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10 机 39 节点标准系统安控策略案例

电力系统安全稳定控制(以下简称安控)系统旨在应对潜在的系统故障和运行风险,通过对电力系统潜在风险的监测与安控策略执行,保障系统的安全稳定运行。

模块组成

cloudPSS 的安控模块库由故障事件监视模块判断模块操作模块组成,具体的功能描述如下:

  1. 故障事件

    • 负责模拟多种常见的电力系统故障,包括传输线短路、变压器故障、切机、切负荷、母线跳所有出线等;
    • 提供灵活的故障定义与模拟功能,支持单一故障和多故障组合。
  2. 监视模块

    • 用于对电力系统中关键设备的运行信号进行实时监视,支持的信号包括电压、电流、频率、功率等;
  3. 判断模块

    • 与监视模块共同构成监控单元,通过逻辑运算和设定的控制触发条件,判断是否需要执行安控操作;
    • 支持自定义逻辑规则配置,例如基于阈值的触发条件或多信号组合逻辑。
  4. 操作模块

    • 负责执行具体的安控操作,包括切机、切负荷动作。

案例

下面以10 机 39 节点标准测试系统为例,具体介绍安控模块库的使用方法。

10 机 39 节点标准测试系统
10 机 39 节点标准测试系统

假如线路 16-19 发生短路接地并跳闸断线,机组(Gen33、Gen34)的功率盈余会导致功角振荡(相对于机组Gen39)和负荷母线 bus20 的瞬时性过压,其余负荷母线由于功率缺额,存在不同程度的瞬时电压下降。

故障下的电机功角曲线
故障下的电机功角曲线
故障下的负荷母线电压
故障下的负荷母线电压

针对上述运行场景,使用安控模块设置故障,并配置一套安控策略进行校验:

  • 使用故障事件元件模拟线路 16-19 短路接地故障及断线处理;
  • 使用监视模块监视线路 16-19 的电流,使用判断模块判断电流信号是否持续 0.02s 低于 0.05kA,满足条件输出触发信号;
  • 使用操作模块进行切机和切负荷操作,切除电机 Gen33,切除负载 load-20 的 25% 有功功率,切除负载 load-15、load-16、load-21 的 50% 有功功率和 25% 无功功率。
安控模块库
安控模块库

具体的元件设置如下所述:

  • 故障事件拖拽至图纸,可自动弹出元件的向导界面,选择故障类型为交流传输线故障,传输线类型为单回线;筛选框中会自动筛选出算例中的所有传输线,勾选 line-16-19,点击下一步。
故障事件设置1
故障事件设置1
  • 设置故障起始时间为 5s,故障结束时间为 99999s,故障期间电阻为 0.1Ω,单回线故障类型为 A 相短路接地,单回线故障位置为距离线路送端 50% 处。

  • 是否切线选项设置为是,切线时间为 5.1s,点击向导界面的确定按钮。

故障事件设置2
故障事件设置2
  • 监视模块拖拽至图纸,可自动弹出元件的向导界面,选择待量测器件为传输线,选择待量测信号为受端电流,选择单位为有名值,点击下一步。
监视模块设置1
监视模块设置1
  • 筛选框中会自动筛选出算例中的所有传输线,勾选 line-16-19,点击向导界面的确定按钮。
监视模块设置2
监视模块设置2
  • 判断模块拖拽至图纸,在右侧的参数列表中设置元件参数,设置变量上限为 999,设置变量下限为 0.05,高位延迟时间为 0.02,低位延迟时间为 999,其余参数均为默认值。
判断模块设置
判断模块设置
  • 操作模块拖拽至图纸,可自动弹出元件的向导界面,选择操作类型为负荷百分比,设置P切除比例为 0.5,点击下一步。
操作模块设置1
操作模块设置1
  • 筛选框中会自动筛选出算例中的所有负荷,勾选 load-20,点击向导界面的确定按钮。
操作模块设置2
操作模块设置2
  • 同理,再拖拽两个操作模块,其中一个操作模块选择操作类型为负荷百分比,设置P切除比例为 0.5, q切除比例为 0.25,在筛选框勾选 load-15、load-16、load-21,点击向导界面的确定按钮。另一个操作模块选择操作类型为切机,在筛选框勾选 Gen33,点击向导界面的确定按钮。

  • 监视模块的输出引脚和判断模块Mon 引脚相连;判断模块的使能信号可由信号发生器提供,本案例中使用阶跃信号发生器与 Enab 引脚相连,阶跃信号发生器在 2s 产生阶跃信号;将判断模块的输出引脚分别与三个操作模块Enab 引脚相连,最终的连接关系如下图所示。

安控模块连接图
安控模块连接图
  • 运行标签页,选择电磁暂态方案,开启是否支持安控策略按钮,点击启动任务按钮。
计算方案设置
计算方案设置
  • 在结果页面,可以看出,监测的电流在 5.1s 开始跌落,判断模块在 5.142s 输出信号触发操作模块的切机,切负荷操作。
安控模块信号
安控模块信号
  • 从功角曲线和母线电压结果可以看出,通过安控操作,系统能够稳定运行,没有出现功角振荡和瞬时过压现象。
功角曲线
功角曲线
负荷母线电压曲线
负荷母线电压曲线