断面；(c)是湖南省解列控制中心控制的解列断面；(d)是江西省解列控制中心控制的解列断面；图6是本发明实施例中，解列渝鄂断面后各子系统发电机相对功角图。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。本发明提供的基于支路势能函数的电网失步解列方法，其流程如图1所示，包括如下步骤：(1)通过设置预想故障进行离线仿真，确定电网解列断面；根据电网解列断面生成解列表；(2)监测获取各支路的实时输送功率以及线路支路两端母线电压相角；(3)根据各支路的实时输送功率和支路两端母线电压相角获取支路势能函数；并根据支路势能函数以及支路的实时输送功率计算获取支路的实时解列指标；(4)根据各支路的实时解列指标在线判定支路是否达到解列临界值；根据解列表确定达到解列临界值的支路的解列指令；根据解列指令进行电网失步解列。以下结合实施例，对本发明提供的上述解列方法进行具体阐述，但应该理解的是发明并不局限于此，也同样适用于现有电网其他区域严重故障引起的失步解列现象。实施例中，以华中电网中重庆电网L1线路发生单相拒动故障导致川渝-主网失步、解列渝鄂断面为例。实施例提供的基于支路势能函数的华中电网失步解列方法，具体包括如下的步骤：第一步：确定华中电网的解列断面，形成解列表；该解列表包括省间解列断面和省内解列断面；在省间解列断面按照调度分区的思路可将省间联络线认为薄弱断面，即为省间解列断面；在省内解列断面按照发电机同调分群的思路，识别各省区发电机组的同调性，从而依据发电机的地理位置判断省内解列断面；实施例中，通过离线仿真得到华中电网解列表如下表1所示。表1华中电网解列表第二步：实时监测各支路输送功率、两端母线相角；在华中全网1000kV、500kV变电站均安装有PMU(PhasorMeasurementUnit，相量测量单元)装置，该装置用于将实时监测线路输送功率和母线电压相角发送到解列控制中心。第三步：根据各支路的实时输送功率和支路两端母线电压相角获取支路势能函数；并根据支路势能函数以及支路的实时输送功率计算获取各支路的实时解列指标。第四步：根据各支路的实时解列指标在线判定支路是否达到解列临界值；根据解列表确定达到解列临界值的支路的解列指令；执行解列指令，根据解列指令进行电网失步解列。本实施例中，通过省级解列控制中心与区域解列控制中心的协调配合，在计算得到解列指标并通过解列指标判定需要采取解列措施时，解列控制中心查询解列表，并向相应的解列控制中心发送解列指令，执行解列指令。本发明的对于现有技术的改进主要体现在按照省间调度分区、省内同调分群的思路，通过离线数字仿真生成失步解列表，并在线确定解列方案。实施例中，利用仿真软件PSASP搭建了本发明提供的失步解列方法所对应的仿真算例进行仿真验证，采用PSASP的用户程序调用，将计算支路势能和解列指标程序导入PSASP搭建的仿真算例中用以实时计算线路的支路势能和线路解列指标。本实例中，采用预期的2017年华中电网夏季丰水期数据；华中电网与华北电网通过特高压联络线同步联网，同时华中电网分6个省级调度区；本实施例对应的解列控制中心分布示意图如图2所示，解列控制中心包括区域解列控制中心和省级解列控制中心，两者之间信息共享。实施例中，华中电网的网架结构图如图3所示，包括华中东四省和川渝二省。本实施例以四川省为例详细说明发电机同调分群的步骤；通过对四川省设置预想故障，通过分析仿真得到的发电机功角曲线，可以判断四川省发电机组的同调性；其中，预想故障主要包括能够引起四川省发电机失步的故障；图4所示，是四川发电机组的功角曲线，从该图可以发现四川电网可分为4个子区域，包括川西北、川南、瀑布沟机组和川东北区域；相对应的，四川解列控制中心所控制的解列断面如图5(a)所示；河南解列控制中心所控制的解列断面如图5(b)所示；湖南解列控制中心所控制的解列断面如图5(c)所示；江西解列控制中心所控制的解列断面如图5(d)所示。当重庆电网内部线路L1在1s时刻发生三相短路故障，单相开关拒动、失灵保护400ms动作，引起洪板一回线路跳开；采用现有解列装置模型获得的解列结果如下表2所列；表2现有解列装置动作情况解列时刻/s解列断面解列线路2.74渝鄂断面张恩线3.16华中华北断面长南线5.83渝鄂断面盘龙线采用本发明提供的基于支路势能函数的失步解列判据，获得如下表3所列的部分支路的失步解列指标。表3解列控制中心计算所得部分线路解列指标采用传统解列装置，结果表明，在2.74s时刻张恩线解列，此时盘龙线(渝鄂断面的另一回线)并未断开，振荡中心并未转移至盘龙线，而是转移至长南线(华中华北断面)，在3.16s时刻长南线断开。区域解列控制中心在1.76s时刻计算出张恩线达到解列标准，查询解列表，对应解列策略号为03，经过1s的延时后，2.76s时刻区域解列控制中心将渝鄂断面(盘龙线、张恩线)解列，解列后各子系统发电机相对功角图如图6所示；如图中所示，解列后各子系统的发电机相对功角能够保持在正常运行范围内，说明两个子系统均能维持同步运行，由于解列控制中心的集中控制，盘龙线和张恩线在同一时刻解列，避免了振荡中心迁移至其他地方的情况，使得系统能够快速恢复稳定运行。本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3