一種基于同步相量測量的廣域自適應備自投方法技術

一種基于同步相量測量的廣域自適應備自投方法，本發明專利技術通過拓撲分析確定母線和線路關聯關系，識別線路及母線運行方式并記錄初始投運狀態，判斷故障區域、正常供電區域和待恢復區域判斷，判斷是否需要立即切除區域電網中的小電源，若不需要立即切除，則對備自投電源進行準同期并網，否則跳開待恢復區域內全部小電源線路開關，跳開失電區域內全部非故障工作電源開關，通過循環查找待恢復供電母線、合對應線路開關，完成恢復供電過程。本發明專利技術方法通過采用針對電網整體的、集中決策的協調方式，實現廣域范圍的、能夠自適應于運行方式和小電源上網的新型備自投方法。

【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于電力系統自動化領域，更具體地涉及一種基于同步相量測量的廣域自適應備自投方法。
技術介紹
隨著社會經濟的發展，電網規模日益擴大，電網結構越來越復雜，用戶對供電的質量和可靠性也越來越高。在現代電網中，為滿足電網的經濟、可靠運行，電網接線一般采取閉環設計、開環運行，尤其I IOkV電網更是如此設計。因此，配置備用電源自動投入裝置(簡稱備自投)作為提高供電可靠性的有效手段而廣為采用。例如，一座IlOkV變電站配置至少兩條電源進線，正常運行時由一條電源進線向整個變電站供電，另外一條電源進線的開關處于斷開位置作為熱備用。當工作電源失電時，備自投裝置立即跳開工作電源開關，合上備 用電源開關，迅速恢復供電，從而提高供電的可靠性。常規備自投基于就地的信息，解決處于開環點的變電站備用電源自動投入問題，存在無法適應電網運行方式變化的問題，比如，單電源串行供電情況下可能導致失電區域無法及時恢復供電。同時，由于信息的局限，就地備自投控制策略無法實現不同廠站之間的備自投的協調配合。因此需要采取一種針對電網整體的、集中決策的協調方式，實現廣域范圍的、能夠自適應于運行方式的新型備自投方法。此外，常規備自投通常僅根據主線路的電壓來判斷是否切換電源供應的線路，而在電網實際運行過程中，很多IIOkV變電站接有容量不等的小電源。當進線跳開后，造成IlOkV及以下電網孤網運行，出現電壓、頻率的弱支撐。這樣，對于有小電源接入的系統，將使得母線無壓判據失效，導致備自投裝置拒動。此外，由于小電源的存在，備用電源投入可能產生“小電源和大電網非同期合閘”沖擊。因此，目前普遍做法是對小電源采取立即切除方式，只要存在小電源即切除，從而必然造成至少短時的母線失壓。而事實上，在上網小電源和就地負荷基本平衡的情況下，當發生工作電源故障跳閘時，如果頻率維持在正常范圍內(比如49. 5飛O. 5Hz)，母線電壓維持在可接受的范圍時(比如90%以上)，則表明孤網子系統能夠穩定運行，此時可采取檢同期并網方式使孤網子系統并網。相應地，則需要一種能夠適應小電源運行方式、能夠完成檢同期的新型備自投方法。近年來，同步相量測量技術取得了迅速發展，它通過高精度同步采集廣域電網的實時運行參數(包括幅值、相位、頻率、頻率變化率、有功功率、無功功率等),提供電網全局的動態信息，不僅在電網廣域監測領域獲得廣泛應用，而且在電網廣域保護與控制領域也開始逐漸推廣。控制主站通過以IOms或20ms間隔接受子站的同步相量測量結果，根據系統狀況和故障情況進行決策并下發控制命令至子站，可實現線路跳閘(使用幅值和相位信息確定故障)、機組勵磁輔助調節或直流功率輔助調制(使用相位或頻率信息反饋并跟蹤系統振蕩情況)等功能。
技術實現思路
為克服現有技術中存在的上述問題，本專利技術在廣域保護平臺的基礎上進一步擴展同步相量測量以及高速通訊的作用，通過集中決策方式，實現基于同步相量測量的廣域自適應備自投方法。在工作電源因故消失后，廣域備自投能夠迅速啟動、識別“失電母線(失電區域)”，制定備自投控制策略，發出控制序列命令，斷開工作電源，投入備用電源，提高供電的可靠性。同時針對含有小電源的電網，在備自投動作前，考慮小電源影響，當小電源能夠支撐本地負荷情況下充分發揮小電源供電作用，避免供電中斷，通過判斷是否需要切除小電源并采取相應措施，以保證備用電源自投成功后電網安全穩定運行。本專利技術采用以下技術方案。