CN103236714A - 一种电力系统中切机量计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电力系统中切机量计算方法，计算局部电网外送功率与本地区发电机总出力的送电比例K，并作为判断局部电网与主网断开时是否切机的条件，同时设定判断是否切机的动作门槛比例定值K_门槛；当局部电网外送通道断开前送电比例满足K≥K_门槛时采取立即切机措施。此方法可提高局部电网外送通道断开后的切机量计算精度，并为检同期并网创造条件。

Description

一种电力系统中切机量计算方法

技术领域

本发明涉及一种电力系统中切机量计算方法。

背景技术

电力过剩的局部电网正常运行时向系统送电，当联网线发生故障导致送电断面断开时，若送电比例较大则需要采取适当的控制措施，以维持局部电网的功率平衡，为检同期并网创造条件，或维持局部孤网的稳定运行。若控制措施采取不当，可能导致故障后局部电网的频率反复振荡，并最终导致被孤立的小网垮网，例如若切机时欠切量过大，会导致孤立小网的频率升高，小网频率升高后会导致高周切机装置切机，高周切机动作的可控性较差并可能过切，过切又导致系统频率下降，系统频率下降后可能导致低周减载装置动作，低周减载可能过切并导致系统频率再次上升，如此反复振荡并最终导致局部电网崩溃，故障后的局部电网频率振荡并导致最终垮网的事故在国内外均有发生。

目前针对局部电网外送通道断开的故障，大多采用根据故障前送出功率采取控制措施的方案，其控制量的计算标准是孤网事故前送出的功率的大小，该方案无法充分考虑电网运行方式的变化导致判断的门槛整定难度较大，例如电网运行在用电高峰时段时，整个电网的用电负荷与发电机的出力都比较大，对于相同的外送功率，若考虑发电机与负荷的频率调节效应，则外送通道断开后对被孤立的小网的影响就比较小，但在用电低谷时段，整个电网的用电负荷与发电机的出力都比较小，对于相同的外送功率，则外送通道断开后对被孤立的小网的影响就比较大。

另外目前的方法仅采取一次控制措施，希望采取控制措施后孤立小网能保持稳定运行，但孤立小网即使能保持稳定运行，由于其抗冲击能力较差，若再发生其它故障，很容易导致其崩溃。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种电力系统中切机量计算方法，其可提高局部电网外送通道断开后的切机量计算精度，并为检同期并网创造条件。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种电力系统中切机量计算方法，计算局部电网外送功率与本地区发电机总出力的送电比例K，并作为判断局部电网与主网断开时是否立即切机的条件，同时设定判断是否切机的动作门槛比例定值K_门槛；当局部电网外送通道断开前送电比例满足K≥K_门槛时采取立即切机措施。

上述比例K的计算公式是：

K=P_send÷P_sum

其中，P_send表示局部电网外送功率，P_sum表示本地区发电机总出力，P_sum的计算公式如下：

$P_{\mathrm{sum}}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{\mathrm{gi}}$

其中，P_gi表示本地区第i台发电机的出力，其中i=1,2，…，n，n表示本地区发电机的总台数。

需要切机时，采用逐次逼近的方案进行切机，为检同期并网或保持孤网稳定运行创造条件。首先设定允许功率不平衡比例系数K_set，立即切机时，将功率不平衡的比例控制在K_set范围以内，立即切机量的计算公式如下式所示：

dP₀=(K-K_set)×P_sum

若立即切机后不能使频率恢复正常，则经过延时后进行逐次逼近切机，第一次逐次逼近切机时将功率不平衡比例控制为逐次逼近切机动作前的一半；若第一次逐次逼近切机后仍不能使频率恢复正常，则经过延时后第二次逐次逼近切机动作，第二次逐次逼近切机将功率不平衡比例控制为第一次逐次逼近切机动作后的一半；以此类推，直至局部电网的功率基本平衡且达到检同期并网的条件，逐次逼近切机动作切机量的计算公式如下式所示：

dP_i=K_set×P_sum÷2ⁱ

其中，dP_i表示第i次逐次逼近切机动作的切机量，i为自然数；每次切机都按照切机误差最小的原则选择需要切除的发电机。

上述延时时间为200至800毫秒。

采用上述方案后，本发明通过局部电网外送通道断开前的送电比例判断是否需要切机，充分考虑了电网运行方式变化时电网自身的频率调节效应，提高了判断与控制量计算精度；立即切机的控制量比较大，同时留有一定裕度，可确保故障后孤网频率变化在可控范围内，并留有抗后续可能发生故障的风险的能力；以后各次动作的控制量逐步递减并逼近功率基本平衡，为准同期并网创造条件，使孤网尽快与主网并网，避免后续故障可能导致的电网崩溃事故。

