基于WAMS和物联网技术煤矿全电网高压漏电监控系统方案设计

基于广域测量系统(Wide Area Measurement System, WAMS)和物联网技术的煤矿高压漏电保护技术是一种具有较高选线准确度的漏电选线技术,目前在我国煤矿得到推广。本文结合高家梁煤矿供电系统,分析了基于WAMS的煤矿高压选择性漏电保护技术原理,介绍了方案设计流程和煤矿全电网高压漏电监控系统选线方法及主要功能。

基于IEC 61970的WAMS数据交互方法

随着智能电网的大规模实施,基于PMU的广域测量系统(WAMS)将成为电力系统在线分析、实时监视和控制的基础平台.为实现WAMS系统与其他系统之间的数据交换和共享,根据公共信息模型(CIM)扩展的导则,建立WAMS数据模型,并在此基础上,结合IEC 61970-404高速数据(HSDA)标准,给出一个包括数据交换框架、数据交换总体设计和数据订阅的WAMS数据交换方案.该方案能够实现WAMS系统与其他应用系统的有效集成,方便其他应用系统访问WAMS数据.

基于时序数据相关性挖掘的WAMS/SCADA数据融合方法

在电力系统多运行方式的背景下,研究WAMS/SCADA等量测数据融合是解决大电网在线稳定分析的关键点之一。为此,基于理论分析,从2者数据相关性角度研究了WAMS/SCADA相关性系数,提出了基于时序数据相关性挖掘的WAMS/SCADA数据融合方法。通过构建Pearson相关性系数,对WAMS/SCADA的相关性进行评估;运用广义EM算法对量测数据曲线时差问题进行函数模型求解;在考虑量测权值的情况下对量测有效性进行分析。结果表明:对3种不同数据进行状态估计后,经过数据融合后的曲线结果在系统稳定时段与出现扰动时段均保持平稳;基于时序数据相关性融合法所得到的状态估计曲线变化趋势与其他算法相同,混合量测状态估计结果误差<5%。IEEE 118节点母线系统算例的仿真结果验证了上述方法的有效性与稳定性。

用于电力系统状态估计的WAMS/SCADA混合量测数据融合方法

为了充分利用相量测量单元(PMU),并与数据监控及采集系统(SCADA)相结合以提高状态估计精度,详细分析了广域测量系统(WAMS)和SCADA这2套系统数据存在的4种差异(数据成分、传输延时、刷新频率、数据精度)。给出了2套数据在线性、非线性以及混合非线性3种估计模型下的数据成分处理方法;提出了全球定位系统(GPS)对时与时延校正相结合的方法以提高数据断面一致性;采用分段曲线拟合方法来填补PMU上传时刻SCADA数据的空缺,建立了多时间标尺混合量测预处理数据集,它可以用于多种时间尺度下的状态估计。在4节点测试系统潮流基础上叠加随机误差,形成量测数据,采用加权最小二乘估计算法,验证了该方法的有效性。

基于WAMS的电力系统暂态紧急控制启动方案

提出了基于广域测量系统(wide area measurement system,WAMS)的暂态不稳定性预测与紧急控制系统的实现框架结构、控制主/子站的软件流程和基本功能,给出了WAMS用于构建全局协调的电力系统暂态紧急控制系统时应具备的基本条件。为克服以往分散式控制难以适应运行方式变化的缺陷,设计了基于轨迹几何特征判据的控制主站与控制子站互相协调的紧急控制措施启动方案。IEEE-145节点测试系统仿真结果初步验证了该方案能够有效地启动紧急控制,阻止系统失稳,其实现了快速性和可靠性的良好折衷。

基于WAMS的潮流转移识别算法

针对威胁电网安全运行的连锁跳闸问题,分析了现有后备保护存在的缺陷,提出了一种基于广域测量系统的潮流转移识别算法,引入了用于估算发生潮流转移后电网潮流分布的潮流转移因子的概念,并给出了严格的定义与计算方法,提出了可识别潮流转移的广域后备保护方案。在3机系统进行了潮流转移仿真,结果表明该广域后备保护方案具有良好的识别潮流转移能力。

华中电网WAMS实测区域低频振荡仿真

2008年冰灾期间,华中电网广域测量系统(wide area measure system,WAMS)多次记录到低频振荡事件。文中以1月21日03:31:39WAMS实测的典型区域低频振荡事件为例,利用电力系统分析综合程序6.25对其进行了仿真分析,通过频域和时域稳定计算对其进行了重现。结合选定的能量管理系统、WAMS实测运行方式及其录波数据,对潮流电压及低频振荡的静态和动态特性进行了仿真,分析了低频振荡产生的原因、振荡特点及其抑制措施,为华中电网的生产运行和发展规划提供了参考,同时对有关静态及动态模型参数和计算工具的工程可信度进行了校核,为电力系统的仿真计算提供了借鉴。

