最佳重合闸时间与计算ppt课件

1、Xian Jiaotong University优化重合闸时间，提高输电才干2006年03月25日张 保 会 Xian Jiaotong University主要内容 课题研讨目的及意义 最优重合闸时间的定性分析 最优重合闸时间的定量分析 最优重合闸时间的实现 在线实时捕捉 离线整定计算最优重合闸时间的效益验证 结语Xian Jiaotong University目的及意义传统重合闸缺乏之处 存在的问题： 1 不区分缺点是瞬时性的还是永久性的假设重合于永久缺点，系统将再次蒙受缺点冲击，能够较大幅度的摇摆进入新的稳定运转形状，也能够摇摆后失去稳定。为了防止重合于永久缺点呵斥系统稳定的破坏，在中规

2、定：单相永久性缺点重合不胜利时不允许呵斥稳定破坏。就必需得限制正常方式下传输线路的输电容量，以致使得某些发电厂“窝电或“弃水。 Xian Jiaotong University目的及意义2 重合闸时间是固定的，不能随缺点条件而变化传统重合闸缺乏之处 传统重合闸时间的整定，以保证对瞬时性缺点能重合胜利，对永久缺点能跳开为原那么，取一个最小间歇时间为重合闸时间，普通为0.5s左右。现实证明，这个最小重合闸时间对系统的暂态稳定不一定有利，能够有害。选取较优的重合闸时间，可以提高抗御重合于永久性缺点的才干。 东北电网中由水丰向丹东送电的水东线，在水丰厂出口发生单相永久性接地缺点，当重合闸时间为1.4s

3、时，即使水丰四台100MW机组只发360MW，仍需重合后连切一台机组才干坚持稳定；而当重合闸时间改为1.1s(尚非最正确重合时间)时，水丰厂发电添加到380MW，无需切机就能坚持系统稳定。可见选取较佳重合闸时间效果是显著的。目的及意义3 最小重合时间1 在断路器跳闸后，缺点点的电弧熄灭并使周围介质恢复绝缘强度需求的时间；2在断路器动作跳闸息弧后，其触头周围绝缘强度的恢复以及消弧室重新充溢油、气需求的时间；同时其操作机构恢复原状预备好再次动作需求的时间。3双侧电源线路两侧继电维护跳闸的时间差等要素确定。4假设重合闸是利用继电维护跳闸出口起动，其动作时限还应该加上断路器的跳闸时间。 根据我国一些电

4、力系统的运转阅历，重合闸的最小时间为0.3-0.4秒。 目的及意义最正确重合时间在保证瞬时缺点可以重合胜利、永久性缺点可以再次跳开的前提下，大于最小重合时间的一个时间。在最正确时间重合短路器，可以使重合胜利瞬时缺点后或缺点再次切除永久缺点后的系统摇摆幅度最小。最正确重合时间重合短路器任务条件恢复更好、缺点点绝缘恢复更充分。Xian Jiaotong University目的及意义优化重合闸时间的意义在一样的网络件下，不需求添加任何一次设备，不改动任何二次设备，优化重合闸时间，就可提高输电线路的传输才干。 选取较佳的重合闸时机，利用发电机存储的减速能量，部分抵消重合于缺点时的加速能量，使得系统在

5、最后一次网络操作后的暂态能量最小，减小系统摇摆幅度,进而提高一样传输功率条件下的暂态稳定裕度。 最正确重合时间的运用价值Xian Jiaotong University最优重合闸时间的定性分析最小重合闸时间 对于联络薄弱、依托重合闸胜利才干维持首摆稳定的系统，瞬时缺点切除后重合时间越短、两侧功角摆开越小，重合越快越有利于系统稳定，因此，这种构造的系统，重合闸应越快越好，应按照最小重合时间重合。在中规定：单相永久性缺点重合不胜利时不允许呵斥稳定破坏，因此这种情况是极少数的，这一点在电网规划建立时就曾经得到了保证。 所以研讨阻尼系统摇摆的最正确重合时间具有现实意义。Xian Jiaotong Un

