[发明专利]在电源系统内开始负载卸除的方法

说明书

技术领域

本发明涉及在电源系统内开始负载卸除（load shedding）的方法。

背景技术

电源系统中的干扰通常涉及若干不稳定性的模式。为了限制导致系统不稳定性的干扰的后果，需要可靠地检测异常情形和施加良好匹配的防护动作。在大规模电力系统干扰期间，防止电压崩溃的最后防线是在稳定性余量（margin）变得太低的状态下的负载卸除。为了这样做，需要处理本地信号、检测降低的余量且激活负载卸除的自动设备。

现今，作为负载卸除设备的操作标准，采用具有固定的和/或变化率的设置的频率和/或电压标准。为了分析可能的电压崩溃的情况，通常使用固定的电压电平设置作为标准量。这种方法的缺点是，由于在电压电平和稳定性极限之间的关系，其极大地取决于源电动势和负载功率因子。因此，不考虑该关系而自动地卸除该负载不保证该系统在操作完成之后维持稳定。这还可能不必要地卸除太多负载。因此，需要用于保护电源系统不崩溃和断电的改进的方法和装置，其消除了传统负载卸除技术的上述问题。

负载与源阻抗比（impedance ratio）是确定稳定性余量是否低到应该卸除一些负载的良好手段。除此之外，该比率可以用作变压器调压开关（transformer tap changer）是否应该被阻止使用的标准。在一些情况下需要防止该系统的电压崩溃，因为增加次级电压降低了初级电压，因此使得稳定性余量缩小。美国专利US 6,249,719和英国专利申请GB 2450762两者公开了当负载阻抗和源阻抗之间的差接近0时开始负载卸除的方法。更具体地，GB 2450762公开了一种监视电源系统内的稳定性余量的方法，其包括以下步骤：

-基于电源系统的操作特征来建立动态电源系统稳定性余量，

-当动态电源系统稳定性余量落到预定值以下时，指示该电源系统已经变为不稳定，以及

-取决于稳定性余量，开始动态负载卸除和/或恢复。

GB 2450762中公开的方法的缺点是，需要计算负载与源阻抗比和稳定性余量。本发明的方法不具有这种缺点。

发明内容

本发明提供了在电源系统内开始负载卸除的方法，该电源系统包括具有源阻抗Z_S和负载阻抗Z_L的发电机，该方法包括确定负载阻抗Z_L的相位角和源阻抗Z_S的相位角之间的差β，其特征在于，该方法包括：

-测量在负载阻抗的端子处的电压V_L，

-通过计算机的方式来计算电压操作电平V_OP，以便：

V_OP=KV_C，

其中，K是大于1的数字，且V_C是在负载Z_L的端子处的临界电压，在该临界电压处，比率Z_L/Z_C等于1，V_C依赖于在相位角和相位角之间的差β，以及

-比较电压V_L与电压操作电平V_OP，以便只要V_L等于V_OP，就开始负载卸除。

根据本发明的另一特征，该临界电压V_C是：

V_C=E₁/(2+2cosβ)^1/2，

其中，E₁是在发电机的端子处的特定电压。

有利地，电压操作电平V_OP总是适应于负载阻抗的相位角。因此，在某个电压电平处开始负载卸除，该某个电压电平大于达到稳定性极限的临界电压。

当稳定性余量变得低到有危险时，开始负载卸除。调整负载卸除以适应负载相位角，且因此，其性能与稳定性余量很相关。因此，没有仓促的负载卸除，也没有电压崩溃的危险风险。

与GB 2450762中公开的方法相比，本发明的方法的优点是其基于在实际电压电平和临界电压电平之间采用的余量来进行负载卸除的决定，适合于实际负载阻抗，这时稳定性余量电平是0。相比于GB 2450762的方法，本发明的方法的优点是，不需要计算负载与源阻抗比率和稳定性余量。通过本发明的方法，也不需要通过复杂函数的方式来确定电压操作点Vop，在此其被用简单得多的等式以较少的工作而确定的临界电压电平所取代。

附图说明

在参考附图阅读本发明的优选实施例之后，本发明的其他特征和优点将变得更清楚，附图中：