調查與電力傳輸系統的控制有關的定時可靠性的制作方法

專利名稱：調查與電力傳輸系統的控制有關的定時可靠性的制作方法
技術領域：
本發明涉及電力傳輸系統的大范圍區域控制的領域。本發明更具體地關注用于評 估在電力傳輸系統中的定時準確度的方法、功率控制裝置和計算機程序產品。
背景技術：
緊隨電力市場不斷進行的放松管制，從遙遠的發電機到本地消費者的負載傳輸和 電力過網已經變成常見的做法。由于電力生產公司之間的競爭和優化資產的新出現的需 要，增加的電力量通過現有網絡傳送，由于傳輸瓶頸而頻繁地引起擁塞。傳輸瓶頸典型地通 過引入對傳輸接口的傳遞限制來處理。這提高系統安全性。然而還暗示必須連接更昂貴的電力生產，同時較不昂貴的生產從電力網斷開。從 而，傳輸瓶頸對社會具有巨大的成本。如果不考慮傳遞限制，系統安全性降級，其可隱含大 量用戶的斷開或甚至在非常可能的意外事件的情況下隱含完全的斷電。傳輸瓶頸的根本物理原因常常涉及電力系統的動力學。許多動態現象必須避免以 便保證足夠安全的系統操作，例如同步丟失(loss ofsynchronism)、電壓崩潰和增長的機 電振蕩。在這點上，電力傳輸系統是高度動態的，并且要求控制和反饋以提高性能并且增加 傳遞限制。例如關于在電力網的部分中出現的不期望的機電振蕩，這些振蕩一般具有小于幾 Hz的頻率并且被認為是可接受的，只要它們衰減得足夠快即可。它們由例如在系統負載中 的正常變化或在網絡中可能跟隨故障的開關事件發起，并且它們是任何電力系統的特性。 上文提到的振蕩還常常叫做區域間振蕩模式，因為它們典型地由在系統的一個地理區域中 的一組機器對該系統的另一個地理區域中的一組機器擺動而引起。當改變電力系統的操作 點時(例如由于在發電機、負載和/或傳輸線路的連接或斷開后電力流的新的分布)會發 生不足阻尼的振蕩。在這些情況下，少量MW的傳輸功率的增加可能使得穩定振蕩和不穩定 振蕩之間有不同，不穩定振蕩具有引起系統陷落或者引起同步丟失、互連丟失的可能以及 最終無法向用戶供應電力。電力傳輸系統的適當監測和控制可通過采取適當措施、例如連 接特別設計的振動阻尼設備的連接來幫助網絡運營商準確評估電力傳輸系統狀態以及避 免完全斷電。因此有必要對這樣的區域間模式振蕩進行阻尼。該類型的電力振蕩阻尼例如 在"Application of FACTS Device for Damping of PowerSystem Oscillations，，，by R. Sadikovic et. al, the proceedings of the PowerTech conference 2005,June 27-30, St. Petersburg RU 中描述。阻尼可以基于系統屬性的本地測量，S卩，基于靠近確定并且還執行要求的阻尼的 地方測量的系統屬性，或者可基于系統的各種區域中的測量。第一類型的阻尼通常表示本 地功率振蕩阻尼，而后者的情況通常稱作廣域功率振蕩阻尼。后一種類型的阻尼在許多方法中是優選的，因為它全局地而不是本地地考慮系統 性能。然而，由于這些測量從這樣的系統的各個區域被收集，它們在到達執行廣域功率振蕩4阻尼的功率控制裝置之前可能移動較長路程。這意味著使用的定時是重要的。良好的定時是重要的，因為如果沒有好的定時則存在電力傳輸系統可能出故障的 風險。盡管電力傳輸系統由于定時不可靠而故障的可能性通常非常低，但進一步降低這個 可能性仍然是得到關注的，因為故障的電力傳輸系統的后果會是嚴重的。而且在除功率振蕩阻尼之外的其他類型的廣域控制中，可靠的定時也可能是重要 的。本發明目的是提高控制電力傳輸系統時的可靠性。

發明內容
因此本發明目的是提高控制電力傳輸系統時的可靠性。這些目的通過根據權利要 求1和11的方法和功率控制裝置以及根據權利要求20的計算機程序產品來達到。從從屬 權利要求，進一步的優選實施例是明顯的。根據本發明第一方面，提供用于評估時間生成設備關于電力傳輸系統中的廣域控 制所提供的定時準確度的方法，其中在電力傳輸系統中基于系統數據的加時戳的測量來執 行廣域控制，該方法包括下列步驟調查關于測量所使用的定時，基于該調查來確定該定時是否可靠，以及如果認為該定時不可靠，則中止廣域控制。根據本發明的第二方面，提供一種功率控制裝置，其用于評估時間生成設備關于 電力傳輸系統中的廣域控制所提供的定時的準確度。該廣域控制基于系統數據的加時戳的 測量而在電力傳輸系統中執行。該功率控制裝置包括定時偏差處理單元，其配置成調查關 于測量所使用的定時，基于該調查來確定該定時是否可靠，以及如果認為該定時不可靠，則 中止廣域控制。根據本發明的第三方面，提供一種計算機程序，其用于評估時間生成設備關于電 力傳輸系統中的廣域控制所提供的定時的準確度，其中該廣域控制基于系統數據的加時戳 的測量來在電力傳輸系統中執行。該計算機程序可加載到功率控制裝置的內部存儲器中， 并且包括計算機程序代碼部件以用于使得功率控制裝置在該程序加載到內部存儲器中時 調查關于測量所使用的定時、基于該調查來確定該定時是否可靠以及如果認為該定時不可 靠則中止廣域控制。根據這些方面的本發明具有基于所使用定時的可靠性來中止廣域控制的優勢， 這提供電力傳輸系統中提高的可靠性(特別是與系統的時間發生設備所使用的定時相關 時)。這在閉環控制系統中是特別重要的。在本發明一個變型中，該定時的調查可包括調查測量的時戳。確定該定時是否可 靠則可包括確定時戳的一個或多個是否可靠，以及中止廣域控制可包括在時戳的一個或多 個被認為不可靠時中止廣域控制。在本發明的另一個變型中，該時戳的調查包括確定計劃用于廣域控制的測量的 時戳與該系統的測量收集裝置接收這些測量的時間之間的至少一個時間延遲；比較該時間 延遲與具有上限和下限的時間延遲范圍；以及如果所確定的時間延遲在該范圍之外則執行 廣域控制的中止。該范圍的上限可以由其中廣域控制是可能的時間來限定。該范圍的下限可關于測量值能夠到達所述功率控制單元的最快時間來設置。該下限可優選為0。該功率控制系統可包括測量對齊單元，其根據這些測量的時戳來對齊這些測量。 至少一個時間延遲的確定在這里可包括確定在由測量對齊單元傳送之后的測量的時間延 遲，該時間延遲與該范圍的上限進行比較。測量對齊單元在這里可以是測量收集裝置，并且 至少一個時間延遲的確定還可包括確定由測量對齊單元接收的測量的時間延遲，該時間延 遲與該范圍的下限進行比較。根據本發明另一個變型，加時戳測量可以從測量值提供裝置獲得，這些裝置與至 少一個參考時鐘裝置聯絡。測量的時戳可以伴隨有指示與參考時鐘裝置丟失聯絡的設定， 該調查可涉及調查這樣的設定是否存在于這些測量中，以及中止可涉及如果該設定存在于 至少一個測量中則中止廣域控制。該定時還可涉及將通過參考時鐘裝置提供的時間與本地 時鐘的時間進行比較，以及在差值超出可靠性閾值的情況下中止廣域控制。這個可靠性閾 值可根據可能具有安全余量的本地時鐘準確度來設置。根據另一個變型，可以調查來自與適用性判據相關的至少兩個不同的測量提供裝 置的測量的測量值，以及如果不滿足該適用性判據則中止廣域控制。該控制可涉及在局域和廣域功率振蕩阻尼之間可切換的功率振蕩阻尼，并且當廣 域功率振蕩阻尼已經被中止時可發起本地功率振蕩阻尼。