基于WAMS量测数据的电网扰动和操作类型识别

阐述了基于广域测量系统(WAMS)量测数据和模式识别方法进行电网扰动和操作类型识别的过程,主要包括基于联络线的扰动和操作区域判定、WAMS量测数据的预处理、模式特征的提取以及模式匹配。在模式特征的提取过程中,针对分析得到的不同类型扰动和操作的特征,采用了更多的电气特征量,并总结了相关的特征提取方法,提高了可识别性。采用某区域电网仿真算例对所述方法进行验证,并对影响扰动类型识别的多种因素如短路过渡电阻,切机、切负荷比例等进行了仿真研究,结果表明该方法均具有很高的正确率,只是对高阻短路的识别效果不够理想。应用实际扰动过程中电网WAMS量测数据进行验证,结果全部识别正确,且连锁扰动也能正确识别。

基于WAMS的电力系统受扰轨迹预测

基于相量测量单元(PMU)上传的实时功角数据,应用曲线拟合理论,提出了一种电力系统事故后功角轨迹快速预测的新方法。该方法从一个简单电力系统调速控制模型出发,推导出了功角与时间关系的数学模型,即功角随时间呈正弦衰减变化。由此提出了利用三角函数曲线拟合技术,对功角受扰轨迹进行预测。对IEEE 9节点系统与华北电网进行了仿真计算,结果验证了该方法的有效性。此外,与多项式曲线拟合法的对比分析表明,该方法优于传统的多项式曲线拟合法,具有更好的预测效果。

基于WAMS和奇异熵矩阵束方法的电网低频振荡仿真分析

分析了用传统的小干扰稳定分析方法研究互联大电网运行特性时存在的不足,提出了基于广域测量系统(WAMS)和奇异熵矩阵束方法的综合分析法。该方法将奇异熵用于模态阶数的提取,既能在有无噪声的情况下都准确确定模态阶数,又能减少计算复杂度。以华中电网2009年6月17日发生的由金竹山B厂开关爆炸导致的电网功率波动事件为例,对比了小干扰稳定分析方法和所提出的综合分析法的仿真分析结果。结果表明,基于WAMS和奇异熵矩阵束方法的综合分析法是以特征值分析法为代表的传统低频振荡分析方法的有效补充,能够较为准确、及时、全面地反映电网的振荡特性,为分析由多重扰动引起的或特殊运行方式下的低频振荡现象提供了有效手段。

一种适用于WAMS量测数据的系统暂态功角稳定评估方法

考虑WAMS量测数据刷新速率快,数据量大的特点,提出了一种适用于WAMS量测数据的暂态功角稳定评估方法。选取初始特征量集并用核主成分分析法对特征集进行降维,过滤冗余特征并降低分类器输入向量的维度。构建训练样本集,计算各样本的初始特征量集并进行降维。通过训练ECVM分类器对暂态功角稳定进行评估,并用测试数据集验证分类器的准确率。在新英格兰10机39节点系统中的仿真表明,所提算法有较高的分类准确率,与传统分类算法相比降低了单个样本评估所需的时间,具有工程使用价值。

基于WAMS预测轨迹的IEEAC等值

基于全系统的WAMS的实时测量数据和网络模型对发电机的暂态稳定轨迹进行准确预测,代替常规的时域仿真法,再对WAMS的轨迹预测结果采用PCOI映射:Rn→E(R1),进行IEEAC法等值。算例测试表明,将WAMS轨迹预测运用在IEEAC分析上,在保证预测轨迹准确的同时,可以正确地判断暂态稳定性,提高了IEEAC的计算效率。

基于SCADA和WAMS的电网仿真运行方式

电网仿真初始运行方式是影响计算结果的主要因素之一。由于SCADA覆盖了电网主要运行设备,因此可以将SCADA数据作为建立电网仿真计算运行方式的主要数据源。然而,仅仅依赖SCADA数据建立的初始运行方式与实际系统相比可能存在较大偏差。随着广域实时动态监测系统(WAMS)逐步在电网中的广泛应用,由其采集的电网实时动态数据也成为建立仿真初始运行方式的主要数据源之一。作者提出了一种利用SCADA数据和WAMS数据建立电网仿真计算运行方式的方法。该方法计及了SCADA和WAMS的特点,确定了SCADA、WAMS与仿真计算数据库间的数据流,具有明确校核调整机制。利用该方法所建立的运行方式可以经受SCADA、WAMS实测数据的反复校核。

WAMS中的PMU最优配置新方法

鉴于相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)能够实时测量母线电压和相角,在传统监控和数据采集(supervisory control and data acquisition,SCADA)量测系统的基础上,提出了一种选择PMU最优配置方案的新方法。该法在假定系统完全可观测的前提条件下,考虑不同量测噪声信号比的影响,采用直接替代(direct sub-stitution,DS)法、加权最小二乘(weighted least squares,WLS)法和扩展加权最小二乘(augmented weighted least squares,AWLS)法计算状态估计值,验证了量测噪声对选择PMU配置点没有影响这一结论,并最大限度地提高了状态估计的准确度。在IEEE9节点和IEEE14节点测试系统上验证了此方法的正确性和有效性。