6、iversity最优重合闸时间的定性分析电力系统暂态稳定的经典数学模型 以重合闸的最后一次操作时辰为 t=0+，系统新的稳定平衡点作为形状空间的原点, 电力系统暂态稳定性的经典模型为：式中，Mi 为第 号机的惯性常数，PTi 为机械输入功率， Pei为输出功率。对于扰动前、扰动期间、扰动去除后的电力系统为方程(1)的分段函数，重合闸后系统的同步稳定性就是方程(1)解的稳定性。(1)Xian Jiaotong University最优重合闸时间的定性分析电力系统暂态稳定的经典数学模型 根据 Lyapnov直接法实际，方程(1)其解的稳定性与初值形状有关，当初值落于稳定域内时，系统的是稳定的。 方

7、程(1)的初值为重合闸最后一次操作完成时辰，各发电机的角度、角速度与新的稳定平衡点之间的偏向。理想的情况是初值为零，即角度、角速度过稳定平衡点的时辰，完成最后一次操作，系统将会无摇摆地进入稳定运转形状。然而这是不能够的，实践重合闸最后一次操作的最正确时辰 是间隔新的稳定平衡点最近的时辰，即：(2)Xian Jiaotong University最优重合闸时间的定性分析瞬时性缺点最优重合时间瞬时性缺点最正确重合条件：瞬时性缺点时，网络最后一次操作就是重合闸胜利，新的稳定运转平衡点就在缺点前运转点附近，且无论机组在加速还是在减速过程中,因此最正确重合条件强调(2)式中的第一式：(3)因此，整定的瞬

8、时性缺点的最正确重合闸时辰普通发生在扰动终了后系统的回摆过程中，离缺点前运转点最近的时辰。Xian Jiaotong University最优重合闸时间的定性分析永久性缺点最优重合时间永久性缺点最正确重合条件：永久性缺点时，网络最后一次操作是重合闸失败后断路器的再次跳开，新的稳定运转平衡点是缺点切除后系统的稳定运转点。当断路器再次跳开时辰满足最正确重合条件方程(2)时，系统的摇摆最小。 重合于永久缺点，无疑对电力设备有不良影响，因此第二次缺点切除依然是越快越好，这个缺点的切除时间由断路器再次跳闸灭弧所确定。然而，缺点的再切除时间取决于维护再跳闸时间，普通为0.1秒。因此，优化最后一次跳闸时间变

9、成了选择较优的重合时间。适宜的重合时间使得缺点第二次切除后摇摆迅速平息；不适宜的重合时机使得缺点的第二次作用与第一次的作用叠加，使系统失去稳定。Xian Jiaotong University最优重合闸时间的定性分析永久性缺点最优重合时间1 不适宜的重合时间，重合于永久缺点失步(a)(b)Fig.1 重合于永久缺点失步 (a) 功角曲线 (b)相平面 缺点， 缺点切除， 达 处加速面积 A1B1减速面积。 回摆到 处，减速面积B1 加速面积C1 处重合，再沿P1运转，在 处 再次切除，此时的加速面积 C1 A1P2曲线剩余的减速面积，导致系统失稳。 单机无限大母线系统重合于永久缺点失步过程阐明

10、：Xian Jiaotong University最优重合闸时间的定性分析永久性缺点最优重合时间2 最优的重合时间，阻尼系统摇摆(a)(b)Fig.2 最优重合阻尼系统摇摆 (a) 功角曲线 (b)相平面 最优时间重合，将阻尼系统摇摆过程阐明：缺点条件不变，维护切除第二次缺点时间不变。第二个摇摆周期中，当机组回摆减速在最大值 前 处(红点)重合，加速功率的作用使机组的加速度为正，角速度由负最大值开场减小。在 处再次切除，角速度、角加速度接近于0，系统稳定。Xian Jiaotong University最优重合闸时间的定性分析永久性缺点最优重合时间 因此，对于永久性缺点，在最优时间重合，希望第

