[发明专利]一种电力系统电压危急状态的监控系统及其构建方法

说明书

本发明涉及一种电力系统电压危急状态的监控系统及其构建方法，在发电机和部分输电线路配置的分布式多智能体单元模块监控并向上级智能体发送发电机、电厂、电网的电压、电流和持续时间以及状态报警或申请系统状态调控信息等信息，并接受调控指令；分布式多智能体单元模块采集的信息送至配置在电力系统调控中心的信息汇总综合分析和控制中心站；信息汇总综合分析和控制中心站根据各智能体发来的状态报警或申请系统状态调控信息，判断系统当前是否处于极端危急状态或危急状态；若是，则转入人工智能知识库进行智能分析和智能决策，并根据事先建立的系统状态应对策略表分布式智能体发布系统状态调控指令；若否，则结束分析。

技术领域

本发明涉及大电网安全领域，具体涉及一种电力系统电压危急状态的监控系统及其构建方法。

背景技术

目前电网主要通过能量管理系统、自动发电控制、自动电压和无功功率控制、广域动态测量系统、实时仿真计算以及广域控制系统等手段监控电力系统的运行状态和故障过程。这些手段虽然在测量手段、分析手段和控制手段等方面有了很大发展，但在控制策略和控制手段方面仍存在一些缺陷。随后提出的考虑智能决策系统应用的大电网安全防御体系也仅仅强调了针对电网预想事故的安全防御措施，而对电网的无故障状态(包括部分元件停运的稳态)、故障过程、故障后的状态及其相应的安全防御措施仍缺乏系统的分类。而事实上，电网的许多大停电事件是在电网处于紧急状态下，由扰动很小的正常操作或非短路故障诱发的。

状态逐步恶化导致电力系统电压崩溃的机理：

电网侧戴维南等值电势的降低是导致节点及系统电压崩溃的重要原因。利用图2所示的发电机外特性，可说明电网侧戴维南等值电势失控持续下降的一种场景。

图2中，当运行点持续在1的位置，因电枢及励磁电流都持续过大，过励限制措施将促使外特性曲线由A下调至B，从而运行点由1移至2，当系统中其它的发电机组也先后做了同样的调整后，系统电压由Vsa下降至Vsb，从而使运行点由2移至3。这种情况发展下去，运行点还会从3继续移至4，5。同时系统电压也逐步下降，电网的无功、有功网损逐步增加，并联电容器提供的无功电力以及线路的充电功率逐步减少，系统无功电力不足的程度越来越严重，电源和电网元件的电流越来越大，将导致部分元件故障跳开。上述恶性循环的过程和后果如图3所示。

当发电厂出线电压持续过低，AVR为了维持电压而需增加励磁电流，但这种状态只能持续有限的时间，当励磁系统出现过热，即须进入过励限制状态放弃对机端电压的维持甚至导致过励保护动作跳闸停机，从而使系统的电压进一步下降。在电网侧电压低于0.75p.u.的持续时间接近1s时，核电站为了反应堆的安全，会采取停堆措施，从而使电网突然失去大电源的支撑。

电力系统电压崩溃的中长过程一般可分为两个阶段。第一阶段是系统状态逐步恶化的阶段，由电源、电网与负荷之间的相互作用导致系统电压降低、电流增大。第二阶段是系统快速崩溃瓦解的阶段，主要由电源和电网的连锁故障导致系统电压崩溃。在上述两个阶段中，部分元件电流过大始终是一个关键因素，由电压低落和电流过大，还可引起距离3段保护动作跳开线路，这种情况在美国、加拿大、西欧、印度、瑞典、巴西等电网大停电事件中多次发生过。电网电压低落的最大的危害是引起部分元件电流过大。反过来，电流过大又是引发电网连锁故障和电压崩溃的关键因素。即使电网电压跌落暂时停止，甚至电压已经开始回升，但只要部分元件的电流仍持续过大，新一轮的电压跌落便随时可能发生。如果不同地点的主力发电厂的机组均处于电流、电压失控状态，就可判定系统的连锁反应已经开始，电压崩溃即将爆发，必须立即采取紧急控制措施。

发明内容

为解决上述现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种电力系统电压危急状态的监控系统及其构建方法，可以预防电力系统状态持续恶化和连锁故障，避免大电网经由状态逐步恶化发展成大规模电压崩溃类型的大停电。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：