CN102623990B - 自适应电网运行方式的低频减载参数在线校核方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电力系统计算与分析技术领域。主要技术特征包括：1）根据电网实时运行方式信息，结合低频减载装置配置与投停情况，确定进行低频减载参数校核分析计算的子网，并自动生成用于低频减载参数校核分析计算的预想故障集；2）根据低频减载控制负荷的实际情况，在线计算各个子网的低频减载参数；3）根据电网实时运行方式在线生成用于低频减载校核分析计算的潮流文件，对于不同的预想故障和子网采用差异化的、与实际情况一致的低频减载参数，进行时域仿真；4）在时域仿真的基础上分析计算频率安全裕度，以频率安全裕度满足要求作为评判低频减载参数适应当前运行方式的依据。

Description

自适应电网运行方式的低频减载参数在线校核方法
技术领域
本发明属于电力系统计算与分析技术领域。
背景技术
低频减载属于电力系统安全稳定第三道防线的范畴，低频减载动作情况与参数定值、电网运行方式和故障形态密切相关，低频减载参数的适应性是其发挥有效作用关键。为了校核低频减载参数的适应性，需要在计及低频减载动作特性的情况下对电网故障下的特性进行仿真和安全稳定性分析。
低频减载参数整定确定了各区域内、各轮次减载的频率启动值和各轮次减载负荷占总负荷的比例，各区域根据低频减载的负荷控制要求和预测的母线/线路负荷大致情况，将变电站的开关受控于低频减载装置。目前低频减载定值校核的方法是，选取典型方式，根据人工经验确定预想故障集，将低频减载量按整定的比例系数，通过离线仿真计算，分析电网的安全稳定性，从而校核低频减载参数的适应性。实际运行情况表明，上述校核方法难以完全反映低频减载参数对电网运行方式的适应性，因而给电网安全稳定运行带来隐患。
随着电网安全稳定分析技术和计算机信息技术的发展，能量管理系统（EMS）和广域测量系统（WAMS）能够提供准确的电网实时运行方式信息，其中包括低频减载装置实际控制负荷的情况，在线安全稳定分析技术得到广泛应用，为进行精细化程度更高的低频减载参数校核分析计算创造了良好的技术条件。
发明内容
本发明的目的是，基于电网的实时运行方式信息，提出在线进行低频减载参数分析校核计算的方法，为实现在线校核低频减载参数的适应性提供技术支撑，从而提高低频减载参数校核的准确性，及时发现低频减载参数不适应电网运行方式的情况，从而有效发挥低频减载装置在电网安全稳定运行中的作用。
本发明根据实际电网运行方式，结合低频减载装置的配置情况与其控制对象的实际负荷情况，在线计算低频减载动作切负荷量；在线分析电网运行特点，自动生成用于低频减载校核分析计算的预想故障集，基于时域仿真，进行安全稳定评估，实现低频减载参数的在线校核。本发明提出的方法，仿真低频减载动作切负荷的情况与实际情况一致，预想故障集体现当时电网运行状态特点，并且采用实际的运行方式，因而使校核结果的准确度和可信度大幅提高。
具体地说，本发明是采取以下的技术方案来实现的，包括下列步骤：
1）初步确定可能独立运行的子网集：基于电网实时拓扑信息，进行输电断面割集分析，将全网划分成若干独立子网；将厂站数小于m（例如5）的子网、只有电源的子网和只有负荷的子网归并到相邻子网，从而形成N个可能独立运行的子网；对可能独立运行的子网                                                
Figure 149003DEST_PATH_IMAGE002
，分析确定它与电网其它部分的联络线数量
Figure 2012100955827100002DEST_PATH_IMAGE003
，将
Figure 197992DEST_PATH_IMAGE003
小于某一数值
Figure 585111DEST_PATH_IMAGE004
（例如4）的子网标识为候选子网，形成候选子网集
Figure 2012100955827100002DEST_PATH_IMAGE005
。
2）基于功率平衡分析，筛选候选子网：对候选子网集
Figure 17230DEST_PATH_IMAGE005
中的每个子网
Figure 907825DEST_PATH_IMAGE002
，根据实时信息，统计其内部的发电出力之和
Figure 268662DEST_PATH_IMAGE006
和负荷之和
