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一種分析制定異步送端省級電網(wǎng)高頻切機策略的方法與流程

文檔序號:12130250閱讀:412來源:國知局

本發(fā)明屬于電網(wǎng)安全穩(wěn)定分析技術(shù)領(lǐng)域,具體是涉及一種分析制定異步送端省級電網(wǎng)高頻切機策略的方法。



背景技術(shù):

異步送端省級電網(wǎng)是省級電網(wǎng)與跨省級區(qū)域電網(wǎng)不通過交流線路連接,僅通過多回直流線路相互連接的物理結(jié)構(gòu),電力大規(guī)模通過直流送出、省內(nèi)消納的負(fù)荷遠(yuǎn)小于外送電。異步聯(lián)網(wǎng)后,電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的巨變使得系統(tǒng)運行特性、主要穩(wěn)定問題、電網(wǎng)運行風(fēng)險均隨之發(fā)生較大變化,送端電網(wǎng)主要的安全運行風(fēng)險來自直流多極閉鎖或換相失敗、多回直流同時或相繼閉鎖后,大量功率富余,頻率大幅上升存在高頻率穩(wěn)定問題。解決高頻率穩(wěn)定問題需要直流頻率限制控制器(FLC)、直流穩(wěn)控系統(tǒng)、高頻切機策略、低頻低壓減載策略、發(fā)電機組一次調(diào)頻、發(fā)電機組AGC共同作用、相互配合。

大電網(wǎng)同步聯(lián)網(wǎng)的運行方式下,高頻切機策略的制定僅需要與火電廠過速保護(OPC)和低頻低壓減載相互配合,制定上難度不大;大電網(wǎng)異步聯(lián)網(wǎng)后,高頻切機策略的制定除了與火電廠過速保護(OPC)和低頻低壓減載相互配合外,還要與直流頻率限制控制器(FLC)、直流穩(wěn)控系統(tǒng)、發(fā)電機組一次調(diào)頻、發(fā)電機組AGC相互配合,難度巨幅增大,一旦策略制定不當(dāng),可能出現(xiàn)解決頻率穩(wěn)定的諸多措施之間配合不當(dāng)、無序動作,導(dǎo)致電網(wǎng)頻率失穩(wěn)。



技術(shù)實現(xiàn)要素:

發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足,本發(fā)明提供一種分析制定異步送端省級電網(wǎng)高頻切機策略的方法,合理搭建異步聯(lián)網(wǎng)頻率穩(wěn)定的第三道防線,解決大電網(wǎng)異步運行后所帶來的頻率穩(wěn)定難題。

技術(shù)方案:為實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明的一種分析制定異步送端省級電網(wǎng)高頻切機策略的方法,所述方法包括以下步驟:

S1建立電網(wǎng)異步運行的仿真分析模型:所述仿真分析模型包括直流系統(tǒng)模型、交流系統(tǒng)模型、直流頻率限制控制器模型、發(fā)電機組調(diào)速系統(tǒng)模型和發(fā)電機組AGC模型;

S2分析異步送端電網(wǎng)在不同故障下所面臨的頻率穩(wěn)定問題:以直流單極閉鎖、直流雙極閉鎖穩(wěn)控系統(tǒng)動作以及直流雙極閉鎖穩(wěn)控系統(tǒng)拒動故障觸發(fā),根據(jù)直流頻率限制控制器的投/退、直流穩(wěn)控系統(tǒng)的動作/拒動,結(jié)合發(fā)電機組一次調(diào)頻備用容量、發(fā)電機組AGC備用容量的大小分成若干種不同的運行方式,在不同的運行方式下分析頻率穩(wěn)定問題;

S3分析異步送端電網(wǎng)在不同故障下的電網(wǎng)頻率特性并篩選影響頻率特性的因素:影響頻率特性的因素包括調(diào)速器參數(shù)和電網(wǎng)負(fù)荷模型,所述調(diào)速器參數(shù)包括調(diào)查系數(shù)和調(diào)頻死區(qū)。

S4多項異步送端主網(wǎng)高頻切機策略定制;

S5校驗各種異步送端主網(wǎng)高頻切機策略的魯棒性并選定最優(yōu)的異步送端主網(wǎng)高頻切機策略;

S6基于選定的最優(yōu)的異步送端主網(wǎng)高頻切機策略與各地方電網(wǎng)高頻切機策略相互配合,形成分層分區(qū)的省級電網(wǎng)高頻切機策略。