11、二次缺点冲击所产生的机组加速能量，抵消发电机在回摆时携带的减速能量，并希望缺点切除后机组的不平衡功率越小越好。 基于此，永久性缺点最正确重合时机为：角度到达最大值并开场减小，角速度为负并在到达负最大值之前。Xian Jiaotong University最优重合闸时间的定量分析单机无限大系统最优重合条件 暂态能量函数(TEF)法是分析电力系统稳定的一种比较成熟的方法。暂态能量值可以描画一个自治系统在最后一次网络操作完成后系统振荡的猛烈程度，其值越大，阐明系统的振荡越严重，当暂态能量值超越系统所能吸收的临界能量时，系统表现为不稳定。以单机无限大母线系统为例，进展基于暂态能量函数的最优重合时间的定

12、量分析： Fig.3 单机无限大母线系统暂态能量函数法Xian Jiaotong University最优重合闸时间的定量分析暂态能量函数法 忽略阻尼，发电机采用经典模型，转子运动方程：用 乘以第一式两端并积分，得到：整理后可得：(4)(5)(6)Xian Jiaotong University最优重合闸时间的定量分析暂态能量函数法 (6)式中，左端为t时辰系统的动能和位能之和，右端为 tc时辰的动能与位能之和，阐明系统在缺点阶段积存的暂态能量，在ttc时是维持不变的。 因此，事故后阶段恣意时辰系统的总能量可表示为：(7) 位能函数在 有一最小值以及在 和 有两个部分最大值，通常取较小者作为系

13、统所能吸收的最大能量 Vmax： ：减速失步临界点， ：加速失步临界点， ：稳定平衡点(8)Xian Jiaotong University最优重合闸时间的定量分析暂态能量函数法 网络最后一次操作完成后，系统是一个自治系统，能量坚持不变：要使系统稳定，那么系统在完成最后一次操作后的能量必小于系统能够吸收的最大能量，即：(9)(10) 网络最后一次操作后的系统，假设功角大小表示摇摆的稳定裕度，那么暂态能量 Vth越小，功角摇摆的幅度越小。在 Vth最小时完成操作，所对应的时辰就是最优操作时辰，即(11)Xian Jiaotong University最优重合闸时间的定量分析瞬时缺点的最正确重合条

14、件瞬时性缺点时，网络最后一次操作就是重合闸胜利。令重合闸时辰对应的时间、角度、角速度分别为： 、 、 ，那么最正确重合条件： 不难求得 取极小值的条件为：或者式中 P0 系统正常运转功率(12)(13)Xian Jiaotong University最优重合闸时间的定量分析永久性缺点的最正确重合条件重合于永久性缺点时，网络的最后一次操作是重合后维护再次跳开断路器。类似于瞬时缺点，假设最正确跳开时辰为 ，那么永久性缺点最后一次网络操作最优的条件为：式中 P1 缺点切除后系统功率(14) 然而，缺点的再切除时间由维护及断路器跳开时间决议，普通为0.1s左右，更有意义的是寻觅满足上式的重合时间，令那

15、么(15)Xian Jiaotong University最优重合闸时间的定量分析永久性缺点的最正确重合条件设重合前网络的暂态能量：(16)由14、15、16式整理得：(17) 近似估计：当 取负最大知， 取正时，第二项对应的动能与第四项对应的位能均为负值，此时重合于永久性缺点上不仅不会添加系统的暂态能量，反而可以使暂态能量小于第一次缺点冲击产生的C1，阻尼系统的摇摆。Xian Jiaotong University最优重合闸时间的定量分析多机系统最优重合的条件 发电机采用经典模型，负荷用恒定阻抗表示，忽略阻尼和转移电导时，多机系统以惯性中心为参考的能量函数为： 式中 为各发电机的稳定平衡点；

16、 分别为系统惯性中心的角度和角速度； 和 分别为最后一次操作完成后内节点自电导和互电纳。(18) 最优重合闸时间的定量分析 全系统的惯性中心坐标：Xian Jiaotong University最优重合闸时间的定量分析多机系统最优重合的条件 瞬时性缺点时，网络最后一次操作就是重合闸胜利，其最正确重合时间满足的条件可表示为：式中， 为重合闸时辰； 、 为重合前的值； 、 为重合后的值。(19)Xian Jiaotong University最优重合闸时间的定量分析多机系统最优重合的条件 永久性缺点时，网络最后一次操作是重合失败，断路器再次跳开，其最正确重合时间满足的条件表示为：min (20)(