Figure 2012100955827100002DEST_PATH_IMAGE007
，计算子网功率平衡度
Figure 877498DEST_PATH_IMAGE008
，将
Figure 2012100955827100002DEST_PATH_IMAGE009
（其中
Figure 113307DEST_PATH_IMAGE010
，例如0.90；，例如1.1。）的子网从候选子网中删去，形成新的候选子网集
Figure 186305DEST_PATH_IMAGE012
。
3）基于第三道防线配置情况，确定进行低频减载参数校核分析计算的子网集：在候选子网集
Figure 154261DEST_PATH_IMAGE012
中，将
Figure DEST_PATH_IMAGE013
且有在线低频减载装置运行的子网，将且其范围内有在线运行的发电机高周保护和有低频减载装置在线运行，确定为进行低频减载参数校核分析计算的子网集。
4）实时统计低频减载装置控制负荷的信息：对子网集
Figure 24314DEST_PATH_IMAGE015
中的每个子网
Figure 453284DEST_PATH_IMAGE002
，根据低频减载配置情况与其控制对象（母线和线路）的运行状态，在控制中心，汇集每个低频减载装置各轮次动作控制的实际负荷量
Figure 592141DEST_PATH_IMAGE016
（为低频减载装置编号，
Figure 237886DEST_PATH_IMAGE018
为低频减载动作轮次）。
5）在线计算低频减载动作定值，在4）的基础上，对每个低频减载装置
Figure 487602DEST_PATH_IMAGE017
，计算低频减载各轮次减载比例系数
Figure DEST_PATH_IMAGE019
,其中
Figure 535192DEST_PATH_IMAGE020
为第
Figure 844951DEST_PATH_IMAGE017
个低频减载装置控制母线总的实际负荷。
6）生成用于低频减载参数校核分析计算的预想故障集：对子网集中的每个子网
Figure 31399DEST_PATH_IMAGE002
，自动分别生成预想故障
Figure DEST_PATH_IMAGE021
，使之从主网解列成为孤网运行。
7）对6）生成的预想故障
Figure 434960DEST_PATH_IMAGE021
，进行时域仿真：基于实时运行方式生成潮流文件。对预想故障
Figure 915620DEST_PATH_IMAGE021
进行仿真计算时，子网
Figure 270378DEST_PATH_IMAGE002
中受低频减载装置控制的母线，每个低频减载装置
Figure 127476DEST_PATH_IMAGE017
各轮次低频减载参数填写5）得到的
Figure 535640DEST_PATH_IMAGE022
。在一般性的暂态和动态安全稳定仿真的基础上，要特别增加发电机高低周保护和安控装置动作特性的仿真，其中后者包括：安全稳定紧急控制、低频低压减载和失步解列等。
8）对子网
Figure DEST_PATH_IMAGE023
的低频减载参数进行校核：在7）的基础上，对预想故障
Figure 643274DEST_PATH_IMAGE021
下的频率安全稳定性进行分析评估，计算频率安全稳定裕度
Figure 38483DEST_PATH_IMAGE024
，如果频率安全稳定裕度满足要求，例如
Figure DEST_PATH_IMAGE025
，则子网低频减载参数
Figure 151058DEST_PATH_IMAGE026
满足要求。
9）全网低频减载参数适应性评估：如果所有子网集
Figure 239099DEST_PATH_IMAGE015
中的低频减载参数
Figure 568450DEST_PATH_IMAGE026
都满足要求，则低频减载参数适应当前运行方式要求；如果有子网
Figure 829667DEST_PATH_IMAGE026
不适应当前运行方式的情况，要列出相应的子网、预想故障和频率安全稳定裕度
Figure 232966DEST_PATH_IMAGE024
，并提出低频减载参数不能完全适应当前运行方式的告警信息。
效果和优点