下文中參照附圖示出的優選示范實施例更詳細地說明本發明主題，附圖包括圖1示意示出根據本發明第一實施例連接到形成功率控制裝置的功率振蕩阻尼 布置的電力傳輸系統中的多個測量提供裝置，圖2概述測量提供裝置所提供的測量數據的一般結構，圖3示出本發明第一實施例的功率控制裝置中使用的定時偏差處理單元的模塊 示意圖，圖4示意示出概述根據本發明第一實施例的方法中執行的多個方法步驟的流程 圖，圖5示意示出在正時間延遲差錯的情況下傳送至測量對齊單元的測量，圖5B示意示出在負時間延遲差錯的情況下傳送至測量對齊單元的測量，圖6A圖表式圖示了功率振蕩阻尼單元的復頻域中的極點移位(pole-shift)，圖6B圖表式圖示了延遲的測量信號以及用于補償時間延遲的四個可能的方案 (A，B，C 和 D)，圖7A-7D示出四個可能的方案的Nyquist圖，圖8A-8D示出四個可能的方案的Bode圖，圖9示意示出連接至功率振蕩阻尼布置的電力傳輸系統，其中提供根據本發明第 二實施例的功率控制裝置，以及圖10示意示出關于功率振蕩阻尼布置所提供的測量對齊單元。
具體實施例方式圖1示意示出其中提供了功率振蕩阻尼設置10的電力傳輸系統。這個布置10是根據本發明第一實施例的功率控制裝置。該電力傳輸系統優選是AC電力傳輸系統，并且然 后在例如50或60Hz的網絡頻率工作。圖2示意概述測量提供裝置所提供的測量數據的一 般結構。該電力傳輸系統可以在多個地理區域中提供。這些區域典型地在彼此相距較大距 離處提供，其中一個可以例如在芬蘭南部提供而另一個在挪威南部提供。地理區域可認為 是相干的區域。相干區域是其中一組電機器、例如同步發電機相干地移動、即它們一起振蕩 的區域。這樣的區域還可認為是電區域，因為這些機器在電方面來說彼此相接近。在這些 地理區域中有連接地理分離區域的高壓聯結線(tie line)、中壓線、在這些線路之間轉變 電壓以及切換連接的變電站以及局域中各種母線。測量裝置進一步連接至這樣的電力線和 母線。測量裝置在這里可以連接至測量提供裝置12、14和16，這些測量提供裝置可以是相 量測量單元(PMU)。PMU提供關于該系統的加時戳的本地數據、特別是電流和電壓相量。由 PMU貫穿網絡收集以及集中被處理的多個相量測量因此可以提供該電力傳輸系統的總體電 狀態的快照。這樣的PMU正常地還配備有GPS時鐘，其將它們自身與采用GPS衛星20、22、 對和沈形式的參考時鐘裝置同步，以及將發送通常采用相量、例如在時間上的例如每20ms 的等距點處的正序列相量的形式的測量數據。這些測量P包括作為加時戳TS的相量的測 量值MV，其中時戳可表示在該系統中測量該相量時的時間點。在報告這些測量的格式中，還 存在可靠性字段RF，其指示該時戳TS是否可靠，以及更特別地指示測量提供裝置是否與衛 星聯絡。這意味著，如果沒有與衛星聯絡，則該字段指示該時戳是不可靠的，而如果測量提 供裝置進行聯絡，則該字段指示該時戳是可靠的。這個字段的設定因此指示與參考時鐘裝 置丟失聯絡。在圖1中，一般存在η個這樣的測量提供裝置12、14以及16，每個提供相量Ρ1、Ρ2 和Ρη。在這個示例中，這些測量提供裝置是提供相量、對這些相量加時戳以及發送它們以便 這些相量由功率控制裝置處理的所有的PMU。這里應該認識到，在不同地理區域的系統中可 以存在更加多不同的測量提供裝置，其中地理區域正常對應于相對另一地理區域的一組機 器搖擺的分開的一組機器。在圖1中，第一測量提供裝置12示為發送第一測量或相量Ρ1、典型地為電壓或者 電流相量，第二測量提供裝置14示為發送第二相量Ρ2，以及第η個測量提供裝置16示為發 送第η個相量Ρη。所有這些相量Ρ1、Ρ2、Ρη在線測量并且提供給功率控制裝置。相量P因 此在遠處地理位置處獲得并且被測量提供裝置12、14和16加時戳TS (典型地使用GPS時 鐘)，以及通過可能是數千公里長的通信通道發送至測量對齊單元28。測量對齊單元觀可以是相量數據集中器(PDC)，并且接收上述測量以及將他們同 步，即，包裝具有相同時戳的相量。測量對齊單元觀是測量收集單元，即，例如從電力傳輸 系統的各個地理區域收集測量的單元。在本發明的這個第一實施例中，這個測量對齊單元 觀是功率振蕩阻尼布置10的一部分。因此，在本發明的一些實施例中，它可以是功率控制 裝置的一部分。測量對齊單元觀監聽正在定期(例如每隔20ms)發送加時戳相量的測量提供裝 置。測量對齊單元觀按照時戳來對齊相量，從而每個時隙預期來自各測量提供裝置的一個 測量或相量，并且在與給定時隙對應的測量可用時轉發所有測量。測量對齊單元28將時間對齊的測量或相量提供給在這里是功率振蕩阻尼單元34的廣域控制單元。這樣，它還向定時偏差處理單元30提供與測量相關的數據。測量對齊單 元觀在這里向定時偏差處理單元30提供所傳送的測量Pl、P2、Pn的時戳TS、測量值MV1、 MV2和MVn和可靠性字段設定RFl、RF2、RFn以及指示這最近接收到的測量的時間的定時指 示符Tl。還存在GPS時鐘32，它提供全局當前時間GCT。將這個全局當前時間GCT連同指 示或信號N0_CT —起提供給定時偏差處理單元30。信號N0_CT是指示GPS時鐘32與參考 時鐘裝置20、22、對和沈之間是否存在聯絡的信號。還將測量值或相量MVl、MV2、MVn傳送 給廣域功率振蕩阻尼單元；34。功率控制裝置10可采取用于可以是同步發電機或者FACTS或HVDC設備的執行器 所提供的一般功率控制系統的形式來實現。功率控制裝置在這里包括執行器控制單元40， 它為執行器提供執行器控制信號。在這里，在功率控制裝置中生成調制信號，將調制信號與 執行器控制單元40所生成的執行器控制信號相加，以便中和功率振蕩。這個調制信號在這 里簡單地稱作控制信號。因此，廣域功率振蕩阻尼單元34可生成控制信號，它被施加到執行器控制單元 40，用于執行廣域控制、如區域間功率振蕩的阻尼。可如何執行這種阻尼同樣是本領域已知 的，并且這里不作更詳細描述。在第一實施例的功率控制裝置中，定時偏差處理單元30還 連接到切換單元38，切換單元38還連接到在這里采取本地功率振蕩阻尼單元36的形式的 本地控制單元，以及連接到執行器控制單元40。本地功率振蕩阻尼單元36在這里與廣域功 率振蕩阻尼單元34并聯設置。廣域功率振蕩阻尼單元34提供一個反饋環，而本地功率振 蕩阻尼單元36提供另一個反饋環，其中在這里提供兩個環用于閉環功率振蕩阻尼(POD)， 它與機電振蕩的阻尼相同。頂部的本地反饋環對應于標準配置，其中輸入信號PL是本地測 量的量、如本地傳輸線上的電力流或本地得出的頻率。因此，該本地功率振蕩阻尼單元36 接收本地測量PL，并且提供根據這些本地測量PL所確定的調制信號，可將調制信號與執行 器控制單元40所生成的控制信號相加。因此，廣域功率振蕩阻尼單元34和本地功率振蕩 阻尼單元36連接到切換單元38，它將信號從這兩個單元34和36的任一個傳遞給執行器控 制單元40，用于執行功率振蕩阻尼。根據本發明，切換單元的這種控制的至少一部分通過使 用切換信號SW0、經由定時偏差處理單元30來提供。圖3示意概述定時偏差處理單元30的一種實現。在這個單元中，時戳TS和定時 指示符TI由時間延遲確定元件52來接收。