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一种保全局部电网 稳定性的主动解列方法

阅读：729发布：2020-05-13

专利汇可以提供一种保全局部电网稳定性的主动解列方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种保全局部电网稳定性的主动解列方法，包括以下步骤：确定重要负荷中心和主要配套电源所在的局部电网的区域边界；确定隔离局部电网的最优主动解列断面；确定需要实时监测的相关电气量；实时监测相关电气量，判断是否需要主动解列，在触发主动解列的同时触发孤岛的紧急控制。本发明能够隔离主网的严重故障影响，保障局部电网的稳定运行，最大限度减小重要负荷的损失。，下面是一种保全局部电网稳定性的主动解列方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种保全局部电网稳定性的主动解列方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：首先基于电网的网架结构和各母线负荷的重要性程度，预先确定重要负荷中心和主要配套电源所在的局部电网的区域边界；
步骤2：以局部电网的区域边界为初始断面，在初始解列断面所确定的邻域结构解列断面集范围内，依次遍历所有可能的解列断面，确定最优主动解列断面；
步骤3：在预想故障下，确定最能够反映该局部电网等值惯量功角的n台机组，并将该机组的功角作为实时监视量；同时选择区外不同地区的主力机组的功角作为参考量；
步骤4：实时监测局部电网内机组功角、主网机组的功角、负荷中心所在的母线电压，当局部电网内的机组功角保持同调，同时负荷中心所在的母线电压保持稳定，而局部电网内的机组相对区外不同地区的机组的功角差逐渐增大并超过180°时，则在预先设定的断面动作解列，同时，触发紧急控制。
2.如权利要求1所述的一种保全局部电网稳定性的主动解列方法，其特征在于，所述步骤1中预先确定重要负荷中心和主要配套电源所在的局部电网的区域边界的方法为：根据负荷特性，将重要负荷所在的最高电压等级母线作为中心点，将与该中心点直接相连的同电压等级的母线作为候选集，根据网架拓扑计算候选集中每个母线距离中心点的电气距离，当电气距离小于设定的阈值时，则纳入该局部电网；
将与上一次纳入局部电网的母线直接相连的同电压等级的母线作为新的候选集，同样根据网架拓扑计算候选集中每个母线距离中心点的电气距离，当电气距离小于设定的阈值时，则纳入该局部电网；不断迭代，直至候选集没有母线与中心点的电气距离小于设定的阈值，则形成最终的局部电网的区域边界。
3.如权利要求1所述的一种保全局部电网稳定性的主动解列方法，其特征在于，所述步骤2中确定最优主动解列断面的方法为：以局部电网的区域边界为初始断面，对于还通过低电压等级线路与外部电网相连的支路，则遍历所有可以将局部电网完全隔离开的解列断面集合；
选定局部电网可能发生的所有预想故障集，对从每个解列断面解列后的孤岛进行安全稳定分析，找出所有能够满足稳定运行约束的解列断面集合；
在所有解列断面集合中，选择与外部电网功率交换的解列断面为最优主动解列断面。
4.如权利要求1所述的一种保全局部电网稳定性的主动解列方法，其特征在于，所述步骤3中确定实时检测量的方法为：在局部电网内的预想故障下，通过仿真计算得到局部电网内所有机组的功角曲线δi,t，已知各台机组的惯量为Mi，则局部电网等值惯量中心功角为每台机组的功角与等值惯量中心的功角的误差为
将误差最小的m台机组的功角作为实时监视量，反映局部电网的功角特性，其中，n为局部电网中发电机的台数；
在局部电网外的主网内的预想故障下，根据受扰后的发电机转子功角摇摆曲线，依据扩展等面积准则理论(EEAC)将所有发电机分为多个互补的同调群，在每个同调群内选择若干个惯量最大的机组作为监测量，反映主网各同调群的机组等值功角特性，其中，监测量个数的选择根据电网规模确定，电网规模越大，选择的监测量个数越大，并设监测量的总个数为l。
5.如权利要求4所述的一种保全局部电网稳定性的主动解列方法，其特征在于，步骤4中实时监测选定的m台机组的功角δi,t和负荷中心所在的最高电压等级母线的电压幅值Ut，区域外机组的功角δj,t，当同时满足
|δi,t-δ1,t|＜120°，i＝2,3……m
Ut＞0.9
且至少存在一组
|δj,t-δi,t|＞180°，i＝1,2……m；j＝1,2，……l时
则立刻在预先设定的断面动作解列，同时，考虑解列断面解列前的功率交换，以功率平衡为目标触发紧急控制，以各控制代价的排序依次切机或者切负荷。

说明书全文

一种保全局部电网 稳定性的主动解列方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种保全局部电网稳定性的主动解列方法，属于电力系统及其自动化技术领域。