一種基于同步相量測量的廣域自適應備自投方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟(I)對區域電網進行拓撲結構分析，生成母線和線路的關聯矩陣，矩陣元素為I則表示該母線與該線路相連，矩陣元素為O則表示該母線與該線路不相連；(2)識別線路及母線運行方式并記錄開關初始狀態；若母線電壓大于定值則判斷為投運，否則為停運；根據線路開關狀態判斷線路是否投運，若線路兩端開關均為閉合則線路為投運，否則認為處于停運狀態；(3)當變電站工作電源故障跳閘后，結合電網的拓撲結構，識別故障區域、正常供電區域和待恢復區域；(4)判斷區域電網內是否存在小電源，若有小電源則轉步驟(5);若無小電源則轉步驟(8)，待恢復區域即為失電區域；(5)依據下述方法判斷是否需要立即切除小電源，若不需要立即切除小電源則轉步驟(6)，若需要立即切除小電源則轉步驟(7)；5. I工作電源故障跳閘發生第一預定時刻Tl后，當待恢復區域內初始功率缺額大小ΛΡ>定值Dpset，或者在該Tl時刻測得的待恢復區域內頻率變化率df/dt大于定值DFDTset，則需要立即切除小電源，轉步驟(7)，否則進入5. 2 ；5. 2跳閘故障發生后第二預定時刻T2至第三預定時刻T3時間內，若實測電壓偏差Δ V大于定值Dvset，或頻率偏差Λ f大于定值DFset，則需要立即切除小電源，轉步驟(7)，否則進入5. 3 ；5. 3跳閘故障發生后第三預定時刻T3至第四預定時刻T4時間內，若實測電壓偏差Λ V大于定值DVset或實測頻率偏差大于定值DFset，則需要理解切除小電源，轉步驟(7)，否則進入步驟(6);(6)利用同步相量測量得到的聯絡待恢復區域和正常供電區域的開關兩側的相位、頻率以及頻率變化率信息進行準同期并網，然后轉步驟(10)；(7)跳開待恢復區域內全部小電源線路開關，待恢復區域成為失電區域；(8)跳開失電區域內全部非故障工作電源開關；(9)通過循環查找待恢復供電母線、閉合對應線路開關，完成恢復供電過程；( 10)廣域備自投控制過程結束。本專利技術的有益效果本專利技術公開了一種基于同步相量測量的廣域自適應備自投方法，克服基于就地信息的常規備自投不足，實現廣域范圍的協調的備自投控制，能夠快速恢復對負荷的供電。同時針對小電源能夠供應本地負荷的情況下，區別于常規備自投在這種情況下仍然切除小電源的做法，采用檢同期并網方式，從而保證對負荷的不間斷供電，避免對用戶造成損失。附圖說明圖I是本專利技術廣域自適應備自投方法流程圖。圖2是基于同步相量測量的小電源處理邏輯示意圖。圖3是某區域電網結構示意圖。圖4是廣域保護平臺系統結構圖。具體實施方式 下面結合附圖和實施例對本專利技術進一步說明。基于同步相量測量的廣域自適應備自投邏輯如圖1，其中小電源處理邏輯如圖2。下面結合圖3所示區域電網為例進行說明。故障前SD站和ZQ站由LI作為主供線路提供供電通路，對應CBO、CBl、CB2、CB3、CB4、CB5均處于合位，L3作為備用線路提供備用通路，對應CB6處于合位、CB7處于分位，正常運行時Ml、M2、M3、M4均帶電。LI因為故障跳開，對應跳開CBO、CB1，當無小電源時Ml、M2、M3均失電，而常規備自投可能無法動作而需要手動合上CB7才能給M3恢復供電。該區域電網配備的廣域保護平臺如圖4，該平臺由I個主站和若干子站組成，主站與子站之間通過2M專用通道相連。其中安裝在各變電站的子站通過同步相量測量單元處理包括模擬量、開入量等在內的輸入，通過控制執行單元執行跳閘命令，通過通信接口與主站進行通信。主站通過通信接口接受子站的同步相量測量結果，由控制服務器進行集中決策，通過通信接口將控制命令送給子站。本專利技術方法各環節具體設計步驟如下步驟一、拓撲分析確定母線和線路關聯關系。