專利名稱：電網中故障擾動點的定位方法
技術領域：
本發明屬于電力系統測控技術領域，尤其涉及一種電網中故障擾動點的定位方法。
背景技術：
由于電力系統輸電線路規模龐大，網架結構覆蓋地域廣闊，設備老化和極端氣象因素的影響，電網中會發生各種不同形式的故障擾動。例如線路上會發生不同類型的短路故障；某個發電機的低頻振蕩引發整個電網的低頻振蕩問題。當電網中發生以上類型故障擾動時，如何快速自動確定故障擾動點的位置，為制定電網故障擾動后的運行和控制措施， 以保障電網的安全穩定運行具有重要意義。隨著高速通訊網絡技術的發展和GPS(Global Position System)同步時鐘技術在電網中廣泛使用，各省地區的電網控制中心已經在電網中的不同結點上安裝了大量的能夠標注GPS同步時鐘的電網運行數據采樣測量裝置PMU(Phase Measuring toite，相量測量單元)，能夠采集電網中各個關鍵結點上線路的電壓有效值和電壓過0時刻等運行數據，并傳送到電網調度控制中心，電網控制中心能夠監視和控制電網的運行狀況。由于受到通訊通道傳輸速率的限制和上傳數據使用方法的制約，目前各采樣點向控制中心發送的數據量還很有限，一般是在一個工頻周期OOms)內將各測點的電壓有效值和電壓過0時刻發送到電網控制中心，電網控制中心可以收到大量不同地點PMU測量裝置發來的電網運行測量數據。由于電網監控中心收到各測量點的數據都是非常稀疏的運行數據，而且目前缺乏對這種稀疏數據的處理方法，監控中心也只能將該數據用于電網穩態運行狀態的顯示，無法利用該數據分析計算和反映電網中更多的動態特征。比如電網處于穩定狀態時，無法計算各個測量點每個工頻周期內的有功功率和無功功率；再比如無法確定電網中是否發生了短路或低頻振蕩等類型故障擾動，更無法確定該故障擾動的位置。為了定位電網中的短路故障點，目前的方法是在電網中大量安裝專用的行波故障定位采樣裝置和建立一套行波故障定位網絡，各行波定位裝置測量故障行波波頭到達各測點的時刻，并將各測點的故障行波波頭到達時刻數據傳送到故障行波處理中心，在處理中心計算各測點間故障行波波頭到達各測點間的時差然后計算電網中故障點的位置。由于行波故障定位中心收到的都是各測點故障行波波頭到達時刻的數據，該時刻數據只能用于定位電壓突變的短路故障點，不能用于定位電壓變化緩慢的低頻振蕩擾動點，也不能用于計算測量點的有功功率和無功功率，即該行波故障定位網絡雖然短路故障點定位精度高，但是其功能過于單一。同時，由于線路中需要安裝專用的行波故障定位采樣裝置和建立一套行波故障定位網絡，無法利用既有的PMU測量裝置，因此導致存在安裝維護成本過高的問題
發明內容
本發明的目的在于，提供一種電網中故障擾動點的定位方法，用以增加目前PMU 裝置用于故障擾動定位的功能和解決行波故障定位網絡功能單一以及安裝維護成本過高的問題。為實現上述目的，本發明提供的技術方案是，一種電網中故障擾動點的定位方法， 通過安裝在電網中不同節點上的具有GPS時標的PMU測量裝置獲取各個節點的測量數據和對應的時間，并將該測量數據和對應的時間發送到電網控制中心，再由電網控制中心根據接收的數據定位故障擾動點，其特征是所述定位方法包括步驟1 對所有具有GPS時標的PMU裝置進行預處理，使其對設定頻率的信號產生的濾波相位滯后相同；步驟2 在安裝了具有GPS時標的PMU裝置的節點上，利用具有GPS時標的PMU裝置測量該節點各工頻周期內任意一相相電壓的最大值、相電壓的最小值、相電流的最大值、 相電流的最小值及其對應的時刻，并將上述測量數據發送至電網控制中心；步驟3 電網控制中心根據收到的上述測量數據，判斷電網中是否發生故障擾動， 當電網中沒有發生故障擾動時，執行步驟4 ；否則，執行步驟5 ；步驟4 計算各節點的有功功率和無功功率，過程結束；步驟5 當電網中發生故障擾動時，提取各節點的電壓擾動量曲線；步驟6 判斷故障擾動類型，并根據故障擾動類型確定故障擾動點的位置。所述判斷電網中是否發生故障擾動具體是當一個工頻周期內的相電壓的最大值與上一個工頻周期內的相電壓的最大值的差的絕對值、該工頻周期內的相電壓的最小值與上一個工頻周期內的相電壓的最小值的差的絕對值、該工頻周期內的相電流的最大值與上一個工頻周期內的相電流的最大值的差的絕對值以及該工頻周期內的相電流的最小值與上一個工頻周期內的相電流的最小值的差的絕對值都大于等于設定閾值時，則電網中發生故障擾動；否則，電網中沒有發生故障擾動。所述計算各節點的有功功率利用公式
權利要求
1.一種電網中故障擾動點的定位方法，通過安裝在電網中不同節點上的具有GPS時標的PMU測量裝置獲取各個節點的測量數據和對應的時間，并將該測量數據和對應的時間發送到電網控制中心，再由電網控制中心根據接收的數據定位故障擾動點，其特征是所述定位方法包括步驟1 對所有具有GPS時標的PMU裝置進行預處理，使其對設定頻率的信號產生的濾波相位滯后相同；步驟2 在安裝了具有GPS時標的PMU裝置的節點上，利用具有GPS時標的PMU裝置測量該節點各工頻周期內任意一相相電壓的最大值、相電壓的最小值、相電流的最大值、相電流的最小值及其對應的時刻，并將上述測量數據發送至電網控制中心；步驟3:電網控制中心根據收到的上述測量數據，判斷電網中是否發生故障擾動，當電網中沒有發生故障擾動時，執行步驟4 ；否則，執行步驟5 ；步驟4 計算各節點的有功功率和無功功率，過程結束；步驟5 當電網中發生故障擾動時，提取各節點的電壓擾動量曲線；步驟6 判斷故障擾動類型，并根據故障擾動類型確定故障擾動點的位置。
