一種區域電網故障后切機切負荷控制系統技術方案

本實用新型專利技術涉及電力系統及自動化技術領域，具體涉及一種區域電網故障后切機切負荷控制系統，包括輸電線路，還包括順序連接的廣域測量系統、A/D轉換單元、邏輯判斷單元、位置控制單元、微處理器單元、光纖光纜和跳閘控制單元；所述光纖光纜鋪設于所述輸電線路上方，連接所述微處理器單元與所述跳閘控制單元。該控制系統能自動地實施控制操作，實現快速準確地切除發電機和負荷的效果，確保了安全穩定控制裝置措施的有效性，提高了供電可靠性。

【技術實現步驟摘要】

本技術屬于電力系統及自動化
，特別涉及一種區域電網故障后切機切負荷控制系統。
技術介紹
在電力系統暫態穩定控制中，如果系統在故障切除后仍然不能保證穩定運行，就需要采取切機切負荷措施，因此準確地尋找控制地點、確定控制量的大小并快速實施控制措施是確保系統恢復穩定的關鍵。目前電力系統指定和投入緊急控制策略主要是通過大量離線計算大擾動場景，對不穩定的系統通過反復試湊計算得出的結果進行逐輪次的切機切負荷操作。而現有的保護裝置則是檢測到線路中突變的故障電氣量，且持續時間達到定值時間時，對線路的發電機和負荷進行跳閘，以維持系統穩定。現有的技術存在如下問題：1、電力系統逐季發展、電網方式不停變化，離線預決策需要考慮的樣本量太大，且制定的控制策略難以保證在各種系統方式與運行狀態下的有效性與經濟性。2、當線路電氣突變量未達到保護裝置動作定值時，僅會啟動報警發信功能，需由人工判斷進行處理；3、人工處理不及時將擴大事故，當故障使報警發信功能啟動后，如果值班人員沒有在場監控，沒能及時采取切機切負荷措施，將使線路故障量進一步增加，最終導致保護裝置跳開母聯開關，使更多負載失電，甚至使發電機退出運行。因此有必要提出一種根據當前在線潮流，穩定控制中心在線仿真的自動切機切負荷控制系統，以提高供電可靠性，滿足用戶的用電需求。
技術實現思路
本技術的目的是提出能夠在線監測系統電氣量，控制中心實時仿真計算確定切機與切負荷的具體位置和控制量大小，自動執行切機與切負荷操作的控制系統，該系統能確保緊急控制裝置的控制措施有效，提高供電可靠性。為實現上述目的，本技術采用的技術方案是：一種區域電網故障后切機切負荷控制系統，包括輸電線路，還包括順序連接的廣域測量系統、A/D轉換單元、邏輯判斷單元、位置控制單元、微處理器單元、光纖光纜和跳閘控制單元；所述光纖光纜鋪設于所述輸電線路上方，連接所述微處理器單元與所述跳閘控制單元，所述邏輯判斷單元實現發電機分組，根據兩兩發電機功角是否滿足δi-δj≤300°，將滿足條件的機組劃分為同一機群；邏輯判斷單元將分群結果傳輸到位置控制單元，所述位置控制單元實現設定切機區域和切負荷區域，設定在具有加速轉子轉矩特性的機群中采取切機操作，在具有減速轉子轉矩特性的機群中采取切負荷操作；所述微處理器單元實現確定切機量與切負荷量，微處理器單元以最終功率平衡為目標，由系統在故障時獲得的動能與最大減速面積之差計算切機切負荷量值。進一步地，所述跳閘控制單元包括跳閘控制電源和跳閘操作開關。更進一步地，所述跳閘控制單元通過所述光纖光纜獲取控制量信息，接通所述跳閘控制電源，所述跳閘控制電源帶動所述跳閘操作開關，切除對應的發電機或負荷。上述的區域電網故障后切機切負荷控制系統中，光纖光纜鋪設于輸電線路 上方，連接微處理器單元與跳閘控制單元，完成數據的傳輸與采集。邏輯判斷單元根據各節點電氣量信息對故障后的發電機進行分組，將具有同調性的發電機分在相同組別。位置控制單元根據各組別中發電機轉子的加速力矩大小，將加速力矩為正的組別設定為切機區域，將加速力矩為負的組別設定為切負荷區域。微處理器單元根據區域電氣量信息按照功率平衡的原則確定切機區域與切負荷區域的控制量大小。跳閘控制單元通過光纖光纜獲取控制量信息，接通需要控制的跳閘控制電源，跳閘控制電源帶動跳閘操作開關動作，切除對應的發電機或負荷。本技術的工作原理：廣域測量系統位于穩定控制中心，實時地獲取系統各節點的電氣量參數，提取發電機的機械功率、電磁功率、功角和轉速，通過A/D轉換單元將模擬信號轉換成數字信號；將信號傳送到邏輯判斷單元，邏輯判斷單元根據兩兩發電機功角是否滿足δi-δj≤300°，將滿足條件的機組劃分為同一機群；邏輯判斷單元將分群結果傳輸到位置控制單元，位置控制單元設定在具有加速轉子轉矩特性的機群中采取切機操作，在具有減速轉子轉矩特性的機群中采取切負荷操作；微處理器單元以最終功率平衡為目標，由系統在故障時獲得的動能與最大減速面積之差計算切機切負荷量值，最后將控制信號通過位于輸電線路上方的光纖光纜傳輸到線路上發電機與負荷的自動控制裝置中，按照控制信號的要求對指定地點切除指定數量的發電機與負荷。