進(jìn)一步的,所述步驟S3中,通過分析大、小方式下異步送端電網(wǎng)在面臨大擾動時異步送端電網(wǎng)的動態(tài)過程、物理機理以及頻率響應(yīng)情況來分析異步送端電網(wǎng)在不同故障下的電網(wǎng)頻率特性:

1)發(fā)生擾瞬間:由于發(fā)電機功角無法突變,發(fā)電機的輸出功率的變化量通過公式(1)計算得到:

其中,Ksik是指發(fā)電機i與擾動點k之間的同步轉(zhuǎn)矩系數(shù);ΔPL是指擾動點k時刻受到的功率擾動量,n為發(fā)電機的數(shù)量;

2)擾動發(fā)生后至發(fā)電機調(diào)速器響應(yīng)前,發(fā)電機的輸出功率的變化量通過公式(2)計算得到:

其中,Mi為第i個發(fā)電機的轉(zhuǎn)動慣量,ΔPL是指擾動點k時刻受到的功率擾動量,n為發(fā)電機的數(shù)量。

進(jìn)一步的,所述步驟S4中異步送端主網(wǎng)高頻切機策略包括四種,分別為:

1)第1類:以頻率變化值設(shè)置輪級,延時以裝置不發(fā)生誤動的最快速度為依據(jù);

2)第2類:啟動頻率保持第一輪頻率變化值不變,以裝置不誤動的最小延時設(shè)置輪級;

3)第3類:前3輪以頻率變化值設(shè)置輪級,延時以裝置不發(fā)生誤動的最快速度為依據(jù),后3輪的頻率變化值不變,延時以避免裝置誤動的最小延時設(shè)置輪級;

4)第4類:以2輪為1組,分3組,每組內(nèi)部2輪頻率變化值不變,延時以避免裝置誤動的最小延時設(shè)置輪級,3組之間以頻率變化值設(shè)置輪級。

進(jìn)一步的,所述步驟S5包括以下步驟:

在發(fā)生直流雙極閉鎖穩(wěn)控系統(tǒng)動作、直流雙極閉鎖穩(wěn)控系統(tǒng)拒動、多回直流閉鎖穩(wěn)控系統(tǒng)動作、多回直流閉鎖穩(wěn)控系統(tǒng)拒動等復(fù)雜故障下,主網(wǎng)最低頻率不能低于低頻低壓減載裝置動作第一輪頻率限值,主網(wǎng)最高頻率不得高于火電廠過速保護動作定值,在機組一次調(diào)頻動作下主網(wǎng)頻率應(yīng)恢復(fù)至一次調(diào)頻死區(qū)定值范圍內(nèi),在發(fā)電機組AGC和一次調(diào)頻共同作用下,主網(wǎng)頻率應(yīng)恢復(fù)至發(fā)電機組AGC死區(qū)定值范圍內(nèi)。

有益效果:本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較,具有的優(yōu)點是:通過本發(fā)明方法提供的分析制定異步送端省級電網(wǎng)高頻切機策略的方法,合理搭建異步聯(lián)網(wǎng)頻率穩(wěn)定的第三道防線,解決大電網(wǎng)異步運行后所帶來的頻率穩(wěn)定難題。

附圖說明

圖1是本發(fā)明方法流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。

參照圖1,本發(fā)明的一種分析制定異步送端省級電網(wǎng)高頻切機策略的方法,包括以下步驟:

建立電網(wǎng)異步運行的仿真分析模型;建立的電網(wǎng)異步運行的仿真分析模型,模型中除常規(guī)的直流系統(tǒng)模型、交流系統(tǒng)模型外,還包括直流頻率限制控制器(FLC)模型、發(fā)電機組調(diào)速系統(tǒng)模型、發(fā)電機組AGC模型,模型建立的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)能夠真實反映省級電網(wǎng)與跨省級區(qū)域電網(wǎng)僅通過多回直流線路相互連接的物理結(jié)構(gòu)。

分析異步送端電網(wǎng)的在不同故障下所面臨的頻率穩(wěn)定問題;分析異步送端電網(wǎng)的在不同故障下所面臨的頻率穩(wěn)定問題時,需要根據(jù)直流頻率限制控制器(FLC)的投/退、直流穩(wěn)控系統(tǒng)的動作/拒動,結(jié)合發(fā)電機組一次調(diào)頻備用容量、AGC備用容量的大小分成多種不同的運行方式,在不同的運行方式下分析頻率穩(wěn)定問題;