背景技术

[0002] 特高压交直流电网快速发展，促进了我国大范围内的资源优化配置，但随着电网联系的日益紧密，也给电网的安全稳定运行控制带来了诸多挑战。一方面，随着大区电网内特高压主干网架的建设，电网内的电气距离大幅减小，交直流、多直流间的耦合特性加剧，系统振荡中心在紧密联系的网架下随电网运行方式等偏移明显，以往在固定通道布置的系统失步解列很难适应这种变化；另一方面，在交流电网的全网性失稳风险下，紧密耦合的局部电网例如省级电网或省级电网内重要负荷区域能够实现孤网运行。

[0003] 在极端严重情况下，为最大限度保证区域电网内重要地区负荷或分区负荷供电，如何采取主动控制措施，为此有必要梳理区域电网全网性失稳风险，提出区域电网主动解列判据，研究大电网解列后局部电网自适应紧急控制策略，保障区域电网内重要负荷安全稳定供电，减少大停电事故发生的几率，减少负荷停电损失，提升我国在大电网解列后孤立电网后续安全稳定协调控制领域的研发水平和工程应用，都具有重大意义。

发明内容

[0004] 针对大电网的安全稳定风险，在严重故障下为确保局部电网的安全稳定运行，利用主动控制措施，解列局部电网，减小重要负荷的停电损失，本发明提出了一种保全局部电网的主动解列控制方法。

[0005] 为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种保全局部电网稳定性的主动解列方法，包括以下步骤：

[0006] 步骤1：首先基于电网的网架结构和各母线负荷的重要性程度，预先确定重要负荷中心和主要配套电源所在的局部电网的区域边界；

[0007] 步骤2：以局部电网的区域边界为初始断面，在初始解列断面所确定的邻域结构解列断面集范围内，依次遍历所有可能的解列断面，确定最优主动解列断面；

[0008] 步骤3：在预想故障下，确定最能够反映该局部电网等值惯量功角的n台机组，并将该机组的功角作为实时监视量；同时选择区外不同地区的主力机组的功角作为参考量；

[0009] 步骤4：实时监测局部电网内机组功角、主网机组的功角、负荷中心所在的母线电压，当局部电网内的机组功角保持同调，同时负荷中心所在的母线电压保持稳定，而局部电网内的机组相对区外不同地区的机组的功角差逐渐增大并超过180°时，则在预先设定的断面动作解列，同时，触发紧急控制。

[0010] 优选的，所述步骤1中预先确定重要负荷中心和主要配套电源所在的局部电网的区域边界的方法为：根据负荷特性，将重要负荷所在的最高电压等级母线作为中心点，将与该中心点直接相连的同电压等级的母线作为候选集，根据网架拓扑计算候选集中每个母线距离中心点的电气距离，当电气距离小于设定的阈值时，则纳入该局部电网；

[0011] 将与上一次纳入局部电网的母线直接相连的同电压等级的母线作为新的候选集，同样根据网架拓扑计算候选集中每个母线距离中心点的电气距离，当电气距离小于设定的阈值时，则纳入该局部电网；不断迭代，直至候选集没有母线与中心点的电气距离小于设定的阈值，则形成最终的局部电网的区域边界。

[0012] 优选的，所述步骤2中确定最优主动解列断面的方法为：以局部电网的区域边界为初始断面，对于还通过低电压等级线路与外部电网相连的支路，则遍历所有可以将局部电网完全隔离开的解列断面集合；

[0013] 选定局部电网可能发生的所有预想故障集，对从每个解列断面解列后的孤岛进行安全稳定分析，找出所有能够满足稳定运行约束的解列断面集合；

[0014] 在所有解列断面集合中，选择与外部电网功率交换的解列断面为最优主动解列断面。

[0015] 优选的，所述步骤3中确定实时检测量的方法为：在局部电网内的预想故障下，通过仿真计算得到局部电网内所有机组的功角曲线δi,t，已知各台机组的惯量为Mi，则局部电网等值惯量中心功角为

[0016]

[0017] 每台机组的功角与等值惯量中心的功角的误差为

[0018]

[0019] 将误差最小的m台机组的功角作为实时监视量，反映局部电网的功角特性，其中，n为局部电网中发电机的台数；

[0020] 在局部电网外的主网内的预想故障下，根据受扰后的发电机转子功角摇摆曲线，依据扩展等面积准则理论(EEAC)将所有发电机分为多个互补的同调群，在每个同调群内选择若干个惯量最大的机组作为监测量，反映主网各同调群的机组等值功角特性，其中，监测量个数的选择根据电网规模确定，电网规模越大，选择的监测量个数越大，并设监测量的总个数为l。

