[发明专利]设置电力系统中失步状态的自由检测的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种确定失步状态的方法和一种在电力系统内以一种预期的系统角度来确定电力系统解列(separation)的方法。

现有技术

保护继电器被用于检测电力系统中的故障和异常状态。失步状态是那些异常状态的一种，在这种状态下电力系统不得不解列从而保护各个孤岛的健康。这些异常的状态会导致电力系统变得不稳定，而这种不稳定会引起电压跌落或中断。

为了能够采取补救措施，首先必须确定电力系统什么时候变得不稳定。为了达到这个目的，在传统上，失步保护是利用阻抗防护罩(impedance blinder)来测量所测阻抗的轨迹横穿两个防护罩所花费的时间而实现的。这种方法需要非常详细的系统研究且通常只能检测经过相对侧的防护罩之后的状态。这种方法也没有给出系统角度改变的任何指示，因此无助于提供合适的时间(角度)来解列该系统。

另一种已知的方法是结合阻抗改变率和多边形特征，利用振荡阻抗的有功部分(active part)的极性来区别可恢复振荡和滑极。

还有另一种已知的方法是利用可预测失步跳闸功率的高改变率和在进入和离开多边形特征时正序电阻的有功部分的极性改变。

还有另一种已知的方法，其具有一种技术，该技术利用了必须进行设置的启动多边形(starting polygon)。该算法利用了基于速度估计和阻抗轨迹的形状分析的“空间矢量估计”。在振荡状态下，阻抗矢量描绘出一个椭圆形轨迹。通过分析带有所估计中心的这个椭圆，我们也可以区分稳定和不稳定的振荡。轨迹形状和振荡速度的任何改变都可以被发现，使得可以检测到高达7Hz的滑动频率。

这些方法的缺点是由以下原因造成的：所有这些方法都需要对失步检测方法进行全面的系统研究才能取得成功，都需要设置一些所取决的参数并且设定正确地运行算法，而且还要在这些设置的限制之内。因此，这些方法没有一个是完全自由设置的并且无助于以最优化的角度来解列系统。

因此，需要更精确地获知系统什么时候会失步从而能够以最优的角度将系统解列为孤岛(island)，以避免系统的崩溃和中断，同时也在解列过程中显著地减少了断路器的中断职责。

本发明的一个目的是提供一种确定失步状态的方法，其不需要用户设定且确保了对可恢复电力振荡和滑极的可靠区分，滑极表明不可恢复的电力振荡且需要进行系统解列。

本发明的另一个目的是提供一种方法，如果希望，该方法也允许以用户选择的系统角度来跳闸。

本发明的应用是普遍的，且不依赖于主要负载电流和网络配置的水平。

发明内容

本发明的要点是：叠加的正序电流(ΔI)的极性改变与正序电阻(ΔR)的极性改变相比总是稳定系统状况所特有的并且在失步状态下尤其不同。全部测量都是本地的。

在可恢复电力振荡的情况下，ΔI极性改变与ΔR极性改变是一致的，然而在滑极状态中，ΔI改变符号而ΔR没有改变其极性。

根据本发明的方法包括以下步骤：

测量电力系统的电流和电压；

计算叠加的正序电流和叠加的正序电阻；

确定叠加的正序电流(ΔI)的极性改变；

确定叠加的正序电阻(ΔR)的极性改变；

对叠加的正序电流的(ΔI)极性改变和正序电阻(ΔR)的极性改变进行比较；

当ΔI的极性改变随着ΔR的极性改变而改变时，确定为可恢复的振荡；

当ΔI的极性发生改变而ΔR的极性保持不变时，确定为滑极，其表明不可恢复的振荡；

基于滑极检测来计算跳闸的准确瞬时值(I_tripping)，其对应于不稳定电力系统的两端之间的期望角度。

本发明允许以有利的角度自由设置失步检测和进行系统分离从而保护主要设备。

根据本发明的另一个方面，根据以下公式来确定以期望角度θ来控制跳闸的振荡电流的幅值：

I_tripping＝I_maxsin(θ/2)，

其中：

θ是在240°和270°之间选择的期望系统分离角度，

I_max＝记录的最大振荡电流。

附图说明

通过参照以下附图作为非限制性示例的以下说明，本发明的其他特征和优点将变得明了，图中：

图1以阻抗平面(R[电阻]为x-轴，X[电抗]为y-轴)的形式，表示了下面两个波形(振荡电流(y-轴)对时间(x-轴))的阻抗轨迹；