時間延遲確定元件52還接收來自功率控制裝 置的GPS時鐘的當前全局時間GCT。可靠性字段設定RF1、RF2、RFn由第一組合元件60來 接收，而測量Pl、P2、Pn的測量值MVl、MV2、MVn由測量值比較元件62來接收。在定時偏差 處理單元30中，還存在本地時鐘42，它向計數器44提供本地當前時間LCT，計數器44又將 計數提供給定時比較元件46。還存在時間捕捉元件48，它接收來自功率控制裝置的GPS時 鐘的全局當前時間GCT。定時比較元件46又連接到第二組合元件50，第二組合元件50接 收來自GPS時鐘的信號N0_GT。根據這些輸入，第二組合元件50生成信號，它被提供給第三 組合元件56。延遲確定元件52根據時戳TS、定時指示符TI和全局當前時間GCT來確定至 少一個時間延遲TD，并且將這個時間延遲TD提供給比較元件54，比較元件M還接收時間 延遲范圍TDR，將所確定時間延遲TD與其進行比較。根據這個比較，比較元件M將信號提 供給第三組合元件56。第三組合元件將信號提供給第四組合元件64，第四組合元件64還 接收來自第一組合元件60以及來自測量值比較元件62的信號。根據這些信號，第四組合元件64生成激勵切換單元的輸出信號SW0。各種組合單元可有利地對其接收的信號執行邏 輯“或”運算，因此在圖3中示為邏輯“或”電路。現在將參照前面所述圖1、圖2和圖3以及參照圖4來描述根據本發明的這個第一 實施例的執行器的操作，圖4示意示出概述在根據本發明的一個實施例的方法中所執行的 多個方法步驟的流程圖。測量提供裝置12、14、16用于得到復合電壓和電流、即相量，它們已經從整個系統 的遠程位置的測量得出。測量提供裝置12、14和16提供有GPS時鐘，即，它們具有與采取 GPS衛星20、22、M和沈的形式的參考時鐘裝置聯絡的時間保持電路，以便提供準確定時。 為此，所有測量提供裝置12、14和16均提供有天線。各天線可監聽數量‘m’個衛星。這些 測量則通過時間保持電路獲得加時戳的TS。此外，對這些加時戳測量或相量添加可靠性字 段RF。根據特定測量提供裝置是否與GPS衛星聯絡，這個字段獲得關聯設定。因此，如果測 量提供裝置沒有與衛星聯絡，則存在設置的標志。如果設置了標志，則對應時戳因而是僅基 于本地時間保持電路的時戳。因此它是不可靠的。此外，把來自所有測量提供裝置12、14、 16的(采取相量形式的)數據P1、P2、Pn傳送給測量對齊單元觀，它因而可以是中央相量 數據集中器(PDC)。測量對齊單元觀在這里包含在功率振蕩阻尼布置10中，即，在第一實 施例的功率控制裝置中。但是，應當知道，它也可與功率振蕩阻尼布置10分離。這個測量 對齊單元觀負責使從所有測量提供裝置12、14、16所接收的數據同步。根據本發明，在功 率控制裝置的測量對齊單元觀中接收具有在這里以時戳TS表示的第一時戳的測量P1、P2、 Pn。這里應當知道，測量提供裝置的GPS時鐘和功率控制裝置的GPS時鐘可監聽衛星的完 全不同集合或者某個公共集合或者完全相同集合，取決于其地理位置。但是，GPS時間信息 的使用意味著，所有測量提供裝置和功率控制裝置具有相同的時間參考。如果發現GPS時戳信息是可靠的，則將采用廣域功率振蕩阻尼單元34。為了確定 這個可靠性，測量對齊單元觀提取測量？1、？2、？11的測量值驟1、1^2、1^11、可靠性標志1^1、 RF2、RFn和時戳TS，并且將該提取數據發送給定時偏差處理單元30。測量對齊單元28還 得到指示最近接收測量的時戳的定時指示符Tl，并且將其提供給定時偏差處理單元30。定 時偏差處理單元30還接收來自GPS時鐘32的指示全局定時是否存在的信號N0_GT以及來 自GPS時鐘32的全局當前時間GCT。信號N0_GT按照與來自測量提供裝置的測量中的可靠 性字段相同的方式來指示GPS時鐘32是否與衛星聯絡。廣域功率振蕩阻尼單元34確定控制信號，供執行器控制單元40在功率振蕩阻尼 中使用。與其并行地，本地功率振蕩阻尼單元36還根據本地測量PL來確定控制信號，供執 行器控制單元40在功率振蕩阻尼中使用。將這兩種控制信號提供給切換單元38，它選擇其 中之一以提供給執行器控制單元40。正常提供的是來自廣域功率振蕩阻尼單元34的控制 信號。但是，在一些情況下感興趣的是改用局域功率振蕩阻尼單元36或者沒有功率振蕩控 制信號。本發明針對這些情形的至少一部分。一種這樣的情形是當時間生成設備所提供的定時即使使用GPS時鐘也不可靠時。 時間生成設備在這里通常包括參考時鐘裝置20、22、對和沈以及測量提供裝置12、14和16 和/或功率控制裝置10的GPS時鐘。定時因許多原因而可能是不可靠的，例如沒有測量提 供裝置與參考時鐘裝置之間的聯絡、沒有功率控制裝置中的GPS時鐘與參考時鐘裝置之間 的聯絡、單錯誤測量提供裝置或差錯參考時鐘裝置。因此，需要調查關于電力傳輸系統中的9廣域控制、然后特別關于廣域功率振蕩阻尼所使用的定時的準確度。在定時偏差處理單元30中接收時戳TS、定時指示符Tl、測量值MVl、MV2、MVn以及 可靠性標志RFl、RF2、RFn (步驟66)。更具體來說，時戳TS和定時指示符TI由時間延遲確 定元件52來接收，可靠性字段RFl、RF2、RFn的標志由第一組合元件60來接收，以及測量值 MVU MV2和MVn由值比較單元62來接收。時間延遲確定元件52在這里首先確定測量的至少一個時間延遲TD。一般來說， 一個時間延遲TD可通過形成全局當前時間GCT與時戳TS之間的差來確定，其中時間差可 表達為TD = GCT-TS(步驟68)。然后，將該差別TD提供給比較元件M。然后，比較元件 M通過執行與分開的測量提供裝置的時戳相關的比較來調查關于測量所使用的定時。因 此，它執行與所有測量提供裝置的加時戳測量相關的上述比較。一方面，執行這個比較以便 確保測量的時間延遲不會太長，因為如果是這樣，則可不再執行廣域功率振蕩阻尼；另一方 面，為了確定測量提供裝置所提供的時戳足夠準確，即，它們是可靠的。為此，比較元件M 將各測量Pl、P2、Pn的時間延遲TD與具有上限和下限的時間延遲范圍TDR進行比較(步驟 70)。在使用測量對齊單元的情況下，所調查的測量將具有相同的時戳。因此，比較元件討將測量的時間延遲TD與最大延遲時間上限進行比較，以及如果 超過最大延遲時間極限，則廣域功率振蕩阻尼被認為不可能執行、被中止，并且應當進行到 本地功率振蕩阻尼的切換。換言之，如果時間延遲沒有低于這個最大延遲時間極限，則將要 提供的廣域控制被認為不成功。對于振蕩的區域間模式，這個最大延遲時間極限可關于振 蕩周期來設置。如上所述，測量提供裝置所提供的時戳TS可能是不可靠的，不是由于沒有與參考 時鐘裝置的聯絡，這是在定時偏差處理單元30的另一個部分中處理的，而是因為在所述的 測量提供裝置中存在內部差錯。這表示實際時間延遲是上述時間延遲加/減誤差容限。因 此，如果時戳TS不可靠，使得公共時間參考的假設不成立，則這將被理解為附加“時間延 遲”，但這種情況下的附加“時間延遲”可以是正和負的。根據本發明，當應用范圍的上限時， 實際上根本不考慮這個誤差或者附加“時間延遲”。這個上限僅根據將所確定時間延遲與最 大時間延遲進行比較來決定，其中可執行功率振蕩阻尼，而不考慮誤差容限或附加“時間延 遲”。