[发明专利]交流电网电力供应单元故障监测方法及系统

说明书

本发明提供了一种基于频率、磁场值的交流电网电力供应单元故障监测方法，本发明还涉及专用于所述方法的系统；所述的系统由至少1个电力系统频率监测装置、多个磁场监测仪和中央处理设备组成，三者通过通信网络互联；所述的方法以电力系统频率指标作为判断所述交流电网是否发生电力供应单元故障的第一级判据，以发电厂、直流换流站接入系统线路产生的磁场作为进一步确定哪个电力供应单元发生故障的第二级判据。本发明相较现有系统及方法，可在满足电力市场参与方对发电单元运行状态信息需求的同时，大幅降低硬件、通信成本，降低计算量。

技术领域

本发明涉及一种发电厂、高压直流换流站等电力供应单元故障监测方法，尤其是涉及一种基于频率和磁场的交流电网电力供应单元故障监测方法。本发明还涉及一种交流电网电力供应单元故障监测系统。

背景技术

目前，北美、欧洲、英国、澳大利亚等国均建立了电力市场。发电厂、电力用户、售电公司、做市商等市场参与方可通过双边价差合同、期货、日前或实时市场等多种渠道交易电力。我国于2015年启动了新一轮电力市场改革，计划于2018年底前在广东、山东等地启动电力现货市场试点。在分析近期电力价格时，电力供应状态是一个关键因素。通常情况下，电力交易或调度机构会延时公布机组跳闸信息，比如在次日凌晨公布前一天本系统内机组故障情况。这样的话，实时或接近实时的机组故障信息对市场参与方报价决策极具价值。

一些独立于电网企业的第三方开展了电力供应状态监测。一种方法是通过监测高压输电线路的潮流。这种方法虽然能够监测某一电厂的总出力，但不能识别具体某一台机组的启停状态；此外，该方法一般需将潮流监测器采集的数据实时上传至服务器，通信成本较高。另一种方法是通过对热成像数据的识别，即通过热成像仪采集机组烟囱上方的热成像数据，将数据实时上传至服务器端，在服务器端通过图像识别算法辨识烟囱是否冒烟，从而判断机组启停状态。该方法的优势是白天、黑夜都可以工作，不受采光条件影响。缺点在于如下三个方面，一是热成像仪成本高，探测距离在1千米以上的热成像仪一般要1.5万元人民币左右；二是通信成本高，实时传输图像数据需要较高的通信成本；三是其仅适用于存在烟囱的火电机组，不适合核电、高压直流(HVDC)等大容量电源。在中国的南方电网、华东电网等多回高压直流密集馈入的电网，后者是影响电力供应的主导因素。

另一方面，电力系统频率是电力系统实时供需情况的一个表征指标。当发电出力大于用电需求时，系统频率高于额定频率(如中国的50Hz)；反之，则系统频率低于额定频率。当发生大容量机组跳闸或高压直流单极或双极闭锁时，系统频率以较快的速度下降，然后经过机组一次调频作用将频率稳定在一定范围内，最后通过二次调频将系统频率恢复至额定值。也即，发生上述故障时，系统频率波动幅度、频率跌落速度两个指标具有显著特征，可作为初步识别故障的判据。

还有就是，当发电机组或高压直流发生故障时，其接入系统的交流线路的潮流陡降，由交变的潮流产生的交变磁场亦会发生突变。因此，还可以将交流线路周边磁场作为进一步确定发生故障的第二级判据。这样，可以构建由一个频率监测器及多个磁场监测器构成的发电侧故障辨识系统。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题，就是提供一种基于频率、磁场值的交流电网电力供应单元故障监测方法。

本发明所要解决的第二个技术问题，就是提供一种专用于上述方法的交流电网电力供应单元故障监测系统。

所述的交流电网，指由发电、输电、配电、用电等环节构成的交流电力系统。如中国的湖南电网、美国的PJM电网均为交流电网。

所述的电力供应单元指煤电厂、气电厂、水电厂、核电厂、风电厂、光伏电站等发电厂，以及高压直流输电(HVDC)换流站、柔性直流(HVDC Flexible)换流站等大容量发电/输电单元。

本发明相较现有系统及方法，可在满足电力市场参与方对发电单元运行状态信息需求的同时，大幅降低硬件、通信成本，降低计算量。