本发明在线校核低频减载参数的适应性，根据电网实时运行方式信息，分析电网联系的紧密程度和功率平衡情况，并结合低频减载装置配置情况，确定要进行低频减载参数校核分析计算的子网，自动生成预想故障集；并根据低频减载控制负荷的实际情况，在线计算各个子网的低频减载参数；在时域仿真的基础上评估频率安全稳定性，实现自适应电网运行方式的低频减载参数校核。本发明克服了离线低频减载参数校核存在典型方式选取困难、预想故障集的确定依赖人工经验和低频减载动作切负荷量与实际情况偏差大等方面的缺点。
附图说明
图1是本发明方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图1，对本发明方法进行详细描述。
图1中步骤1描述的是分析确定可能解列成孤网运行的子网。分析方法的要点有：根据电网实时拓扑信息，进行输电断面的割集分析，如果局部电网与电网的其它部分的联络线比较少，例如联络线数量少于4，则可将其作为可能独立运行的候选子网；对于节点数比较少的候选子网，例如5以下，将其归并到相邻电网，减少候选子网数目；再将只有电源或只有负荷的子网从候选子网中删去。
图1中步骤2描述的是基于子网内部发电出力与负荷平衡情况对步骤1）生成的候选子网进行筛选。根据电网实时运行信息，统计子网内部的发电出力之和
Figure 554226DEST_PATH_IMAGE006
和负荷之和
Figure 308555DEST_PATH_IMAGE007
，计算子网功率平衡度，对于
Figure DEST_PATH_IMAGE027
接近1.0的子网，即
Figure 121015DEST_PATH_IMAGE009
（其中
Figure 613177DEST_PATH_IMAGE010
，例如0.90；
Figure 589223DEST_PATH_IMAGE011
，例如1.1。），从候选子网中删去。
图1中步骤3描述的是确定进行低频减载参数校核分析计算的子网。对步骤2）确定的候选子网，如果子网
Figure 129926DEST_PATH_IMAGE028
，且其范围内有在线运行的低频减载装置，则确定为进行低频减载参数校核分析计算的子网；如果子网
Figure DEST_PATH_IMAGE029
且有在线运行的发电机高周保护和低频减载装置，则确定为进行低频参数校核分析计算的子网。
图1中步骤4描述的是，根据电网实时运行信息，对步骤3形成的各子网，分别计算子网内每个低频减载装置各轮次实际的控制负荷量
Figure 835714DEST_PATH_IMAGE016
（
Figure 170880DEST_PATH_IMAGE017
为低频减载装置编号，
Figure 962118DEST_PATH_IMAGE018
为低频减载动作轮次）。低频减载装置控制的母线连接的负荷和控制线路上的负荷都要统计，并且要分轮次进行统计。
图1中步骤5对步骤3形成的各子网，分别计算低频减载比例系数。在步骤2和4的基础上，对低频减载装置
Figure 40933DEST_PATH_IMAGE017
控制的母线，按低频减载轮次分别计算减载比例系数
Figure 102692DEST_PATH_IMAGE019
，其中
Figure 608760DEST_PATH_IMAGE020
为第
Figure 824977DEST_PATH_IMAGE017
个低频减载装置控制母线总的实际负荷。。
图1中步骤6生成导致局部电网解列形成孤网运行的故障。利用步骤1的输电断面割集分析结果，对步骤3形成的各子网，分别确定其与周边电网的联络线/联络主变，自动生成这些联络线/联络主变跳开的故障，从而导致子网解列成孤网运行。
图1中步骤7对步骤3形成的各子网，分别进行导致孤网运行故障的时域仿真。根据电网实时运行信息生成统一的潮流数据文件，根据暂态安全稳定模型和参数（低频减载参数除外），生成统一的稳定数据文件。对步骤6生成的各个故障，将步骤5计算的相应子网低频减载比例系数插入稳定数据文件中，进行时域仿真。
图1中步骤8以步骤7时域仿真结果为基础，对步骤6生成的各个故障进行频率安全稳定评估，计算频率安全裕度
Figure 769800DEST_PATH_IMAGE024
，如果频率安全稳定裕度满足要求，例如
Figure 122284DEST_PATH_IMAGE025
，则相应子网的低频减载参数
Figure 127149DEST_PATH_IMAGE026
适应当前运行方式的要求。
图1中步骤9综合评估当前运行方式下低频减载参数的适应性。对步骤3确定的所有子网，如果所有子网集