17、19)、(20)式两式的解析解均难以求得，采用专门的稳定计算的数值积分计算程序计算系统的暂态能量，以确定最正确的重合时间。最优重合闸时间的定量分析最优重合闸时间的定量分析最优重合闸时间的定量分析Xian Jiaotong University最优重合闸时间的实现最正确重合闸时间的在线捕捉 最正确重合闸：自动捕捉最后一次操作的最正确时辰间隔新的稳定平衡点最近的时辰，理想情况是角度、角速度过稳定平衡点的时辰，即角度最接近新的稳定平衡点、角速度接近零的时辰。Fig.4 重合闸安装表示图Xian Jiaotong University最优重合闸时间的实现最正确重合闸时间的在线捕捉 重合闸的输入量U1,

18、I1,Rm,Xm,Rn,Xn角度、角速度的计算:角度、角速度极值的预测Xian Jiaotong University最优重合闸时间的实现最正确重合闸时间的在线捕捉 思索到发出重合命令到断路器合闸操作完成的延时tB，利用式预测实测点k后tB时点P的角度和角速度。当预测值满足时，永久缺点重合。瞬时缺点重合；当预测值满足Xian Jiaotong University最优重合闸时间的实现最正确重合闸时间的在线捕捉 评价：将网络等效为重合线路两侧的两个系统以及它们之间的等值联络线，采用发送功率端单端丈量信息，结合瞬时与永久缺点断定对送受端明确的线路不失为一种简单易行的在线算法。但是它所用到的大量离线

19、等值运算，将会对潮流及构造经常改动的系统呵斥较大误差。 现场运用的重合闸时间元件是简单的计时元件，只能整定一个固定的时间，因此不能随缺点情况实现最正确时间重合。如今普通只能按照对稳定性影响最严重的缺点条件计算并整定最正确重合时间，保证重合于严重永久缺点时对系统的再次冲击最小，在其它缺点形状下重合时虽然不是最正确，但能够是次佳，不会是最坏。Xian Jiaotong University最优重合闸时间的实现最正确重合闸时间的离线整定 重合时辰的整定：可以区分瞬时与永久缺点时：永久缺点不重合。瞬时缺点： 1 思索对系统稳定性影响最大的运转方式和缺点方式 2 按照最正确重合时间整定重合时间Xian

20、Jiaotong University最优重合闸时间的实现最正确重合闸时间的离线整定 无法判别瞬时与永久缺点时，重合时辰的整定按照永久缺点最正确时间重合闸时间的整定应按照最大送电方式下重合于永久缺点的最正确重合时间来计算，处理送电“卡脖子问题。假设缺点是瞬时性的，即使重合时间不是最正确的，重合后也只是影响到系统振荡幅度的大小。假设重合于永久性缺点，不仅不会呵斥系统失步反而使系统更稳定。这种整定原那么属于：“思索电力系统能够出现的最坏情况，是从最害处着眼的一个带有根本性的战略措施。 Xian Jiaotong University最优重合闸时间的实现最正确重合闸时间的离线整定 优化重合闸时间的计

21、算方法利用我校的“最正确重合闸时间计算软件包，根据潮流计算数据，自动计算出给定的潮流方式、缺点条件下的最正确重合时间值。选择最严重的潮流方式、最能够的严重缺点，计算出最正确重合时间。 按照最正确重合时辰，软件自动再进展稳定计算，给出摇摆曲线，察看系统稳定性改善的效果。假设需求，软件还可以给出在一样的摇摆幅度下，不同重合时间对应的缺点前联络线的传输功率，从而看出改动重合时间对提高传输才干的作用。Xian Jiaotong University最优重合闸时间的实现最正确重合闸时间的离线整定 最正确重合时间的性质： 电力系统机组惯性，网架构造，系统运转方式，缺点类型，缺点发生地点以及重合闸操作所导致