如果誤差或附加“時間延遲”為正，則這僅引起增加的安全余量。在這里可主張， 如果附加“時間延遲”或誤差為負，使得實際時間延遲實際上大于上限，則比較元件認為時 間延遲是在極限之內，并且不正確控制動作是結果。這時，這由于如下原因而是相當不可能 的情況。時間延遲可描述為具有平均和方差的隨機過程。假定在調試時檢驗時間延遲的平 均數對于廣域控制是可接受的，對具有時間延遲的異常值的誤差進行定時或多或少是不可 能的。本質上要求第一時戳提供有誤差，同時在通信網絡中引入協調的實際時間延遲。另一方面，范圍的下限考慮誤差容限或附加“時間延遲”。這里，下限關于測量可 到達功率控制單元、即例如廣域功率振蕩阻尼單元等廣域控制單元的最快時間來設置。在 這種情況下，時間下限關于測量可到達功率控制裝置的最快時間來設置。最小時間延遲極 限在這里通常為0。這意味著，如果所確定時間延遲具有明顯不正確的值，例如提供小于可 能的時間延遲、如0或者甚至負時間延遲，即，指示測量在被接收之后發送的所估計時間延 遲，則廣域控制被中止，并且應當執行到本地控制的切換。
前面所述的是將時間延遲與范圍進行比較的一般原理。如果不存在測量對齊單 元，則這是可適用的。但是，在這里所述的第一實施例中，存在這種測量對齊單元觀，它等待 與時戳關聯的所有測量被接收，然后轉發具有相互對齊的相同時戳的所有測量。現在又參 照圖5A和圖5B更詳細地描述當使用測量對齊單元時存在由于錯誤的測量提供裝置引起的 時間延遲的情況，圖5A示意示出在正時間延遲誤差的情況下傳送給測量對齊單元的測量， 而圖5B示意示出在負時間延遲誤差的情況下傳送給測量對齊單元的測量。測量對齊單元28包括多個棧STl、ST2、STn，每個測量提供裝置12、14和16對應一 個棧，其中測量按照發送它們時的時戳或時隙被堆入棧。在各棧的底部的測量則是最近接 收的測量，而在各棧的頂部的測量是隨后要傳送給廣域功率振蕩阻尼單元34的在線測量。 在這里將頂棧位置提供到圖5A和圖5B的右側，而將底棧位置提供到左側。在圖5所示的示例中，第一測量提供裝置12將對應于4個時隙的正時間差錯與正 確時間相加。因此，這個測量提供裝置12所提供的時戳將顯示比正確時間更低的值。這意 味著，如果錯誤測量提供裝置提供時戳tn，則生成時戳的實際時間實際上為tn+4。當測量對 齊單元觀等待與同一個時隙對應的所有測量(在轉發之前被接收)時，這意味著，來自其 它測量提供裝置14和16的測量被堆棧，直至接收到具有錯誤時戳的測量。這在圖5A中通 過具有帶對應于其棧中的時間Tn、Τη+1、Τη+2、Τη+3和Τη+4的時戳的測量的棧ST 2和ST η示 出，而棧ST 1僅具有帶時戳tn的一個測量。因此，如果錯誤測量提供裝置12提供不正確 時戳，使得它們前向移位4個時隙，則加時戳為tn的測量實際上將在時間tn+4從測量對齊單 元觀發送。這表示正確加時戳的測量的時間延遲將增加4X At，其中At是時隙的長度， 它通常可以為20ms。這意味著，如果從測量對齊單元28傳送給廣域功率振蕩阻尼單元34的測量、即 在測量對齊單元觀的棧的頂部所提供的測量的時間延遲與設置成小于時間延遲的這個增 加的值的范圍上限進行比較，則可對范圍的某些上限自動檢測這些定時差錯。對閉環控制 系統的定時要求常常比所使用的時隙大小更為嚴格，因此正時間差錯可通過這個量度來檢 測，而無需任何附加調查。這意味著，正時間差錯通常將使時間延遲超過所允許的最大時間 延遲，因此這也可用于檢測正時間延遲差錯。這也是顯而易見的，因為正確定時的測量經過 延遲，這將提供錯誤定時的明顯指示。圖5B示出負時間差錯的相同情況。在這里，第一測量提供裝置12將對應于4個 時隙的負時間差錯與正確時間相加。因此，這個測量提供裝置12所提供的時間將顯示比正 確時間更高的值。這意味著，如果生成時戳的實際時間為tn，則錯誤測量提供裝置提供時戳 tn+4，而來自其它測量提供裝置14和16的測量提供具有時戳tn的測量。在這種情況下，不 可能通過分析測量對齊單元所傳送的測量來檢測錯誤定時，因為無法將錯誤定時與正確定 時分離。通過改為調查各棧的底部，S卩，通過查看測量對齊單元觀中最近接收的測量，能 夠檢測不正確時戳。如果例如當前時間為tn+ε，其中ε是通過系統的測量的延遲，則可 以看到，第二和第η個測量提供裝置14、16在到達測量對齊單元時的時間延遲將為ε。但 是，來自第一測量提供裝置12的測量的對應延遲而是為ε-4ΧΔ ，它在ε < At/4時將 為負。這顯然是不可能的，因此，如果這個時間延遲小于最小值、如0或ε，則可確定定時誤 差。
這意味著，當包含測量對齊單元時，能夠確定由測量對齊單元觀傳送之后的測量 Pl、P2、Pn的一個時間延遲。這個時間延遲則與范圍的上限進行比較，并且可為正時間延遲 誤差而提供。以上對于比較時間延遲的一般原理一般描述了這種情況。還能夠確定由測量 對齊單元觀所接收的測量的另一個時間延遲，其時間延遲與范圍的下限進行比較，并且為 負時間延遲誤差而提供。為此，能夠得到在棧ST UST 2, ST η的底部的測量、即最近接收 的測量，提取其時戳，并且將它們作為定時指示符TI提供給時間延遲確定元件52，它根據 當前時間GCT與這些定時指示符TI之間的差來形成另一個時間延遲TD。然后由時間比較 元件M將該另一個時間延遲與范圍的下限進行比較。在這里應當知道，作為備選，能夠根 據對棧中的測量的數量進行計數來得到這些時戳的時間。然后，可使用這個數量連同接收 測量的已知間隔，以便估計該棧的最近接收測量的時戳。由測量對齊單元28以這種方式來確定定時指示符TI可表達為TI = TS+ Δ T *STmAX其中，TI是定時指示符，TS是所處理或傳送給廣域功率振蕩阻尼單元的測量的時 戳，Δ T是時隙長度、即標準測量傳送和接收時間間隔，以及STmax是最大棧的大小。如上所述，在這里有可能的是，測量對齊單元觀執行這個估計，并且將所估計的 時戳作為定時指示符TI提供給時間延遲確定元件52。但是，還有可能的是，測量對齊單元 觀將定時指示符TI作為指示棧中的測量數量的棧大小指示符來提供。在這種情況下，時間 延遲確定元件52根據所傳送測量的時戳TS和棧大小自行估計最近接收的測量的時戳。這樣，調查關于測量所使用的定時，并且根據該調查來確定定時是否可靠。在這 里，這還涉及調查測量的時戳，并且確定時戳的一個或多個是否可靠，其中如果定時不可靠 并且在這里如果這些時戳的一個或多個不可靠則中止廣域控制。因此，為所確定或所估計 的時間延遲進行比較。如果所估計的一個或多個時間延遲TD是在范圍之內(步驟72)，則 進行與可靠性有關的進一步調查，而如果它們是在范圍之外(步驟72)，即在極限之外，則 比較元件M向第三比較元件56提供指示應當中止廣域控制并且應當進行切換的信號。第一組合元件60還通過調查測量Pl、P2、Pn的可靠性字段設定RFl、RF2、RFn (步 驟74)來調查關于測量所使用的定時。如果它們沒有指示與參考時鐘裝置的丟失連接，即 時戳是可靠的(步驟76)，則進行進一步調查，而如果至少一個字段具有指示與參考時鐘裝 置的丟失連接的這種設定或標志，則第一組合元件60生成指示應當中止廣域控制并且應 當執行到本地功率振蕩阻尼的切換的信號。