[发明专利]电力系统及控制电力系统中的电力潮流和/或电压的方法

说明书

本发明涉及一种控制电力系统中的电力潮流和/或电压的方法，包括：针对包括一系列时间步长的同步测量的扫描周期，监视在一组系统位置处的电压和/或电流的条件；基于针对两个或更多个连续时间步长的数据来确定瞬态估计；形成包括电力系统的瞬时电压、电流和电力潮流的快照；以及进行调节以减轻扰动的影响。在一系列时间步长中，进行电压和/或电流的瞬时样本测量。监视提供包括针对完整扫描周期的瞬时样本测量的数据。瞬态估计包括对由对电力系统的扰动引起的非正弦电压或电流波形的估计。还公开了一种电力系统。上述分析提供了瞬态条件期间的电力系统的快照，并且该快照可以由控制功能或FACTS设备使用以保护和控制电网。

技术领域

本发明涉及一种用于监控电力系统的装置、方法和计算机程序。更具体地，本发明涉及在系统扰动的情况下控制电力系统的电力潮流和电压。

背景技术

电力系统或电网通常包括通过传输线互连的多个电力总线。图1示出了IEEE 14-总线系统10的示例，其中，总线Bus 1、Bus 2、…、Bus 14通过传输线12互连。发电机G向一些总线(诸如Bus 1和Bus 2)提供电力，与此同时，负载L从一些总线汲取电力。另外，一些总线具有同步调相机(condenser)C，同步调相机C用于产生或吸收调节电压或提高电网中的功率因数所需的能量。此外，如图1中所示，一些传输线12可以包括变压器T，变压器T用于降低或增加总线之间的电压。如图1中所示，电网可以包括一个或多个变电站16。变电站16被示为包括总线4、7、8和9以及相关联的传输线12和这些总线之间的变压器T。

期望电力系统在稳定状态下运转。然而，因为不能避免系统扰动，所以电力系统几乎总是不得不在瞬态条件下工作。当发生系统扰动时，系统中的电力潮流(power flow)、电压和电流会非常快地变化，电力系统可能不稳定。在快速瞬态条件的情况下，必需进行电力系统的控制以使系统稳定。这种控制可以通过若干控制功能(诸如频率稳定控制、电压稳定控制、瞬态稳定控制和系统振荡控制)以及电力系统元件保护方案和系统范围自动化保护方案(叫做系统完整性保护方案(SIPS))和/或使用现代电力系统中的FACTS(灵活AC传输系统)设备和/或HVDC(高压DC)和/或HVDC电网来进行。FACTS通常是基于电力电子的系统，在现代工业中广泛地用于控制电网。

然而，控制大的复杂的电网不是简单的任务。在可以采用系统控制功能之前，应当在电压和电流方面对系统状态进行估计，以提供准确的快照(snapshot)。使用原始测量系统将需要过多的测量仪器/信号以及处理器需求。因此，电网控制功能使用电力系统状态估计，电力系统状态估计包括根据更可管理数量的测量来估计电网的状态。电力系统状态估计器将提供在给定时间点对在所有系统总线的电压(和/或电流)和相位角的估计。可以在电力系统的控制功能中使用这种估计。

稳定状态或条件变化相对缓慢的电网中的状态估计已经广泛用于电网中。然而，当尝试在瞬态条件(具体地，快速瞬态条件)期间执行状态估计时出现了问题，该问题也可以在电网中存在扰动时发生。在系统扰动期间，当电压和电流波形不是正弦波(在50或60Hz的基频)时，用于稳定状态的状态估计方法无效或者根本不工作。在这些情况下，需要特殊的瞬态估计。

瞬态估计方法的一个示例已经由Zima-Bockarjova等在2011年的IEEETrans.Power Syst.的26(4)的第1866-1874页的“Analysis of the StateEstimationPerformance in Transient Conditions”中进行了描述。其提出了通过调节系统扰动来升级正常状态估计过程。然而，在这种尝试中不考虑非正弦的电压和电流波形，因此，这种方法不能用于有效地处理系统扰动期间的状态估计。