本技術的有益效果是：在電網發生故障后控制中心在線對發電機進行分群，將具有同調性的發電機分入相同的群內，根據加速機群和減速機群所在區域識別出發電機、負荷所處的部分，再根據故障過程中等值系統獲得的動能 與最大減速面積之差確定切機切負荷量的大小，最后將控制信號傳遞到遠方，以自動地實施控制操作，實現快速準確地切除發電機和負荷的效果，確保了安全穩定控制裝置措施的有效性，提高了供電可靠性。附圖說明圖1：為本技術區域一個實施方式系統結構示意圖；圖2：為本技術一個實施方式內部工作流程圖；圖3：為本技術一個實施方式示例電網網架示意圖；圖4：為本技術一個實施方式示例電網發電廠B站內接線圖；圖5：為本技術一個實施方式示例電網發電廠B站的故障后安全控制示意圖；其中：1-廣域測量系統、2-A/D轉換單元、3-邏輯判斷單元、4-位置控制單元、5-微處理器單元、6-光纖光纜、7-跳閘控制單元、71-跳閘控制電源、72-跳閘操作開關。具體實施方式下面結合附圖對本技術的實施方式進行詳細描述。如圖1所示，本技術的一個實施方式采用如下技術方案，一種區域電網故障后切機切負荷控制系統，包括輸電線路，還包括順序連接的廣域測量系統1、A/D轉換單元2、邏輯判斷單元3、位置控制單元4、微處理器單元5、光纖光纜6和跳閘控制單元7；所述光纖光纜6鋪設于所述輸電線路上方，連接所述微處理器單元5與所述跳閘控制單元7。在上述切機切負荷控制系統中，所述跳閘控制單元7包括跳閘控制電源71和跳閘操作開關72。所述邏輯判斷單元3實現發電機分組。所述位置控制單元 4實現設定切機區域和切負荷區域。所述微處理器單元5實現確定切機量與切負荷量。所述跳閘控制單元7通過所述光纖光纜6獲取控制量信息，接通所述跳閘控制電源71，所述跳閘控制電源71帶動所述跳閘操作開關72，切除對應的發電機或負荷。圖2為本技術一個實施方式控制系統的內部操作流程圖。圖3為實施方式某示例電網網架圖，該電網在發電廠B通過雙回線路4與電網主網聯網，線路4Ⅰ路與Ⅱ路為總聯絡線。電網內部包含兩個發電廠，即發電廠A和發電廠B，其中發電廠A有兩臺機組，發電廠B有4臺機組，編號從#1機到#6機。該電網內部的負荷主要集中在變電站C、變電站D和變電站E。該實例電網發電廠B站內接線情況如圖4所示。假設某時刻，總聯絡線Ⅰ路或Ⅱ路發生永久性接地短路故障，繼電保護裝置跳開故障線路，故障切除。由于故障前總聯絡線上的功率大于Ⅰ路或Ⅱ路的最大傳輸功率，不滿足N-1原則，系統內發電機失穩，聯絡線上功率過載。首先，廣域測量系統1實時地獲取區域電網內所有發電機的頻率、功角、電磁功率和機械功率。在觀察截止時刻，邏輯判斷單元3判斷出發電機#3與#4功角差小于300°，位置控制單元4判斷其具有加速轉子轉矩特性，將其歸入加速機群；邏輯判斷單元3判斷出發電機#1、#2、#5與#6功角差小于300°，位置控制單元4判斷其具有減速轉子轉矩特性，歸入減速機群。其次，微處理器單元5將同一機本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種區域電網故障后切機切負荷控制系統，包括輸電線路，其特征在于：還包括順序連接的廣域測量系統、A/D轉換單元、邏輯判斷單元、位置控制單元、微處理器單元、光纖光纜和跳閘控制單元；所述光纖光纜鋪設于所述輸電線路上方，連接所述微處理器單元與所述跳閘控制單元，所述邏輯判斷單元實現發電機分組，根據兩兩發電機功角是否滿足δi?δj≤300°，將滿足條件的機組劃分為同一機群；邏輯判斷單元將分群結果傳輸到位置控制單元，所述位置控制單元實現設定切機區域和切負荷區域，設定在具有加速轉子轉矩特性的機群中采取切機操作，在具有減速轉子轉矩特性的機群中采取切負荷操作；所述微處理器單元實現確定切機量與切負荷量，微處理器單元以最終功率平衡為目標，由系統在故障時獲得的動能與最大減速面積之差計算切機切負荷量值。

【技術特征摘要】
1.一種區域電網故障后切機切負荷控制系統，包括輸電線路，其特征在于：還包括順序連接的廣域測量系統、A/D轉換單元、邏輯判斷單元、位置控制單元、微處理器單元、光纖光纜和跳閘控制單元；所述光纖光纜鋪設于所述輸電線路上方，連接所述微處理器單元與所述跳閘控制單元，所述邏輯判斷單元實現發電機分組，根據兩兩發電機功角是否滿足δi-δj≤300°，將滿足條件的機組劃分為同一機群；邏輯判斷單元將分群結果傳輸到位置控制單元，所述位置控制單元實現設定切機區域和切負荷區域，設定在具有加速轉子轉矩特性的機群中采取切機操作...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉佳樂，唐旭辰，
申請(專利權)人：武漢大學，
類型：新型
國別省市：湖北;42