因此，根據該調查來確定定時是否可靠。如果所有接收單元(測量提供裝置和功率控制裝置)得到公共時間參考，但實際 時間被破壞，則時間延遲估計可能表現為正確的(盡管實際時間延遲過大)。根據本發明， 這通過把來自GPS時鐘32的全局當前時間GCT與本地時鐘42的本地當前時間LCT進行比 較(步驟78)來處理。這時，本地時鐘42可能不太準確，但是對于提供GPS時間信息的可 靠性檢驗充分良好。因此，GPS時鐘32提供經由參考時鐘裝置得到的時間。如果對窗口所 取的GPS時鐘32與本地時鐘42之間的差差別太大(例如大于準確度的差)，則發起到本 地功率振蕩阻尼的切換。這可通過將全局當前時間提供給時間捕捉元件48的GPS時鐘32 來進行，時間捕捉元件48連續讀取采取滑動時間捕捉窗口中的可配置時間(比如說200ms) 的‘一天的ms’形式的這個時間信號。例如可具有Ims時間周期的本地時鐘42還將本地當 前時間LCT發送給計數器44，它可以是可重置的，并且具有與滑動窗口的長度相同的值。然后，本地時鐘能以Ims精度運行。在各計數周期(200ms)結束時，時間捕捉窗口的輸出可與 計數器最終值進行比較，計數器最終值則在定時比較元件46中設置為固定值QOOms)。理 想地，它們應當完全匹配。但是，如果定時差很小、即低于可靠性閾值RTH(步驟80)，則進 行進一步調查。但是，如果定時差高于可靠性閾值RTH(步驟80)，則定時比較元件46向第 二組合元件50提供指示應當命令切換的信號。可靠性閾值RTH可按照本地時鐘42的定時 的可靠性來設置。如果例如定時差高于本地時鐘42的這個可靠性或者高于兩個時鐘的標 準可靠性的差，則可發起廣域控制的中止。在這里，還能夠包括安全余量。這樣，對于錯誤 GPS時鐘來調查關于測量所使用的定時，并且根據這個調查對可靠性進行確定。第二組合元件50還接收信號N0_GT。這個信號與來自定時比較元件46的信號進 行組合。這意味著，如果這個信號N0_GT指示GPS時鐘已經丟失與參考時鐘裝置的連接，或 者來自定時比較元件46的信號指示應當中止廣域控制，則第二組合元件50還生成指示應 當中止廣域控制的信號。第三組合元件56連接到比較元件M和第二組合元件50，以及如果它們的任一個 生成指示應當中止廣域控制的信號，則第三組合元件56又生成指示應當中止廣域控制的 信號，該信號被提供給第四組合元件64。值比較元件62還針對適用性判據AC來執行測量值MV1、MV2和MVn的調查。這個 適用性判據AC可以是兩個復電壓角之間的差角大于180度。這種角度差是系統已經分離 并且來自系統的孤立部分的測量被比較的指示。在這種情況下，應當中止廣域控制，并且進 行到本地控制的切換。因此，關于適用性判據AC來調查測量值，適用性判據AC可以是一對 相量的角應當以適當余量分離小于180度。如果滿足這個適用性判據(步驟84)，則允許 持續廣域控制、在這里為持續廣域功率振蕩阻尼(WAPOD)(步驟86)，而如果不滿足(步驟 84)，則值比較元件62向第四組合元件64提供指示應當中止廣域控制并且應當進行切換的 信號。因此，可起源于兩個分開地理區域、相互之間擺動的兩個這種相量之間的差角可與角 閾值進行比較，以及如果差角超過角閾值，則中止廣域功率振蕩阻尼。如果第四組合元件64接收到這種信號，則中止在這里為廣域功率振蕩阻尼 (WAPOD)的廣域控制(步驟88)。這種中止在這里伴隨有到本地功率控制的切換。更具體 來說，在從第一組合元件60、第三組合元件56和值組合元件62所提供的信號的任一個指示 應當進行切換的情況下，通過第四比較元件64生成切換信號SWO來執行切換。然后，將切換信號SWO提供給切換單元38，它改變功率控制裝置的操作，使得這時 把來自局域功率振蕩阻尼單元36的控制信號提供給執行器控制單元40以代替來自廣域功 率振蕩阻尼單元34的控制信號。因此，功率振蕩阻尼在局域和廣域功率振蕩阻尼之間是可 切換的，并且當廣域功率振蕩阻尼已經被中止時發起本地功率振蕩阻尼。這樣，廣域控制根據所使用定時的可靠性來中止。因此，本發明提供特別地與系統 的時間生成設備所使用的定時相關的多個量度，它提供電力傳輸系統中提高的可靠性。這 在閉環控制系統中是特別重要的。此外，當同時考慮對控制的其它限制時，還進行這種操 作。廣域控制振蕩阻尼可基于來自兩個地理區域的相量之間的差角。在廣域功率振蕩 阻尼中，能夠補償系統中的延遲的一部分。有效地，在這方面，可使用充當廣域功率振蕩阻 尼單元的已知控制器，而無需修改其結構。為了補償時間延遲，控制器參數按照本發明的下13列變型適當調整。一般來說，電力網利用所謂的超前滯后控制器(lead-lagcontroller)來改進不 合需要的頻率響應。這種控制器在任何給定時間點用作超前控制器或者滯后控制器。在兩 種情況下，將零極點對(pole-zero pair)引入開環傳遞函數。傳遞函數可在拉普拉斯域中 寫作Y = S-ZνX s-p其中，X是對控制器的輸入，Y是輸出，s是復數拉普拉斯變換變量，ζ是零頻率，以 及P是極點頻率。極點和零通常均為負數。在超前控制器中，極點是在復數平面的零的左 邊，|z| < ΙρΙ，而在滯后控制器中，|z| > IPU超前滯后控制器由與滯后控制器級聯的超 前控制器組成。總傳遞函數可寫作Y= (s- Z1) (s - Z2)X (S-P1) (S-P2)通常，Ip1I > Z1 > Z2 > |p2|，其中ZjPP1是超前控制器的零和極點，以及h 和P2是滯后控制器的零和極點。超前控制器提供高頻的相位超前。這使極點向左移位，這 增加系統的響應性和穩定性。滯后控制器提供低頻的相位滯后，這減小穩態誤差。極點和零的精確定位取決于閉環響應的預期特性以及所控制的系統的特性。但 是，滯后控制器的極點和零應當靠近在一起，以便不會引起可能導致不穩定性或緩慢收斂 的極點向右移位。由于其目的是影響低頻行為，所以它們應當在原點附近。R. Sadikovic等人的論文‘Application of FACTS Devices forDamping of Power System Oscillations，， (Proceedings of the Power Techconference 2005,6 月 27-30 日，M.Petersburg RU)針對在變化操作條件的情況下選擇適當反饋信號以及隨后自適應 調諧功率振蕩阻尼(POD)單元或控制器的參數，為了所有目的通過引用將其公開結合到本 文中。它基于線性化系統模型，其傳遞函數G(S)擴展成N個殘數(residue)之和N Jl= ^―N個本征值λ i對應于系統的N個振蕩模式，而特定模式的殘數氏給出對于系統的 輸出與輸入之間的反饋的那個模式的本征值的靈敏度。應當注意，在復數分析中，“殘數”是 描述奇異點附近的亞純函數的線積分的行為的復數。殘數也可用于計算實數積分，并且允 許經由殘數定理來確定更復雜的路徑積分。各殘數表示模態可觀測性和可控制性的乘積。 圖6A提供由廣域功率振蕩阻尼單元34所引起的s平面中的相位補償角φ。以便取得所選/ 臨界(critical)模式k的預期移位Xk= α k+j. cok的圖形圖示，其中α k是模態阻尼，以 及是模態頻率。