分析異步送端電網(wǎng)在不同故障下的電網(wǎng)頻率特性并篩選影響頻率特性的因素;分析異步送端電網(wǎng)的在不同故障下的電網(wǎng)頻率特性時,主要側(cè)重分析大、小方式下異步電網(wǎng)在面臨大擾動時送端電網(wǎng)的動態(tài)過程、機理、以及頻率響應(yīng)情況。

1)發(fā)生擾瞬間。由于發(fā)電機功角無法突變,發(fā)電機的輸出功率的變化量按公式(1)計算得到:

其中,Ksik是指發(fā)電機i與擾動點k之間的同步轉(zhuǎn)矩系數(shù);ΔPL是指擾動點k時刻受到的功率擾動量,n為發(fā)電機的數(shù)量;發(fā)電機輸出功率的變化量與發(fā)電機i與擾動點k之間的同步轉(zhuǎn)矩系數(shù)相關(guān)。初始角度差越小,擾動點的電氣距離越近,則發(fā)電機i對擾動功率的分擔(dān)量就越大。

2)擾動發(fā)生后至發(fā)電機調(diào)速器響應(yīng)前,發(fā)電機的輸出功率的變化量按公式(2)計算得到:

其中,Mi為第i個發(fā)電機的轉(zhuǎn)動慣量,ΔPL是指擾動點k時刻受到的功率擾動量,n為發(fā)電機的數(shù)量。該公式表明發(fā)電機按慣性常數(shù)分擔(dān)不平衡功率。

3)發(fā)電機調(diào)速器開始響應(yīng)后。調(diào)速器開始動作,改變原動機輸出功率,進(jìn)而改變發(fā)電機的電氣輸出功率;

篩選影響頻率特性的各種因素時,主要考慮調(diào)速器參數(shù)和電網(wǎng)負(fù)荷模型,調(diào)速器參數(shù)中又以調(diào)差系數(shù)和調(diào)頻死區(qū)為核心;

1)調(diào)速器參數(shù)。異步電網(wǎng)在發(fā)生大擾動時,一般在2~3s后發(fā)電機組調(diào)速系統(tǒng)開始參與一次調(diào)頻,其性能與頻率的恢復(fù)特性密切相關(guān),調(diào)速器參數(shù)中對機組一次調(diào)頻性能影響較大的因素包括調(diào)差系數(shù)和調(diào)頻死區(qū)。異步電網(wǎng)對發(fā)電機調(diào)速器參數(shù)的運行規(guī)定為:水電機組調(diào)差系數(shù)bp=4%,20MW以下水電機組的調(diào)頻死區(qū)為0.1Hz,20MW以上水電機組的調(diào)頻死區(qū)為0.05HZz;火電機組調(diào)差系數(shù)bp=5%,調(diào)頻死區(qū)0.033Hz。機組調(diào)差系數(shù)與一次調(diào)頻的調(diào)節(jié)深度成反比,調(diào)差系數(shù)越大,機組分擔(dān)的一次調(diào)頻功率越小,頻率恢復(fù)速率越慢。水電機組的調(diào)差系數(shù)bp由4%增大為6%時,僅會導(dǎo)致調(diào)速器對頻率的響應(yīng)速度降低,而對暫態(tài)過程中最高頻率影響不大。當(dāng)調(diào)速器調(diào)頻死區(qū)逐漸增大時,機組一次調(diào)頻的調(diào)節(jié)深度會相應(yīng)減弱,頻率恢復(fù)過程變慢,暫態(tài)過程中最高頻率增大。20MW以上水電機組的調(diào)頻死區(qū)由0.01Hz增大為0.2Hz,暫態(tài)過程中最高頻率相差不超過0.06Hz。

2)負(fù)荷模型。不同負(fù)荷模型對應(yīng)不同頻率響應(yīng)特性。負(fù)荷采用南方電網(wǎng)常用的兩種模型,即“30%恒阻抗+40%恒電流+30%恒功率”模型和“50%電動機+50%恒阻抗”模型。同一直流閉鎖故障下,“50%電動機+50%恒阻抗”模型比“30%恒阻抗+40%恒電流+30%恒功率”的負(fù)荷模型,暫態(tài)過程中頻率響應(yīng)幅度有所減小。