[0021] 优选的，步骤4中实时监测选定的m台机组的功角δi,t和负荷中心所在的最高电压等级母线的电压幅值Ut，区域外机组的功角δj,t，当同时满足

[0022] |δi,t-δ1,t|＜120°，i＝2,3……m

[0023] Ut＞0.9

[0024] 且至少存在一组

[0025] |δj,t-δi,t|＞180°，i＝1,2……m；j＝1,2，……l时

[0026] 则立刻在预先设定的断面动作解列，同时，考虑解列断面解列前的功率交换，以功率平衡为目标触发紧急控制，以各控制代价的排序依次切机或者切负荷。

[0027] 与现有技术相比，本发明的优点是：本发明方法是为了保障区域电网内重要负荷安全稳定供电，减少负荷停电损失，提出了区域电网主动解列判据，在极端严重情况下，主动解列局部电网并触发自适应紧急控制，最大限度保证区域电网内重要地区负荷或分区负荷供电，同时提升在大电网解列后孤立电网后续安全稳定协调控制水平；本发明通过监视局部电网内大机组和区域外不同分区的大机组之间的功角差，在主网功角失稳而局部电网电压稳定的前提下触发主动解列，并以功率平衡为目标触发解列后局部电网的紧急控制，最大限度保障局部电网的安全稳定运行。附图说明

[0028] 图1是本发明方法的工作流程图。

具体实施方式

[0029] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

[0030] 本发明方法的基本原理是：通过监视局部电网内大机组和区域外不同分区的大机组之间的功角差，在主网功角失稳而局部电网电压稳定的前提下触发主动解列，并以功率平衡为目标触发解列后局部电网的紧急控制，最大限度保障局部电网的安全稳定运行。其具体实施步骤如图1所示。

[0031] 步骤1：首先基于电网的网架结构和各母线负荷的重要性程度，预先确定重要负荷中心和主要配套电源所在的局部电网的区域边界。

[0032] 1-1)根据负荷特性，将重要负荷所在的最高电压等级母线作为中心点，将与该中心点直接相连的同电压等级的母线作为候选集，根据网架拓扑计算候选集中每个母线距离中心点的电气距离，当电气距离小于设定的阈值时，则纳入该局部电网；

[0033] 1-2)将与上一次纳入局部电网的母线直接相连的同电压等级的母线作为新的候选集，同样根据网架拓扑计算候选集中每个母线距离中心点的电气距离，当电气距离小于设定的阈值时，则纳入该局部电网；不断迭代，直至候选集没有母线与中心点的电气距离小于设定的阈值，则形成最终的局部电网的区域边界(其中，设定的电气距离阈值根据需要解列的局部电网的规模确定)。

[0034] 步骤2：以局部电网的区域边界为初始断面，在初始解列断面所确定的邻域结构解列断面集范围内，依次遍历所有可能的解列断面，确定最优主动解列断面。

[0035] 2-1)以局部电网的区域边界为初始断面，对于还通过低电压等级线路与外部电网相连的支路，则遍历所有可以将局部电网完全隔离开的解列断面集合；

[0036] 2-2)选定局部电网可能发生的所有预想故障集，对从每个解列断面解列后的孤岛进行安全稳定分析，找出所有能够满足稳定运行约束的解列断面集合；

[0037] 2-3)在所有解列断面集合中，选择与外部电网功率交换的解列断面为最优主动解列断面。

[0038] 步骤3：在预想故障下，确定最能够反映该局部电网等值惯量功角的n台机组，并将该机组的功角作为实时监视量；同时选择区外不同地区的主力机组的功角作为参考量。

[0039] 3-1)在局部电网内的预想故障下，通过仿真计算得到局部电网内所有机组的功角曲线δi,t，已知各台机组的惯量为Mi，则局部电网等值惯量中心功角为[0040]

[0041] 每台机组的功角与等值惯量中心的功角的误差为

[0042]

[0043] 将误差最小的m台机组的功角作为实时监视量，反映局部电网的功角特性，其中，n为局部电网中发电机的台数。

[0044] 3-2)在局部电网外的主网内的预想故障下，根据受扰后的发电机转子功角摇摆曲线，依据扩展等面积准则理论(EEAC)将所有发电机分为多个互补的同调群，在每个同调群内选择若干个惯量最大的机组作为监测量，反映主网各同调群的机组等值功角特性，其中，监测量个数的选择根据电网规模确定，电网规模越大，选择的监测量个数越大，并设监测量的总个数为l。

[0045] 步骤4：实时监测选定的m台机组的功角δi,t和负荷中心所在的最高电压等级母线的电压幅值Ut，区域外机组的功角δj,t。当同时满足

[0046] |δi,t-δ1,t|＜120°，i＝2,3……m

[0047] Ut＞0.9

[0048] 且至少存在一组

[0049] |δj,t-δi,t|＞180°，i＝1,2……m；j＝1,2，……l时

[0050] 则立刻在预先设定的断面动作解列，同时，考虑解列断面解列前的功率交换，以功率平衡为目标触发紧急控制，以各控制代价的排序依次切机(断面外送功率情况)或者切负荷(断面受入功率情况)。

[0051] 本发明方法提出一种主动解列控制方案，保障局部电网的稳定运行和最大限度减小重要负荷的损失。在确定的网络拓扑结构和运行方式下，利用本发明提供的主动解列方案可以在主网功角失稳而局部电网电压稳定的前提下主动隔离局部电网，并触发局部电网紧急控制，避免大停电事故的发生。

[0052] 以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。

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