[發明專利]增強輸電系統的廣域控制可靠性

有效

• 申請號: 201080066301.4
• 申請日: 2010-03-17
• 公開（公告）號: CN102870308A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: R·瑪珠姆德爾
• 申請（專利權）人: ABB研究有限公司
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J13/00
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華;龐淑敏

技術領域

本發明涉及輸電系統的廣域控制領域。本發明尤其涉及用于增強輸電系統中廣域控制可靠性的方法、裝置和計算機程序產品。

背景技術

隨著電力市場不斷放松管制，從遠距離發電機到本地客戶的負荷傳輸和電力運轉換成常規慣例。因為電力公司之間的競爭且新興國家需要優化資產，數量增加的電力通過現有網絡傳輸，由于傳輸瓶頸，頻繁地導致擁塞。傳輸瓶頸典型地通過在傳輸接口上引入傳輸限制處理。這改善了系統安全性。

然而，它也還意味著在較低成本的生產從電力線斷開的同時必須連接到較高成本的生產。因而，傳輸瓶頸對于社會而言具有很大的成本。如果不希望有傳輸限制，則系統安全性會降低，這可能意味著大量客戶的斷開或甚至可信意外中的完全停電。

傳輸瓶頸的根本物理原因通常涉及電力系統的動力學。需要避免很多動力學現象以確保足夠安全的系統操作，這些動力學現象諸如是同步性丟失、電壓崩潰和增長的機電振蕩。就這方面而言，輸電系統是高度動態的，且需要控制和反饋以改善性能和增加傳輸限制。

例如，對于在輸電系統的一部分中出現的不希望的機電振蕩，這些振蕩一般具有小于幾Hz的頻率，且只要它們足夠快地衰減則被認為是可接受的。它們例如通過系統負荷中的常規變化或可能在故障之后出現的網絡中的切換事件發起，且它們是任何電力系統的特征。上述振蕩通常也被稱為區域間振蕩模式，因為它們典型地由系統的一個地理區域中的一組機器導致，該地理區域中的該組機器相對于系統的另一地理區域的一組機器擺動。當例如由于在發電機、負荷和/或傳輸線的連接或斷開之后電力流的新分配，輸電系統的操作點發生改變時，可能出現阻尼振蕩不足。在這些情況中，傳輸電力中幾MW的增加可能形成穩定振蕩和不穩定振蕩之間的差異，而該不穩定振蕩可能潛在地導致系統崩潰或導致同步性丟失、互連丟失且最終導致不能向客戶提供電力。對輸電系統的適當監控和控制可以幫助網絡操作人員精確地評估輸電系統狀態且通過采取諸如連接特別設計的振蕩阻尼設備之類的適當措施來避免總照明不足。

抑制這種區域間模式振蕩是已知的。電力振蕩阻尼例如在文章“Application?of?FACTS?Devices?for?Damping?of?Power?System?Oscillations”(R.Sadikovic等，proceedings?of?the?Power?Tech?conference?2005，June?27-30，St.Petersburg?RU上)中描述。

阻尼可以基于系統屬性的局部測量值，即基于在確定所需阻尼且也執行所需阻尼的位置附近所測量的系統屬性，或者基于系統的各個區域中的測量值。第一種類型的阻尼通常指示局部電力振蕩阻尼，而后一種情況通常命名為廣域電力振蕩阻尼。

后一種類型的阻尼在很多方面是優選的，因為它是全局地而不是局部地考慮系統性能。在這種情況中，通常使用相量測量單元(PMU)收集測量值。然而，因為測量值是從這種系統的各個區域收集的，這些測量值可能在它們到達執行或控制廣域電力振蕩阻尼的電力振蕩阻尼單元之前經歷很長的路程。

因此，測量值可能在到達控制設備時經歷延遲。這可能是嚴重的，因為如果延遲太長，在某些情形中可能不再能夠基于這些測量抑制振蕩。另外，延遲是對阻尼可能具有負面影響的測量的偏差的僅有的一種類型。它例如也可能是故障。

執行電力振蕩阻尼的大多數系統還使用相量數據集中器(PDC)，該PDC收集測量值，且彼此在時間對準它們，且然后根據產生時間將對準的測量轉發到電力振蕩阻尼單元。在這樣做時，PDC典型地一直等待，直到已經接收了具有相同產生時間(通常以顯示產生時間的時間戳的形式)的所有收集的測量值。當接收了所有這種時間對準的測量值時，PDC然后將它們轉發到電力振蕩阻尼單元。然而，這意味著如果一個測量值被延遲，所有的測量值均被延遲。這因此可能停止有效的電力振蕩阻尼。

因此，存在對于增強輸電系統的控制可靠性且尤其是改善電力振蕩阻尼的需求。

存在涉及電力振蕩阻尼的一些現有技術。

Mekki等人的文章“Damping?Controller?Input-Signal?Loss?Effects?on?the?Wide-Area?Stability?of?an?Interconnected?Power?System”(Power?Engineering?Society?Summer?Meeting，2000.IEEE，第1015-1019頁，vol.2)討論了使用局部測量值替換廣域控制系統中的遠程測量信號。