[其他]電力系統微計算機穩定優控裝置

無效

• 申請號: 85204302
• 申請日: 1985-10-04
• 公開（公告）號: CN85204302U
• 公開（公告）日: 1986-10-08
• 發明（設計）人: 黃益莊;朱守真;王學恭;李科靖
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G06F15/56
• 分類號: G06F15/56
• 代理公司: 清華大學專利事務所
• 代理人: 盧瑞英

本裝置屬“微計算機在電力系統動態緊急狀態穩定在線控制”應用方面的技術。

本裝置用在遠離負荷中心的水電站，當電力系統發生故障，危及被控電站和系統的安全時，迅速控制投入電氣制動電阻，并選擇最優的時間切除制動電阻。以提高水電站高壓出線的暫態穩定極限功率，達到多發水電，提高電力系統運行的可靠性的目的。

目前，國內外裝有電制動的水電站，對制動電阻的控制是由繼電保護啟動投入，按照預先整定的固定時限切除的方式（簡稱固控方式）其缺點是：

（1）“固控方式”只能是當故障發生在被控電站的高壓出線時，繼電保護才能啟動制動電阻投入，而當被控電站的直線出線以外的相鄰線路上發生故障可能危及被控電站的安全時“固控方式”不能動作，使電制動存在很大范圍的動作死區。

（2）“固控方式”只能按事先整定的時限投、切電制動，因而不可避免地會出現故障輕時過制動，故障重時欠制動，對提高穩定極限不利。

（3）“固控方式”不便實現綜合控制。

為了克服“固控方式”的上述缺點，適應各種不同的故障條件，提高被控水電站輸出線路輸送功率的暫態穩定極限，多發水電，充分利用水力資源，提高電力系統的安全運行可靠性，本實用新型根據現代控制論的“時間最優控制理論”設計了對制動電阻進行最優控制的裝置（其理論可參閱“現代控制工程”一書中有關章節，由緒方勝彥著，或“輸電系統最優控制”一書，蘆強等著，科學出版社出版）。

本裝置是以Z－80微計算機為核心，并配有專用的硬件、軟件組成的對水電站的制動電阻按最優時間，控制其投、切的在線閉環控制裝置。其主要特征是：在硬件結構上，由Z－80微計算機，輸入測量環節，濾波電路，信號處理、模數轉換、計算機接口電路和出口電路等幾部分組成，組裝在一個專用機箱里與本裝置的專用直流穩壓電源和被控一次設備的信號繼電器等，全部按裝在一塊與被控電站統一規格的配電盤上，并配有專用的穩定控制程序。當本優控裝置投入運行時，不斷檢測，監視被控電站高壓側出線的輸出有功功率和發電機轉速，并不斷判斷系統是否發生短路故障，是否是干擾信號。當確定電力系統發生故障后，根據輸出功率變化量△P和發電機轉速變化量△f這兩個狀態變量如果已進入最優控制規律相平面的啟動投入區，則穩定優控裝置按予先規定的邏輯，發出投電制動的信號，并通過出口回路去投制動電阻。同時發出自動減載信號，去壓發電機出力。進一步保證系統穩定。之后，微計算機繼續檢測△P、△f兩個狀態量，當發現電力系統由于制動電阻的投入和故障的切除，使△P、△f進入切除區以后，穩定優控裝置立刻發切制動電阻命令，電制動切除后，本裝置仍監視系統運行狀態2秒鐘，若發現系統振蕩，則發出切發電機命令，保證水電站發電設備的安全。

圖2為本穩定優控裝置的程序流程圖。圖1為本穩定優控裝置的硬件結構框圖。

硬件由測量環節、濾波電路、信號處理、模數轉換、接口等電路，Z－80單板機和出口電路組成。測量環節包括兩個通路，一路用于測量高壓輸電系統三相有功功率，采用快速的HP－33霍爾功率變送器，接受高壓PT、CT送來的信號。并經硬件濾波電路1和軟件濾波使穩定優控裝置能有效地識別多種干擾信號，保證裝置可靠工作。另一路用于測量發電機端的頻率，采用FS－17頻率變送器。其后的濾波電路2是為了消除變送器輸出的高次諧波。信號處理電路由運算放大器組成，其作用是將輸入的被控電站總輸出的有功功率P和發電機端的頻率f變換為輸出至A／D轉換器的信號，只反映被控電站輸出總有功功率的動態偏差△P＝P（t₂）－P（t₁）和只反映發電機轉速（以f表示）的動態偏差△f＝f（t₂）－f（t₁）。

本裝置與已有的“固控方式”相比，具有幾下優點：

（1）穩定優控裝置是按狀態變量控制的，因而動作靈敏，可靠。無論系統何處發生故障，只要危及被控電站和系統的安全，優控裝置都能準確地發出對制動電阻投、切的命令。克服了“固控方式”電制動有動作死區的缺點，提高了高壓線路安全輸送功率的能力。

（2）穩定優控裝置能自動適應故障地點和故障方式的變化。能根據系統發生故障時，對被控電站波及的程度自動選擇制動電阻投入的次最優持續時間。從而能有效地發揮電制動的作用，有利于提高輸電線路的極限功率。

（3）穩定優控裝置便于實現綜合控制。除了控制電制動外，同時還發出壓機組出力，啟動故障錄波器，必要時切除發電機等控制信號。另外，本裝置還配有專用的穩定控制程序，程序中，對干擾信號設有軟件濾波。

本裝置經多次動態模擬試驗（用三機系統的模型模擬湖南電力系統）和現場運行試驗證實均已達到上述予期效果，較之“固控方式”對提高輸電線的暫態穩定極限效果顯著。