2.根據權利要求1所述的定位方法，其特征是所述判斷電網中是否發生故障擾動具體是當一個工頻周期內的相電壓的最大值與上一個工頻周期內的相電壓的最大值的差的絕對值、該工頻周期內的相電壓的最小值與上一個工頻周期內的相電壓的最小值的差的絕對值、該工頻周期內的相電流的最大值與上一個工頻周期內的相電流的最大值的差的絕對值以及該工頻周期內的相電流的最小值與上一個工頻周期內的相電流的最小值的差的絕對值都大于等于設定閾值時，則電網中發生故障擾動；否則，電網中沒有發生故障擾動。
3.根據權利要求2所述的定位方法，其特征是所述計算各節點的有功功率利用公式巧⑶⑷=全I.)腿(外W)腿(外⑶S(，一(“)^(一(“)χπ)U(kJ)min (n)U(kJ)max (η)其中，Pa^j) (η)是第k個節點第j相在第η個工頻周期內的有功功率，u(k,j)max(n)是第 k個節點在第η個工頻周期內的第j相相電壓最大值，u(M)min (η)是第k個節點在第η個工頻周期內的第j相相電壓最小值，i(k,J)max(n)是第k個節點在第η個工頻周期內的第j相相電流最大值，7是第k個節點在第η個工頻周期內的第j相相電壓最大值對應的時刻Λο 是第k個節點在第η個工頻周期內的第j相相電壓最小值對應的時刻，7^ 是第k個節點在第η個工頻周期內的第j相相電流最大值對應的時刻，第j相是指三相電壓的A相、B相或者C相。
4.根據權利要求2所述的定位方法，其特征是所述計算各節點的無功功率利用公式⑷=全^一(外W)ma>>sm(，一一⑶ x^)u(kJ)min (n)u(kJ)max (n)其中，Q(k,j)(n)是第k個節點第j相在第η個工頻周期內的無功功率，u(k,j)max(n)是第 k個節點在第η個工頻周期內的第j相相電壓最大值，u(M)min (η)是第k個節點在第η個工頻周期內的第j相相電壓最小值，i(k,J)max(n)是第k個節點在第η個工頻周期內的第j相相電流最大值，7是第k個節點在第η個工頻周期內的第j相相電壓最大值對應的時刻Λο 是第k個節點在第η個工頻周期內的第j相相電壓最小值對應的時刻，7^maxlX1 是第k個節點在第η個工頻周期內的第j相相電流最大值對應的時刻，第j相是指三相電壓的A相、B相或者C相。
5.根據權利要求2所述的定位方法，其特征是所述提取各節點的電壓擾動量曲線具體是，在每個節點的兩個相鄰工頻周期內的相電壓最大值之間，利用數據插值法擬合出電壓最大值變化曲線，在每個節點的兩個相鄰工頻周期內的相電壓最小值之間，利用數據插值法擬合出電壓最小值變化曲線，將電壓最大值變化曲線和電壓最小值變化曲線相加，得到該節點電壓擾動量曲線。
6.根據權利要求5所述的定位方法，其特征是所述判斷故障擾動類型具體是，當電壓擾動量曲線恒為0時，且電壓最大值變化曲線或電壓最小值變化曲線不恒為常數時，故障擾動類型為低頻振蕩擾動；當電壓擾動量曲線不等于0時，故障擾動類型為短路故障擾動。
7.根據權利要求6所述的定位方法，其特征是當故障擾動類型為短路故障擾動時，所述根據故障擾動類型確定故障擾動點的位置包括步驟101 計算每個節點的電壓擾動變量振幅，具體是以發生短路故障擾動時刻之前的一個工頻周期和之后的一個工頻周期作為參考區間，計算每個節點在所述參考區間內的電壓擾動量曲線上的最大值，將其作為該節點的電壓擾動變量振幅；步驟102 確定電壓擾動變量振幅的值最大的節點，該節點為距離故障擾動點最近的節占. 步驟103 利用公式
8.根據權利要求6所述的定位方法，其特征是當故障擾動類型為低頻振蕩擾動時，所述根據故障擾動類型確定故障擾動點的位置包括步驟201 計算每個節點在低頻振蕩周期內的相電壓峰值的最大振幅，具體利用公式
全文摘要
本發明公開了電力系統測控技術領域中的一種電網中故障擾動點的定位方法。包括對所有具有GPS時標的PMU裝置進行預處理；測量各節點各工頻周期內任意一相相電壓的最大值、相電壓的最小值、相電流的最大值、相電流的最小值及其對應的時刻，并將上述測量數據發送至電網控制中心；電網控制中心根據收到的上述測量數據，判斷電網中是否發生故障擾動，當電網中沒有發生故障擾動時，計算各節點的有功功率和無功功率；否則，提取各節點的電壓擾動量曲線，并判斷故障擾動類型，根據故障擾動類型確定故障擾動點的位置。本發明解決了電網穩定運行狀態的有功功率和無功功率的計算、電網故障擾動類型的判斷以及電網故障擾動點定位的問題。
文檔編號G01R31/08GK102435912SQ20111031051
公開日2012年5月2日 申請日期2011年10月13日 優先權日2011年10月13日
發明者董清, 顏湘武 申請人:華北電力大學(保定)