所得相位補償角^^獲得而作為對于從模式Xk、輸入I和輸出j的復殘 數(為Resji(Ak))開始的在頻率所得到的所有部分角份額之和的分別對+ π和-π 的補(complement)(全部采用(低通和高通)前置濾波器)。q>R是殘數的角，以及Pf是由 前置濾波器所引起的相移。圖6Α還圖形示出功率振蕩阻尼單元的s平面中的極點移位，以便取得感興趣模式 k的預期移位Xk= α k+j. C0k，其中CIk是模態阻尼，以及是模態頻率。所得相位補償 角隊獲得而作為對于從模式λ k、輸入I和輸出j的復殘數(為Resji Uk))開始的在頻率14 k所得到的所有部分角份額之和的分別對+ π和-π的補(全部采用(低通和高通)前 置濾波器)。是殘數的角，以及是由前置濾波器所引起的相移。q>Td是表示在頻率 的時間延遲Td的相移。控制器參數的調整按照下列方式來確定。參照圖6B，控制信號由虛振蕩線表示。 為了簡潔起見，示出無阻尼正弦波。控制信號從振蕩信號(由實線表示)相移。信號與反 饋信號之間的相移為(《k.Td)，其中是被阻尼的模式的頻率，以及Td是時間延遲。因 此，時間延遲可描述為在感興趣振蕩頻率的相移。在圖6B中可以看到，時間延遲對應于在 主頻率ω的滯后60°。相關的修改補償角從殘數φ計算。在這個示例中，φ為80°。補償 相移的修改補償角的四個方案(solution)描述為滯后+1，滯后-1，超前+1，超前-1。參 照圖6B，通過分別表示為A、B、C、D的波形上四個點圖形示出四個方案。這個示例中的實際 值可看成分別是-280° ,-100°、80° ,260°。在調整本發明的控制器參數中的下一個步驟利用Nyquist圖。Nyquist圖在自動 控制和信號處理中用于評估具有反饋的系統的穩定性。它由其中繪制頻率響應的增益和 相位的圖表來表示。這些相量參量的曲線圖示出作為與原點的距離和角度的相位及幅值。 Nyquist穩定性判據通過檢查開環系統的Nyquist曲線圖(即，包括所設計的控制器的相同 系統，但沒有閉合反饋環)，來提供閉環控制系統的穩定性的簡單測試。在本發明的當前變 型中，四個方案在四個Nyquist圖上繪制，以便可易于確定最佳的方案。圖7A-7D示出四個 這種控制方案的示例。圖7A和圖7D中，控制方案是不穩定的，因為曲線圖的路線將穩定點_1，0圈入其 中。圖7B示出基于遠程反饋信號的第一穩定控制方案的Nyquist圖。實軸附近的黑點90 表示增益穩定性余量，而單位圓上的黑點92指示相位穩定性余量。曲線圖的路線形成明顯 回路(loop)，它表明控制系統將具有較高的穩定性余量。圖7C示出圖6A和圖6B中的示例 的第二穩定控制方案的Nyquist圖。實軸附近的黑點94表示增益穩定性余量。相位穩定 性余量在這種情況下是無限的，因為沒有與單位圓相交。曲線圖的路線形成明顯回路，它表 明控制系統也將具有高穩定性余量。圍繞零的點劃線表示單位圓。比較四個方案的Nyquist圖，以便為控制系統確定具有最高穩定性的單個方案。 應當注意，全部四個方案補償同一個模式，并且它們設計成取得s平面中的臨界振蕩模式 (critical oscillatory mode)的相同本征值/極點移位。但是，由于控制器的本征動態 學，每個所得閉環方案具有在圖7A-7D所示的Nyquist圖中可見的完全不同的屬性。因此， 對閉環系統行為的影響對于各方案會不同，并且有可能清楚地識別控制系統的具有最高穩 定性的單個方案。但是，如果利用Nyquist圖沒有任何方案被清楚地識別作為最佳方案，則 繼續分析的第二階段。在這個第二階段中，構成各方案的Bode圖。Bode圖是Bode相位曲線圖上方的 Bode幅值曲線圖的組合。Bode幅值曲線圖是對數幅值與頻率關系的曲線圖，其以log-頻率 軸來繪制，以便顯示線性時間不變系統的傳遞函數或頻率響應。Bode曲線圖的幅值軸通常 表達為分貝，即幅度增益的常用對數的20倍。通過幅值增益為對數，Bode曲線圖使幅值的 乘法成為在曲線圖上增加距離(單位為分貝)的簡單問題，因為log(a.b) = log(a) + (b)0 Bode相位曲線圖是相位與頻率關系的曲線圖，也在log-頻率上繪制，通常與幅值曲線圖結 合使用，以便評估對頻率進行相移的程度。例如，由Asin(Cot)所描述的信號可經過衰減，但是也經過相移。如果系統使它衰減因子χ并且使它相移-Φ，則出自系統的信號將為(A/ χ)8 η(ω -Φ)0相移Φ —般是頻率的函數。相位也可直接從圖形值相加，當相位看作是 復增益的復對數的虛部時在數學上明顯的事實。因此，四個方案的Bode圖如圖8A-8D所示，并且經過比較，以便確定具有最優選增 益特性的單個方案。圖8Α示出基于遠程反饋信號的第一控制方案的Bode圖。可觀測到在 高頻的衰變增益。圖8Β示出基于遠程反饋信號的第二控制方案的Bode圖，并且可觀測到 在高頻的高增益。因此，測量噪聲和/或與其它模式的相互影響所引起的對閉環系統行為 的影響對于各方案將會不同，并且有可能清楚地識別具有最優選增益特性的單個方案。但 是，如果利用所設計的控制器的Bode圖沒有方案被清楚地識別作為最佳方案，則繼續分析 的第三階段。在第三階段中，可構成控制方案的復頻域曲線圖。在這種復頻域曲線圖中，X軸表 示s的實部，它是絕對模態阻尼，以及y軸表示s的虛部，它是單位為弧度每秒的模態頻率。 s平面變換通常稱作拉普拉斯變換，因此，在s平面中，與s相乘具有在對應實時域中微分的 效果，而除以s具有積分的效果。s平面上的各點表示本征值或傳遞函數極點。參照圖6A，示出控制方案。表示為Xk&X(cross)表示沒有任何阻尼控制器的方 案，而表示為λ k,des的X表明所選控制器或功率振蕩阻尼單元所引起的阻尼的改進，因為本 征值位置的變化是朝向s平面的左半部。本領域的技術人員清楚地知道，在大多數情況下，其中在四個Nyquist圖上繪制 四個方案的分析的第一階段將足以區分哪一個是最佳方案。在這類情況下，不執行第二和 第三階段。但是，如果Nyquist圖的比較沒有揭示單個最佳方案，則可繼續第二階段。例如， 如果四個方案中的三個表明同樣可接受的方案，則只有那三個方案的所得控制器的Bode 圖被構成和分析。此外，如果Bode圖的比較沒有揭示單個最佳方案，則可繼續第三階段。例 如，如果三個比較方案中的兩個表明同樣可接受的方案，則僅構成s平面中的那兩個方案 的復頻域圖表被構成，并且分析本征值的位置。這使得能夠確定單個最佳方案。一旦補償角的單個最佳方案已經確定，則可矯正相移(表示時間延遲)。因此，閉 環控制對反饋環中不存在時間延遲的系統提供相似性能。總之，在操作中，功率振蕩阻尼單元執行下列方法步驟。在第一步驟，得到四個參 數待阻尼的振蕩模式的頻率《k，前置濾波器所引起的相移cpF，殘數角所引起的相移cpR，以 及控制環中的時間延遲Td。在第二步驟，考慮時間延遲所引起的影響的總補償角CPc按照下 列方式來計算(J)w = rem(cok. Td，2 31)φ = φ F+ φ Ε- φ TdΦc = γem(Φ ,2 π )其中，rem(X，y)是除法x/y之后的余數。