Figure 565083DEST_PATH_IMAGE015
中的低频减载参数
Figure 985700DEST_PATH_IMAGE026
都适应当前运行方式的要求，则判断低频减载参数适应当前运行方式的要求；如果有子网
Figure 520587DEST_PATH_IMAGE026
不适应当前运行方式的情况，要列出相应的子网、预想故障和频率安全稳定裕度
Figure 368457DEST_PATH_IMAGE024
，并提出低频减载参数不能完全适应当前运行方式的告警信息。
本发明根据电网实时运行方式信息，结合低频减载装置配置与投停情况，确定进行低频减载参数校核分析计算的子网，并自动生成预想故障集；根据低频减载控制负荷的实际情况，在线计算各个子网的低频减载参数；在时域仿真的基础上评估频率安全稳定性，实现自适应电网运行方式的低频减载参数校核。本发明克服了离线低频减载参数校核存在典型方式选取困难、预想故障集的确定依赖人工经验和低频减载动作切负荷量与实际情况偏差大等方面的缺点，从而大力提高了低频减载参数校核的准确度和实用性，对于充分发挥低频减载在电网安全稳定运行中的作用具有重要意义。

Claims (7)

1. 自适应电网运行方式的低频减载参数在线校核方法，其特征在于包括下列步骤：
1）根据电网实时运行方式信息、低频减载装置配置与投退情况和发电机高低周保护投停情况，在线分析确定进行低频减载参数校核分析计算的局部电网范围；
2）根据电网实时运行方式信息和低频减载各轮次控制负荷量的实际情况，在线计算各局部电网中低频减载装置控制母线各轮次实际的低频减载比例系数；
3）根据电网实时拓扑信息，自动生成导致局部电网解列、成为孤网运行的预想故障，用于低频减载参数校核分析计算；
4）基于实际运行方式生成潮流计算数据文件，针对不同的预想故障形成的孤网，采用差异化的、与电网当前运行方式实际情况一致的低频减载比例系数，进行时域仿真；
5）基于时域仿真得到的频率特性曲线，计算频率安全裕度，评估各个预想故障及其形成的孤网内低频减载参数的适应性；
6）通过综合分析各个预想故障形成孤网运行状态的低频减载参数的适应性，得到当前运行方式下低频减载参数适应性的整体结论，指出低频减载参数不适应要求的电网范围及其影响情况。
2. 根据权利要求1 所述的自适应电网运行方式的低频减载参数在线校核方法，其特征在于，所述步骤1) 中，根据电网实时拓扑信息分析局部电网与主网的联络情况，根据电网实时运行信息分析局部电网内发电出力与负荷的平衡情况，考察低频减载装置配置和投停状态、发电机高低周保护的投停状态，才能确定进行低频减载参数校核分析计算的局部电网范围。
3. 根据权利要求1 所述的自适应电网运行方式的低频减载参数在线校核方法，其特征在于，所述步骤2) 中，根据局部电网内低频减载装置控制母线负荷实测情况和低频减载各轮次控制负荷量的实际情况，在线统计低频减载装置各轮次实际控制负荷量，在线计算低频减载装置控制母线各轮次低频减载实际减负荷占该母线总负荷的比例系数。
4. 根据权利要求1 所述的自适应电网运行方式的低频减载参数在线校核方法，其特征在于，所述步骤3) 中，根据电网实时拓扑信息，自动生成用于低频减载参数校核分析计算的预想故障，这些故障导致局部电网解列、形成孤网。
5. 根据权利要求1 所述的自适应电网运行方式的低频减载参数在线校核方法，其特征在于，所述步骤4) 中，进行时域仿真计算的数据准备是：根据电网实时运行方式生成潮流计算数据；针对预想故障形成的孤网，采用在线计算的低频减载比例系数，而不是离线整定值，并且不同预想故障下低频减载比例系数会不同。
6. 根据权利要求1 所述的自适应电网运行方式的低频减载参数在线校核方法，其特征在于，所述步骤5) 中，通过对时域仿真得到的频率特性曲线分析，计算频率安全裕度，将预想故障下频率安全裕度满足要求作为评判局部电网低频减载参数适应当前运行方式的依据。
7. 根据权利要求1 所述的自适应电网运行方式的低频减载参数在线校核方法，其特征在于，所述步骤6) 中，通过综合分析各种导致局部电网解列成孤网运行故障的频率安全稳定性及其低频减载参数的适应性，形成当前运行方式下低频减载参数适应性的整体结论，如果有低频减载参数不适应运行方式的情况则得到低频减载参数不适应要求的局部电网范围及其影响情况。
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