[发明专利]基于响应的电力系统暂态稳定性实时闭环系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统的暂态稳定性识别与紧急控制决策技术领域，具体涉及一种基于响应的电力系统暂态稳定性实时闭环系统及控制方法。

背景技术

电力系统的暂态稳定性识别与紧急控制决策系统的实现方法主要有以下三种：

(1)离线计算，实时匹配。现今投入实际工业运营的稳定控制系统大都是这种模式。它是通过大量的离线计算制订紧急控制的策略表，策略表包含了预想运行方式下与一些严重故障相对应的控制措施。实际电力系统中，测量装置会时刻检测系统的运行情况，当发现系统发生了某一严重故障时，就会启动紧急控制系统查找策略表中和该故障相对应的控制措施并执行。“离线计算、实时匹配”的优点是简单实用，对于策略表中的预想事故可以做到可靠性较高的响应。但是，由于电力系统运行方式多变，故障发生不确定，对于一个大规模的电网来说，若考虑每一种运行工况和严重故障，那么离线生成的对策表将相当庞大和费时，实际中只考虑几种典型工况，同时某些概率低的重大稳定破坏事故往往是事先无法预料的。因此，离线计算、实时匹配方式对系统运行工况、故障类型的适应性较差。

(2)在线预决策，实时匹配。随着暂稳分析技术的发展，尤其是EEAC理论的提出，在线预决策、实时匹配的稳定控制系统已经实现，并得到了初步应用。这种方式的对策表不是固定不变，而是周期性地刷新（目前通常刷新周期为5~10分钟）。在每一刷新周期内稳定控制系统根据电力系统当前运行工况，预想某些可能导致系统暂态失稳的严重故障，并运用暂稳定量分析技术对这些预想故障给出相应的控制措施。由于这种实现方式实时跟踪系统运行工况，不断刷新对策表，与离线计算、实时匹配方式相比，其对系统工况变化的鲁棒性大大提高，从而显著地提高了整个稳定控制系统的性能。但本质上，这两种实现方式均未摆脱对“未预想故障”无能为力的理论局限，都可能出现“失配”现象，只不过在线预决策、实时匹配方式对工况鲁棒性好，导致“失配”现象出现的概率较小。

(3)实时计算，实时匹配。这是理论上最为完美的一种稳定控制系统的实现方式，目前只在一些简单系统如可等值为单机无穷大母线的发电厂中得到了应用。该方式在故障切除后进行快速的暂稳分析来确定电力系统是否会失稳，若判断系统失稳则给出相应的控制措施以保证系统的暂态稳定。这要求暂稳分析计算、控制命令传输、执行过程在极短的时间内完成，通常是故障发生后大约数百毫秒内完成。这种实现方式可以对任何工况下导致系统暂态失稳的任何故障都给出相应的稳定控制措施，达到对系统运行工况与故障的完全自适应性。近年来，广域测量系统在电力系统中的不断构建，不仅使广域同步测量成为可能，而且还组成了高速的实时通信网络，这为大规模复杂电力系统中的实时计算、实时匹配紧急控制提供了实现条件。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的问题，本发明的目在于提供一种基于响应的电力系统暂态稳定性实时闭环系统及控制方法，能够实时快速地识别电力系统的暂态稳定性，并对于将要失去暂态稳定性的电力系统，实时施加合适的紧急控制措施，维持其稳定运行；对于不会失去暂态稳定性的系统，不施加紧急控制措施，保持其稳定运行。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于响应的电力系统暂态稳定性实时闭环系统，包括依次相连的故障检测单元、暂态稳定性预测单元与控制措施形成单元；所述故障检测单元根据WAMS实时测量的功率是否发生突变判断故障的发生和切除时刻，以启动后续单元的计算；所述暂态稳定性预测单元的功能是当检测到故障切除后，根据实时测量的各发电机功角、角速度和不平衡功率状态量进行分群并计算电力系统的不稳定性指标，以判断系统是否会失稳；所述控制措施形成单元的功能是当判断出系统失稳后，实时地计算切机量与切机地点，发出相应的切机命令。

一种基于响应的电力系统暂态稳定性实时闭环系统的控制方法，包括如下步骤：

步骤1：故障检测单元根据WAMS实时测量的功率是否发生突变判断故障的发生和切除时刻，以启动后续单元的计算，功率发生突变的判别式如式（1）：

ΔP_i＞ΔP_set（1）

其中，ΔP_i为i时刻的功率与i-1时刻功率之差，

ΔP_set为预定的门槛值；