22、的网络变化这些要素对最正确重合时辰都有影响：但影响最大的是整个系统的等值惯性。最正确重合时辰曲线是延续的，最正确时辰是反复出现的。 机组惯性和网架构造不会频繁变动 重合闸操作所导致的网络变化，是计算中曾经思索 仿真阐明：系统运转方式、缺点类型和缺点发生地点对最正确重合时辰影响较小 最正确重合时辰受缺点前运转方式、形状和缺点类型的影响，略有变化。Xian Jiaotong University最优重合闸时间的实现最正确重合闸时间计算流程图 Xian Jiaotong University最优重合闸时间的实现多机系统最优重合时间 基于多机系统暂态能量函数编制的最正确重合闸时间计算程序界面：Xian

23、 Jiaotong University最优重合闸时间的效益验证算例一 算例为西北电力系统 ，共有230条母线，286条支路，其主要接线方式和缺点地点如下图。 缺点前安南线的保送功率为450MW，炳陇线的保送功率为520MW。下面我们来计算安南线发生永久性缺点的最正确重合时辰。 Fig.5 西北电网主要接线图Xian Jiaotong University最优重合闸时间的效益验证暂态能量曲线 Fig.6 计算最正确时辰的能量曲线 根据前面给出的步骤，计算出各个时辰重合于永久性缺点再次切除后系统的暂态能量，如图2所示。由该图可见：1.4秒时系统的暂态能量到达其最小值，所以最正确重合时辰为1.4秒

24、。 1 三相永久性接地缺点三相重合闸Xian Jiaotong University最优重合闸时间的效益验证提高暂态稳定裕度 Fig.7 不同时辰重合后系统的摇摆曲线(安康关中) 图中曲线1为0.7秒重合后系统的振荡曲线，该重合时间是系统目前采用的重合时间，曲线2为1.4秒重合后系统功角的振荡曲线。 该图阐明，与在1.4秒重合时相比，在0.7秒重合系统的振幅较大，振荡较严重。由此可知，采用最正确重合时间可以阻尼系统摇摆，提高系统的暂态稳定裕度。Xian Jiaotong University最优重合闸时间的效益验证提高提高网络传输才干 Fig.8 改动运转方式后不同时辰重合系统的摇摆曲线(安康

25、关中) 当提高安南线的保送功率为600MW，炳陇线的保送功率为500MW，这种情况下在不同时辰重合于永久性缺点后系统的振荡如图8所示。 该图阐明：在0.7秒重合时系统失稳，而在1.4秒重合不胜利再次切除后系统稳定。由此可知，最优重合时间，可以提高网络的传输容量30。 Xian Jiaotong University最优重合闸时间的效益验证提高暂态稳定裕度 实践系统中重合闸的时间可以按最大运转方式下的最正确时辰来计算。大量的仿真计算阐明，对于同一条线路，当缺点类型和运转方式改动时，最正确重合时辰变化不大，在最大运转方式下计算出的最正确时辰在其它方式下也是较好的重合时间。 Xian Jiaoton

26、g University最优重合闸时间的效益验证暂态能量曲线 Fig.9 计算最正确时辰的能量曲线 根据前面给出的步骤，计算出各个时辰重合于永久性缺点再次切除后系统的暂态能量，如图9所示。由该图可见：0.95秒时系统的暂态能量到达其最小值，所以最正确重合时辰为0.95秒。 2 单相永久性接地缺点单相重合闸Xian Jiaotong University最优重合闸时间的效益验证提高暂态稳定裕度 Fig.10 不同时辰重合后系统的摇摆曲线(安康关中) 该图阐明，与在0.95秒重合时相比，在0.7秒重合系统的振幅较大，振荡较严重。由此可知，采用最正确重合时间可以阻尼系统摇摆，提高系统的暂态稳定裕度。Xian Jiaotong University最优重合闸时间的效益验证算例二 河北南网的王段许营线路最正确重合时辰的计算。目前该线路的重合闸时间为0.7s,假设采用三相重合闸，传输功率将存在受限制问题。假设将王段许营线路的三相重合