在第三步驟，四個可能的補償角在所提供的控制器設計過程中計算(相對于表示 為方案A、B、C和D的正和負反饋的超前和滯后方案)。根據第四步驟，使用超前滯后方式 相量控制器從四個補償角來設計四個可能的控制器。在第五步驟，對四個方案的每個來評 估閉環穩定性和穩定性余量。通過使用例如Nyquist圖來選擇具有最高穩定性余量的控制 器。在第六步驟，該選擇可與控制器本身的動態行為的評估相結合。在高頻范圍具有衰變增益(滯后)或者在低頻范圍具有衰變增益(超前)的可能的控制器方案根據它與其它模式 或控制器可能的相互影響來選擇。這通過創建增益特性的曲線圖、如Bode曲線圖來確定。 在最后步驟，選擇具有最高穩定性余量的可能的控制器方案。這個方法步驟序列的原始輸入數據通過從預定時間周期上的測量數據(從這個 數據創建模型)的電力系統的重復分析或者從現有電力系統模型來獲得，并且對這個模型 運行上述過程。即，待運行的第一動作包括得到參數ωk、(pF、CpR和Td。在過程結束時，選擇最佳補償角，并且通過調整超前滯后控制器的參數將這個最 佳補償角應用于反饋信號。總之，由功率控制裝置所確定的時間延遲的大小可產生下列結果之一-振蕩信號周期的大約10%或更小的時間延遲表示控制系統繼續進行控制算法， 好像不存在時間延遲一樣。-小于振蕩信號周期的100%的大時間延遲表示控制系統繼續進行補償時間延遲 的控制算法。-振蕩信號周期的100%或更大的時間延遲引起控制算法的消除，以便確保避免 對電力系統的不利影響。如上所述，可能的是，測量對齊單元不是功率振蕩阻尼布置的一部分。可它作為單 獨實體來提供。圖9和圖10示意概述根據本發明的第二實施例的情況。圖9與圖1相似，與其不同之處在于測量對齊單元18作為與功率振蕩阻尼布置10 分離的實體來提供。它還提供有其自己的GPS時鐘，這通過配備有天線來表示。這個測量 對齊單元18與布置10中的緩沖器95進行通信。測量對齊單元18向緩沖器95提供測量 Plr、P2r、Pnr,以及在這個緩沖器95中，測量Plr、P2r和Pnr的測量值MV1、MV2和MVn被 提取并且提供給廣域功率振蕩阻尼單元34。這些測量的時戳TS和可靠性字段設定RF也在 這個緩沖器95中被提取，并且提供給定時偏差處理單元30。在這個實施例中，定時偏差處 理單元30可提供有傳感器(未示出)，它感測在功率振蕩阻尼設備與測量對齊單元18之間 是否存在連接。傳感器則向定時偏差處理單元30提供反映是否存在這種連接的信號。圖10所示的測量對齊單元18包括輸入緩沖器96，其中來自測量單元12、14和16 的測量Pl、P2、Pn被接收和解包。在這個緩沖器中，提供前面所述的棧，以及當提供某個時 戳的所有測量時，將這些測量MV1、MV2、MVn提供給單元18的輸出緩沖器102，其中測量值 被重新包裝并且作為測量Pnl、Pn2. . . Pnr發送給緩沖器95。在測量對齊單元18中，還存 在定時誤差確定元件100，它得到輸入緩沖器96中的測量的定時指示符Tl、時戳TS和可靠 性字段設定RF。前面所述的GPS時鐘98還連接至定時誤差確定元件100。定時誤差確定 元件100使用時戳TS、定時指示符TI和全局當前時間GCT來檢查定時的可靠性。如果定時 不正確，則它至少為對確定有錯誤定時的測量設置可靠性標志。作為備選，可對所有測量設 置這類標志。沒有按照這種方式設置的可靠性字段保持不變。然后將可靠性字段RF和時 戳TS的設定提供給輸出緩沖器102，其中將它們與屬于這些時戳的測量值一起包裝。根據本發明的這個實施例，測量對齊單元18因而提供有定時誤差確定元件100， 它按照與最近接收的測量的時戳對應的定時指示符TI來確定時間延遲。如前面所述，這種 確定因而可使用待傳送的測量的時戳TS、全局當前時間GCT以及與輸入緩沖器棧中的延遲 有關的數據、即棧大小和時隙長度。然后，定時誤差確定元件100將這些時間延遲與時間延17遲范圍的下端進行比較，以及如果這個時間延遲低于范圍的下限，則確定存在定時誤差。這 個定時誤差則通過在可靠性字段RF中設置可靠性標志的一個或多個來表示，其標志則被 提供給輸出緩沖器102，其中將它們隨測量Plr、P2r、Pnr —起包裝，然后將它們傳送給緩沖 器95。從緩沖器95，這些可靠性字段設定RF和時戳TS則被提供給定時偏差處理單元30， 它在設置了至少一個可靠性標志時切換到本地功率振蕩阻尼，否則執行關于第一實施例所 述的定時調查的其余部分。定時偏差處理單元30還可執行關于功率振蕩阻尼布置10與測 量對齊單元18之間是否丟失連接的調查，并且還根據它來停用廣域功率振蕩。在這個第二實施例中，省略測量值的調查。但是，在這個實施例中，還能夠在定時 偏差處理單元30或者在測量對齊單元18中執行。還有可能的是，測量對齊單元18的定時 誤差確定元件執行其它定時可靠性調查，即，將所傳送測量的時間延遲與范圍的上限進行 比較，并且調查參考時鐘裝置的可靠性。在這種情況下，可能的是，定時誤差指示符將反映 所有這些調查。范圍的上限和參考時鐘裝置的可靠性的調查在這里還由定時偏差處理單元 來執行。根據本發明的功率控制裝置可有利地采取一個或多個處理器連同包括計算機程 序代碼的內部存儲器的形式來提供，計算機程序代碼在由處理器運行時執行上述功率控制 裝置功能性。因此，本領域的技術人員清楚地知道，本發明的功率控制裝置可以是硬連線 的、如采取圖3所示的分立組件的形式來提供，或者實現為計算機程序。這種計算機程序也 可在攜帶上述計算機程序代碼的計算機程序產品上提供，例如一個或多個數據載體，如存 儲棒或CD ROM光盤。在一個變型中，過程控制裝置可運行于廣域監測和控制平臺。在另一個優選實施 例中，本發明的功率控制裝置可運行于PDC。因此，本發明的功率控制裝置可在功率電子執行器的控制系統、如FACTS、HVDC、 PSS、發電機勵磁系統等中運行。本發明的許多其它變型是可能的。作為備選，正確性核對上述GPS時鐘的全局當 前時間可屬于連續滑動窗口類型而不是可預先配置步驟中的滑動。可靠性調查也要在單獨 的測量提供裝置中執行，以便在測量復電壓和電流的加時戳期間檢測GPS信號中的任何誤 差。除了上述可靠性字段之外，在測量中還存在多個其它字段。這些字段包括具有例如CT 和PT比率標志以及測量數據真實性標志等狀態標志的字段。還能夠在中止廣域控制時考 慮這些字段。還應當知道，與定時的可靠性不相關的所有調查可從圖4所示的方法中省略。 實際上，還能夠僅執行可靠性調查的一部分，以及僅執行一個定時可靠性調查、如時間延遲 調查。還應當知道，在功率振蕩阻尼的情況下，可中止廣域功率振蕩阻尼，而無需執行任何 本地功率振蕩阻尼。如上所述，測量對齊單元可從功率控制裝置中省略。如果在系統中提供與功率振 蕩阻尼布置分離的測量對齊單元，則它的任何定時誤差確定元件可連同定時偏差處理單元 的適當元件一起包含在功率控制裝置中。在這種情況下，定時偏差處理單元可被認為是分 布式的，其中一個部分設置在功率振蕩阻尼布置中，而另一個部分、即定時誤差確定元件設 置在測量對齊單元中。定時偏差處理單元也可以只設置在測量對齊單元中。還能夠從功率 控制裝置中去除廣域控制單元、局域控制單元和切換單元中的一個或多個。這些可在需要時作為單獨裝置來提供。還應當知道，執行有可能省略的上述方法步驟中的上述調查的元件因而也可省略。 雖然本發明的以上描述說明用于功率振蕩阻尼的系統，但是本領域的技術人員會 知道，可想到其中沒有涉及功率振蕩阻尼的其它實施例。具體來說，是遠程電壓控制的控制 方案和/或避免同步丟失的控制方案。因此，本發明僅由以下權利要求書來限制。