制定幾種異步送端主網(wǎng)高頻切機策略;制定的高頻切機策略要適應(yīng)大電網(wǎng)異步運行,方法與直流頻率限制控制器(FLC)、直流穩(wěn)控系統(tǒng)、發(fā)電機組一次調(diào)頻功能、發(fā)電機組自動發(fā)電控制(AGC)協(xié)調(diào)配合。

在不同的運行方式下,利用直流組合故障,校驗幾種高頻切機策略在高頻切機動作對象、動作頻率、切機容量和動作延時的適應(yīng)性,選定一種最優(yōu)的主網(wǎng)高頻切機策略;

基于選定的主網(wǎng)高頻切機策略,與各地方電網(wǎng)高頻切機策略相互配合,形成分層分區(qū)的省級電網(wǎng)高頻切機策略:

制定的幾種異步送端主網(wǎng)高頻切機策略在直流雙極及以上閉鎖且穩(wěn)控措施失效、云南頻率大幅度上升的情況下,應(yīng)在有效防止誤動的前提下,盡快完成策略的啟動。主要的幾種高頻切機策略可分為4類:

1)第1類:以頻率變化值設(shè)置輪級,延時以裝置不發(fā)生誤動的最快速度為依據(jù)。如各輪頻率動作定值分別為50.8Hz、50.9Hz、51.0Hz、51.1Hz、51.2Hz、51.3Hz,各輪級延時均為0.2秒。

2)第2類:啟動頻率保持第一輪頻率變化值不變,以裝置不誤動的最小延時設(shè)置輪級。如高周動作頻率定值為50.8Hz、延時分別為:0.2秒、0.4秒、0.6秒、0.8秒、1.0秒、1.2秒。

3)第3類:前3輪以頻率變化值設(shè)置輪級,延時以裝置不發(fā)生誤動的最快速度為依據(jù),后3輪的頻率變化值不變,延時以避免裝置誤動的最小延時設(shè)置輪級。如:前3輪50.8Hz、50.9Hz、51.0Hz各輪級延時均為0.2秒,后3輪動作頻率仍為51Hz,延時分別為0.4秒、0.6秒、0.8秒。

4)第4類:以2輪為1組,分3組,每組內(nèi)部2輪頻率變化值不變,延時以避免裝置誤動的最小延時設(shè)置輪級,3組之間以頻率變化值設(shè)置輪級。如第1、2輪動作頻率50.8Hz,2輪延時為0.2秒、0.4秒,第3、4輪動作頻率50.9Hz,2輪延時為0.2秒、0.4秒,最后2輪動作頻率為51Hz,2輪延時為0.2秒、0.4秒。

選定的最優(yōu)的主網(wǎng)高頻切機策略:

在發(fā)生直流雙極閉鎖穩(wěn)控系統(tǒng)動作、直流雙極閉鎖穩(wěn)控系統(tǒng)拒動、多回直流閉鎖穩(wěn)控系統(tǒng)動作、多回直流閉鎖穩(wěn)控系統(tǒng)拒動等復(fù)雜故障下,主網(wǎng)最低頻率不能低于低頻低壓減載裝置動作第一輪頻率限值,主網(wǎng)最高頻率不得高于火電廠過速保護動作定值,在機組一次調(diào)頻動作下主網(wǎng)頻率應(yīng)恢復(fù)至一次調(diào)頻死區(qū)定值范圍內(nèi),在機組AGC和一次調(diào)頻共同作用下,主網(wǎng)頻率應(yīng)恢復(fù)至AGC死區(qū)定值范圍內(nèi)。

最終形成的分層分區(qū)省級電網(wǎng)高頻切機策略應(yīng)確保地方電網(wǎng)高頻切機策略和主網(wǎng)高頻切機策略層次分明。地方電網(wǎng)高頻切機策略側(cè)重解決地區(qū)電網(wǎng)的頻率穩(wěn)定問題,主網(wǎng)高頻切機策略側(cè)重解決主網(wǎng)頻率穩(wěn)定問題,在面臨同一故障導(dǎo)致的同一種頻率穩(wěn)定問題時,納入主網(wǎng)高頻切機策略的機組和納入地方電網(wǎng)高頻切機策略的機組不能無序重復(fù)動作。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式,應(yīng)當(dāng)指出:對于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說,在不脫離本發(fā)明原理的前提下,還可以做出若干改進(jìn)和潤飾,這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。

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