基于WAMS的后备距离保护方案

提出了一种基于广域测量系统(WAMS)的后备距离保护新方案。该方案利用WAMS传递对端系统阻抗信息,并利用序分量网络建立电流关系式。联立频域方程,推导出包含3个未知量的线性测距方程,利用矩阵束算法提取的工频量与高频量求解故障距离。所提方案充分利用共享信息,不受系统频率波动与振荡以及对端系统阻抗未知造成的影响,提高了保护的可靠性与耐受过渡电阻的能力,求解过程简单、快速,适用于单回线和双回线模型。在EMTP中进行仿真,仿真结果验证了所提方案的正确性和有效性。

广东电网WAMS增强SCADA状态估计研究

针对电力系统中WAMS和SCADA量测共存的现状,研究利用WAMS量测来增强状态估计性能。给出了当前状态估计中基于WAMS量测的不同算法,对如何使用不同类型的WAMS量测进行了分析,并使用了相角差量测,使WAMS量测能够很好的应用到状态估计中,以增强估计性能。最后针对WAMS的实时性特点,提出了基于WAMS增量的局部追踪状态估计方法。以广东电网实时模型为基础进行的不同负荷变化时段的试验研究证明了该方法的有效性和正确性。

WAMS关键技术及其在湖南电力系统中的应用

广域测量系统WAMS将成为电力系统在线分析、实时监视和实时控制的基础平台,对其关键技术进行深入分析和研究意义重大。因此介绍了近十年来对WAMS关键技术的研究结果及其在实际运行的WAMS??"湖南电力系统状态GPS同步监测系统"中的应用情况。在子站装置的实现方面,介绍了基于信号过零检测法的实用相量测量单元PMU的原理与实现方法;提出了一种基于转子位置传感器的同步发电机功角直接测量方法;提出了余数分摊法和渐进同步法,并实现了具备高精度和高稳定性的全球卫星定位系统GPS同步时钟。在WAMS的运行模式和同步数据交换方面,提出了WAMS的广域同步并行处理运行模式和实现同步数据交换的远程内存映射方法。在WAMS的功能方面,介绍了WAMS的长期连续实时录波器和同步监测数据的共享方法。这些方法都已实际应用于"湖南电力系统状态GPS同步监测系统"中,且经过长期的运行考验被证明是正确和有效的。

基于WAMS的继电保护静态特性监视及其隐藏故障诊断

继电保护系统的隐藏故障对电网的运行威胁很大,而隐藏故障的在线诊断十分困难。文中提出利用广域测量系统(WAMS)的测量计算值与继电保护装置的测量计算结果二者的差异,对继电保护装置静态特性进行实时监测,从而发现其隐藏故障,并建立了相应的判据。以输电线路光纤纵差保护为例,分析了隐藏故障判据门槛值的整定计算方法。

与SCADA互补的WAMS中PMU的配置及数据处理方法

数据采集与监控(Supervisory Control and Data Acquisition,SCADA)系统只能提供稳态的、低采样密度的、不同步的电网时间断面信息;广域测量系统(Wide-Area Measurement System,WAMS)虽然能在毫秒级的时间尺度上对电力系统进行同步测量,但在现有技术条件下它还不能完全代替SCADA系统。在相当长的时间内,势必出现两种系统并存、互为补充的局面。文章以基于负荷区的简化核心网完全可观测为原则,提出了一种实用的相角测量单元(Phasor Measurement Unit,PMU)配置方法。该方法利用PMU所产生的精确数据来同步系统其它部分的SCADA数据,并对其加上时间坐标,然后进一步利用状态估计来提高数据精度。该方法有效地考虑了WAMS精确数据与SCADA非精确数据的相互配合,具有一定实用价值。

跨调度中心WAMS动态数据的新型互联互通方案及关键技术

我国广域量测系统(wide area measurement system,WAMS)主站一般仅接入具有调度管辖权的相量测量单元(phasor measurement unit,PMU),其监测范围局限于直接采集的数据,难以从全局范围内了解电网动态特性。同时,传统的WAMS互联方案还存在数据模型不一致、互联主站数少、交换数据少等问题。为解决这些问题,文章基于智能调度技术支持系统基础平台,设计了一种面向请求的动态数据互联服务结构,研究了一种跨调度中心WAMS动态数据的新型互联互通方案。在既有的电网设备唯一标识方法和电网设备统一命名方法的基础上,提出一种适用于WAMS数据模型的建模方法。文中对实时数据和历史数据的API访问接口进行扩展,使之支持跨调度中心互访功能;同时讨论了动态数据压缩传输技术和协议。最后,对所设计的方案进行工程推广应用和性能测试评估,结果表明该方案切实可行。