權利要求
1.一種用于評估時間生成設備(12,14,16,20,22,24,26,28,32)關于電力傳輸系統中 的廣域控制所提供的定時準確度的方法，所述廣域控制根據系統數據的加時戳的測量(P1， P2，Pn)在所述電力傳輸系統中執行，所述方法包括下列步驟調查(68，70，74，78)關于測量所使用的定時，根據所述調查來確定(72，76，80)所述定時是否可靠，以及如果認為所述定時不可靠，則中止(88)廣域控制。
2.如權利要求1所述的方法，其中，所述調查定時的步驟包括調查所述測量的時戳 (TS)，所述確定定時是否可靠的步驟包括確定所述時戳的一個或多個是否可靠，以及所述 中止廣域控制的步驟包括在所述時戳的一個或多個被認為不可靠時中止廣域控制。
3.如權利要求2所述的方法，其中，所述時戳的調查包括確定(68)計劃用于廣域控 制的測量的時戳(TS)與所述系統的測量收集裝置接收這些測量時的時間(GCT)之間的至 少一個時間延遲(TD)；比較(68)所述時間延遲與具有上限和下限的時間延遲范圍(TDR)； 以及如果(72)所確定的時間延遲在這個范圍之外則執行所述中止廣域控制的步驟。
4.如權利要求3所述的方法，其中，所述系統包括測量對齊單元08;18)，它按照這些 測量的時戳來對齊所述這些測量。
5.如權利要求4所述的方法，其中，所述確定至少一個時間延遲的步驟包括確定在由 所述測量對齊單元傳送之后的測量(Pl，P2，Pn)的時間延遲，該時間延遲與所述范圍的上 限進行比較。
6.如權利要求4或5所述的方法，其中，所述測量對齊單元是一個測量收集裝置，并且 所述確定至少一個時間延遲的步驟包括確定由所述測量對齊單元接收的測量(Pl，P2，Pn) 的時間延遲，該時間延遲與所述范圍的下限進行比較。
7.如權利要求1-6中的任一項所述的方法，其中，所述加時戳的測量從與至少一個參 考時鐘裝置(20,22,24,26)聯絡的測量值提供裝置(12，14，16)獲得。
8.如權利要求7所述的方法，其中，所述測量的時戳(TQ伴隨有指示與參考時鐘裝置 丟失聯絡的設定(RF)，所述調查步驟涉及調查(74)這種設定是否存在于所述測量中，并且 所述中止步驟涉及如果這個設定存在于至少一個測量中則中止廣域控制。
9.如權利要求7或8所述的方法，其中，所述調查定時的步驟涉及將通過所述參考時鐘 裝置(20,22,24,26)所提供的時間(GCT)與本地時鐘(42)的時間(LCT)進行比較(78)，并 且在該差值超出可靠性閾值(RTH)的情況下(80)中止廣域控制。
10.如權利要求7-9中的任一項所述的方法，還包括下列步驟關于適用性判據(AC) 來調查(82)來自至少兩個不同的測量提供裝置的測量的測量值(MVl，MV2，MVn)，并且在不 滿足所述適用性判據時(84)中止廣域控制。
11.一種用于評估時間生成設備(12,14,16,20,22,24,26,28,32)關于電力傳輸系統 中的廣域控制所提供的定時準確度的功率控制裝置(10)，所述廣域控制根據系統數據的加 時戳的測量(Pl，P2，Pn)在所述電力傳輸系統中執行，所述裝置還包括定時偏差處理單元(30)，配置成執行下列步驟調查關于測量所使用的定時，基于所述調查來確定所述定時是否可靠，以及如果認為所述定時不可靠，則中止廣域控制。
12.如權利要求11所述的裝置，其中，所述定時偏差處理單元配置成調查所述測量的 時戳(TS)，確定所述時戳的一個或多個是否可靠，并且在所述時戳的一個或多個被認為不 可靠時中止廣域控制。
13.如權利要求12所述的裝置，其中，所述定時偏差處理單元包括時間延遲確定元件 (52)，配置成確定計劃用于廣域控制的測量的時戳(化)與所述系統的測量收集裝置接收 這些測量時的時間(GCT)之間的至少一個時間延遲(TD)；以及比較元件(M)，配置成比較 所述時間延遲與具有上限和下限的時間延遲范圍(TDR)；以及如果所確定的時間延遲在這 個范圍之外，則啟用廣域控制的中止。
14.如權利要求13所述的裝置，其中，所述系統包括測量對齊單元08;18)，它按照這 些測量的時戳來對齊所述這些測量。
15.如權利要求14所述的裝置，其中，所述時間延遲確定元件在配置成確定至少一個 時間延遲時配置成確定由所述測量對齊單元傳送之后的測量(Pl，P2，Pn)的時間延遲，該 時間延遲與所述范圍的上限進行比較。
16.如權利要求14或15所述的裝置，其中，所述測量對齊單元是一個測量收集裝置，并 且所述時間延遲確定元件在配置成確定至少一個時間延遲時配置成確定由所述測量對齊 單元接收的測量(Pl，P2，Pn)的時間延遲，該時間延遲與所述范圍的下限進行比較。
17.如權利要求11-16中的任一項所述的裝置，其中，所述定時偏差處理單元包括組合 元件(60)，它配置成得到指示與參考時鐘裝置丟失聯絡的設定(RF)，并且在這個設定存在 于至少一個測量中時啟用廣域控制的中止。
18.如權利要求11-17中的任一項所述的裝置，其中，所述定時偏差處理單元包括定時 比較元件(46)，它配置成將通過所述參考時鐘裝置所提供的定時(GCT)與本地時鐘02)的 定時(LCT)進行比較，并且在該差值超出可靠性閾值(RTH)的情況下啟用廣域控制的中止。
19.如權利要求11-18中的任一項所述的裝置，其中，所述定時偏差處理單元還包括測 量值比較元件(62)，它配置成關于適用性判據(AC)來比較來自至少兩個不同的測量提供 裝置(12，14，16)的測量值(MVl，MV2，MVn)，并且在不滿足所述適用性判據時啟用廣域控制 的中止。
20.一種用于評估時間生成設備(12,14,16,20,22,24,26,28,32)關于電力傳輸系統 中的廣域控制所提供的定時準確度的計算機程序，所述廣域控制根據系統數據的加時戳的 測量(Pl，P2，Pn)在所述電力傳輸系統中執行，所述計算機程序可加載到功率控制裝置的 內部存儲器中，并且包括計算機程序代碼部件，用于使得在所述程序加載到所述內部存儲 器中時使所述功率控制裝置執行下列步驟調查關于測量所使用的定時，基于所述調查來確定所述定時是否可靠，以及如果認為所述定時不可靠，則中止廣域控制。
全文摘要
本發明涉及一種用于評估時間生成設備(12，14，16，20，22，24，26，28，32)關于電力傳輸系統中的廣域控制所提供的定時準確度的方法、功率控制裝置和計算機程序產品，其中廣域控制根據系統數據的加時戳測量(P1，P2，Pn)來執行。功率控制裝置(10)包括定時偏差處理單元(30)，它調查關于測量所使用的定時(TS，TI、GCT)，基于調查來確定定時是否可靠，以及如果認為定時不可靠，則中止廣域控制。
文檔編號H02J3/24GK102044870SQ20101052212
公開日2011年5月4日 申請日期2010年10月15日 優先權日2009年10月16日
發明者B·貝格倫, R·馬朱姆德 申請人:Abb研究有限公司