一种实现电力系统频率电压紧急控制的方法

摘要

本发明公开了一种实现电力系统频率电压紧急控制的方法。本发明基于频率电压紧急控制装置安装地点的母线电压V、频率f、发电机或负荷电流I，自动识别电力系统频率电压紧急状态、测量回路异常状态、负荷反馈状态，并相应地开放或闭锁紧急控制动作的执行。该方法在传统的控制装置中引入了电流量测量，解决了单靠频率或电压变化率不能正确区分装置测量异常与电网紧急状态的关键难题。

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力系统自动控制方法，尤其是涉及一种实现电力系统频率电压紧急控制的方法。

背景技术

电力系统的频率电压紧急控制是防止电网稳定破坏、发生大面积停电事故的重要技术手段，主要分为限制频率异常的紧急控制和限制电压异常的紧急控制。

为保证在突然发生有功功率缺额后，使保留运行的负荷容量能随时与运行中的发电容量相适应，迅速使系统频率恢复到额定值，必须配置按频率降低自动减负荷装置。类似地，安装按电压降低自动减负荷装置实验中缺乏无功地区必备的安全自动装置。

此外，为了在系统频率或电压降低时，减轻弱互联系统的相互影响，以及为了保证发电厂厂用电和其他重要用户的供电安全，可以在系统的适当地点设置低频或低压解列控制；由于各种原因(联络线事故和控制断开，失步振荡解列等)可能与主网解列的有功功率剩余的独立系统，特别是以水电为主并带有火电机组的系统，应设置自动限制频率升高的控制装置；为防止电力系统出现扰动后，某些节点无功功率过剩而引起电压升高数值及持续时间超过允许值，应设置自动防止电压升高的紧急控制。

现有的频率电压紧急控制方法只反应于频率或电压的测量值而实施切负荷、切机、解列等控制。为防止负荷反馈、高次谐波、测量回路异常情况下引起装置的误动作，设置了按频率变化率df/dt或电压变化率dV/dt进行控制闭锁的防误动措施。即当测量到df/dt或dV/dt的绝对值大于某一事先设定的定值时，即使其他所有条件均满足，也会闭锁装置的控制动作。

分析表明，电力系统发生严重故障导致有功功率或无功功率严重不平衡时，df/dt或dV/dt的绝对值可能很大，从而导致按传统方法设计的频率电压紧急控制装置拒动。换言之，单靠df/dt或dV/dt的绝对值无法区分电网已经发生紧急情况而应当实施紧急控制，还是发生了测量回路实效等异常情况而应当闭锁控制。

因此，传统的频率电压紧急控制设计方法在电网紧急状态迫切需要采取控制措施时，存在由于拒动而造成严重后果的危险。为此，需要一种能够准确识别电网频率电压紧急状态、防止紧急控制措施拒动的方法。

发明内容

1、发明目的

本发明的目的是：

怎样自动识别电力系统频率电压紧急状态、测量回路异常状态、负荷反馈状态，并相应地开放或闭锁紧急控制动作的执行。

2、技术方案

为了实现上述目的，本发明是采取以下的技术方案来实现的。该技术方案包括下列步骤：

(1)实时测量频率电压紧急控制装置安装地点的母线电压V、频率f、发电机或负荷电流I；

(2)实时计算电压变化率dV/dt、频率变化率df/dt、发电机出力或负荷功率Pe、负荷等值阻抗Z；

(3)当dV/dt和df/dt的绝对值小于事先设定的定值时，不闭锁控制动作；

(4)当且仅当dV/dt或df/dt的绝对值大于事先设定的定值，而Pe和Z在时间T内无明显变化时，判断为测量回路异常，闭锁控制动作；

(5)当dV/dt或df/dt的绝对值大于事先设定的定值，且Pe在时间T内的突变量满足事先设定的定值，而Z在时间T内的变化量小于事先设定的定值时，判断电网处于频率电压稳定的紧急状态，不闭锁控制动作；

(6)当dV/dt或df/dt的绝对值大于事先设定的定值，且Pe在时间T内的突变量满足事先设定的定值，且Z在时间T内的变化量大于事先设定的定值时，判断电网正处于重合闸或备自投引起的负荷反馈过程中，闭锁控制动作。

本发明中，披露了一种实现电力系统频率电压紧急控制的方法。该方法基于频率电压紧急控制装置安装地点的母线电压V、频率f、发电机或负荷电流I，自动识别电力系统频率电压紧急状态、测量回路异常状态、负荷反馈状态，并相应地开放或闭锁紧急控制动作的执行。该方法在传统的控制装置中引入了电流量测量，解决了单靠频率或电压变化率不能正确区分装置测量异常与电网紧急状态的关键难题。至于步骤(2)中Pe和Z的计算方法，均是成熟算法，不在此描述。

3、有益效果

该电力系统频率电压紧急控制的可靠性设计方法应用于电力系统的频率电压紧急控制装置中，将通过实现安全可靠的电力系统频率电压紧急控制，避免突发事件引起的电网稳定破坏和大面积停电事故。

(1)采用了该电力系统频率电压紧急控制的可靠性设计方法的电力系统频率电压紧急控制装置，可有效解决受端系统突然失去大电源后低频低压减负荷装置的拒动问题；

(2)采用了该电力系统频率电压紧急控制的可靠性设计方法的电力系统频率电压紧急控制装置，可有效解决送出系统解列甩负荷后过频过压切机装置的拒动问题；

(3)采用了该电力系统频率电压紧急控制的可靠性设计方法的电力系统频率电压紧急控制装置，可有效解决重合闸或备自投过程中负荷反馈可能引起低频低压减负荷装置的误动问题；

(4)采用了该电力系统频率电压紧急控制的可靠性设计方法的电力系统频率电压紧急控制装置，可有效解决地区小电网由于频率电压上下限值难以整定而带来的频率电压紧急控制装置拒动问题；

(5)采用了该电力系统频率电压紧急控制的可靠性设计方法的电力系统频率电压紧急控制装置，只需引入线路电流测量，增加少许软件计算量，且不影响频率或电压缓慢变化时的传统动作逻辑的可靠性。

附图说明

图1是A地区电网地理接线示意图

具体实施方式

A地区电网地理接线如图1所示。该地区电网通过BUS_3至BUS_4的500kV双回线和省网联系。

当该地区和省网的联络线BUS_3-BUS_4双回线因故开断后，该地区孤网运行并存在大量功率缺额。如不能快速切除部分负荷，将造成电压快速崩溃。

在低压减负荷装置启动阶段(电压定值通常为0.9p.u.)，母线电压每100ms变化量超过0.1个标幺值，将造成传统的低压减负荷装置因闭锁而拒动，且电压长期低于0.7标幺值，装置不能解闭锁，最终导致电网电压崩溃。

当该地区处于电压紧急状态时，地区中各个变电站负荷功率均有明显变化。

按照本发明所提出的技术方案，可以利用负荷功率在一段时间的变化量来识别系统是否处于紧急状态，从而决定是否闭锁低压减负荷装置。即当dV/dt的绝对值大于事先设定的定值，且负荷功率Pe在时间T内无明显变化时，判断为测量回路异常，闭锁控制动作；当dV/dt的绝对值大于事先设定的定值，而负荷功率Pe在时间T内变化量超过设定值时，则认为电网处于紧急状况不闭锁自动减负荷装置。

采用本发明所提出的技术方案后，低压减负荷装置动作，切除部分负荷后，电网能维持稳定运行。