為給處于失電狀態的非故障母線提供供電通路，首先對區域電網進行本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于同步相量測量的廣域自適應備自投方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：（1）對區域電網進行拓撲結構分析，生成母線和線路的關聯矩陣，矩陣元素為1則表示該母線與該線路相連，矩陣元素為0則表示該母線與該線路不相連；（2）識別線路及母線運行方式并記錄開關初始狀態；若母線電壓大于定值則判斷為投運，否則為停運；根據線路開關狀態判斷線路是否投運，若線路兩端開關均為閉合則線路為投運，否則認為處于停運狀態；（3）當變電站工作電源故障跳閘后，結合電網的拓撲結構，識別故障區域、正常供電區域和待恢復區域；（4）判斷區域電網內是否存在小電源，若有小電源則轉步驟（5）；若無小電源則轉步驟（8），待恢復區域即為失電區域；（5）依據下述方法判斷是否需要立即切除小電源，若不需要立即切除小電源則轉步驟（6），若需要立即切除小電源則轉步驟（7）；5.1工作電源故障跳閘發生第一預定時刻T1后，當待恢復區域內初始功率缺額大小ΔP>定值Dpset，或者在該T1時刻測得的待恢復區域內頻率變化率df/dt大于定值DFDTset，則需要立即切除小電源，轉步驟（7），否則進入5.2；5.2跳閘故障發生后第二預定時刻T2至第三預定時刻T3時間內，若實測電壓偏差ΔV大于定值Dvset，或預估頻率偏差Δf大于定值DFset，則需要立即切除小電源，轉步驟（7），否則進入5.3；5.3跳閘故障發生后第三預定時刻T3至第四預定時刻T4時間內，若實測電壓偏差ΔV大于定值DVset或實測頻率偏差大于定值DFset，則需要理解切除小電源，轉步驟（7），否則進入步驟（6）；（6）利用同步相量測量得到的聯絡待恢復區域和正常供電區域的開關兩側的相位、頻率以及頻率變化率信息進行準同期并網，然后轉步驟（10）；（7）跳開待恢復區域內全部小電源線路開關，待恢復區域成為失電區域；（8）跳開失電區域內全部非故障工作電源開關；（9）通過循環查找待恢復供電母線、閉合對應線路開關，完成恢復供電過程；（10）廣域備自投控制過程結束。...

【技術特征摘要】
1.一種基于同步相量測量的廣域自適應備自投方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟 (1)對區域電網進行拓撲結構分析，生成母線和線路的關聯矩陣，矩陣元素為I則表示該母線與該線路相連，矩陣元素為O則表示該母線與該線路不相連； (2)識別線路及母線運行方式并記錄開關初始狀態；若母線電壓大于定值則判斷為投運，否則為停運；根據線路開關狀態判斷線路是否投運，若線路兩端開關均為閉合則線路為投運，否則認為處于停運狀態； (3 )當變電站工作電源故障跳閘后，結合電網的拓撲結構，識別故障區域、正常供電區域和待恢復區域； (4)判斷區域電網內是否存在小電源，若有小電源則轉步驟(5);若無小電源則轉步驟(8)，待恢復區域即為失電區域； (5)依據下述方法判斷是否需要立即切除小電源，若不需要立即切除小電源則轉步驟(6)，若需要立即切除小電源則轉步驟(7)； 5. I工作電源故障跳閘發生第一預定時刻Tl后，當待恢復區域內初始功率缺額大小八？>定值0 8的，或者在該11時刻測得的待恢復區域內頻率變化率df/dt大于定值DFDTset，則需要立即切除小電源，轉步驟(7)，否則進入5. 2 ； 5.2跳閘故障發生后第二預定時刻T2至第三預定時刻T3時間內，若實測電壓偏差Λ V大于定值Dvset，或預估頻率偏差Af大于定值DFset，則需要立即切除小電源，轉步驟(7)，否則進入5. 3 ； 5.3跳閘故障發生后第三預定時刻T3至第四預定時刻T4時間內，若實測電壓偏差Λ V大于定值DVset或實測頻率偏差大于定值DFset，則需要理解切除小電源，轉步驟(7)，否則進入步驟(6)； (6)利用同步相量測量得到的聯絡待恢復區域和正常供電區域的開關兩側的相位、頻率以及頻率變化率信息進行準同期并網，然后轉步驟(10); (7)跳開待恢復區域內全部小電源線路開關，待恢復區域成為失電區域； (8)跳開失電區域內全部非故障工...

【專利技術屬性】
技術研發人員：高昌培，王宇恩，戴宇，林虎，白加林，時伯年，秦紅霞，王學博，石景海，張志強，姚斌，
申請(專利權)人：貴州電網公司電力調度控制中心，北京四方繼保自動化股份有限公司，
類型：發明
國別省市：