附图说明

图1是本发明局部电网外送断面断开切机控制过程示意图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。

本发明提供一种电力系统中切机量计算方法，设局部电网正常运行时本地区发电机总出力为P_sum，内部负荷总量为P_load（包括电网内损耗），局部电网外送功率为P_send，它们之间的关系如式（1）所示：

P_sum=P_load+P_send                    （1）

本地区发电机总出力为P_sum的计算公式如式（2）所示：

$P_{\mathrm{sum}}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{\mathrm{gi}}---\left(2\right)$

其中，P_gi表示本地区第i台发电机的出力，其中i=1,2，…，n，n表示本地区发电机的总台数。

根据式（3）计算局部电网外送功率P_send与本地区发电机总出力P_sum的送电比例K：

K=P_send÷P_sum                          （3）

当电网发生故障导致局部电网的外送通道断开时，根据事故前的送电比例判断是否需要切机，其判别式如式（4）所示：

K≥K_门槛                        （4）

其中，K_门槛是开放给用户整定的定值，是预先设定的判断是否切机的动作门槛比例定值。

在本实施例中，采用逐次逼近的方案进行切机，为检同期并网或保持孤网稳定运行创造条件。首先设定允许功率不平衡比例系数K_set，结合图1所示，在t1时刻局部电网被孤立，需要采取控制措施，将功率不平衡量占发电机总出力的比例控制在K_set范围以内（切机量为dP₀），立即切机量的计算公式如式（5）所示：

dP₀=(K-K_set)×P_sum             （5）

立即切机动作后若孤网频率不能恢复正常无法检同期并网，经过延时后在t2时刻第一次逐次逼近切机动作（延时一般取200至800毫秒），切机量为dP₁，第一次逐次逼近切机动作后功率不平衡比例将小于K_set/2；第一次逐次逼近切机动作后若系统频率仍不能恢复正常无法检同期并网，经过延时后在t3时刻第二次逐次逼近切机动作，切机量为dP₂，第二次逐次逼近切机动作后功率不平衡比例将小于K_set/4，以此类推，直至满足检同期并网条件为止，逐次逼近切机量计算公式如式如式（6）所示：

dP_i=K_set×P_sum÷2ⁱ                  （6）

其中，dP_i表示第i次逐次逼近切机动作的切机量，i为自然数；每次切机都按照切机误差最小的原则选择需要切除的发电机。

与传统的用故障前送出功率大小判断是否切机与计算切机量的方案相比，本发明用送电比例作为判断是否切机与切机量的计算条件，充分考虑了电网运行方式变化时电网自身的频率调节效应，提高了判断与控制量的计算精度；传统的控制方案基于让故障后的孤立电网稳定运行作为控制前提，其控制方案仅动作一次，未考虑故障过程中发电机运行工况的变化与后续故障的可能性，本发明采用逐次逼近的控制方案，立即切机的控制量比较大，同时留有一定裕度，可确保故障后孤网频率变化在可控范围内，并留有抗后续可能发生故障的风险的能力；以后逐次逼近动作的控制量逐步递减并逼近功率基本平衡，为准同期并网创造条件，使孤网尽快与主网并网，避免后续故障可能导致孤网崩溃的事故。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (4)

1.一种电力系统中切机量计算方法，其特征在于：计算局部电网外送功率与本地区发电机总出力的送电比例K，并作为判断局部电网与主网断开时是否切机的条件，同时设定判断是否立即切机的动作门槛比例定值K_门槛；当局部电网外送通道断开前送电比例满足K≥K_门槛时立即采取切机措施。

2.如权利要求1所述的一种电力系统中切机量计算方法，其特征在于：所述比例K的计算公式是：

K=P_send÷P_sum

其中，P_send表示局部电网外送功率，P_sum表示本地区发电机总出力，P_sum的计算公式如下：

$P_{\mathrm{sum}}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{\mathrm{gi}}$

其中，P_gi表示本地区第i台发电机的出力，其中i=1,2,…，n，n表示本地区发电机的总台数。

3.如权利要求1或2所述的一种电力系统中切机量计算方法，其特征在于：需要立即切机时，首先设定允许功率不平衡比例系数K_set，立即切机将功率不平衡的比例控制在K_set范围以内，切机量的计算公式如下式所示：

dP₀=(K-K_set)×P_sum

其中，P_sum表示本地区发电机总出力；

若立即切机后不能使频率恢复正常，则经过延时后进行逐次逼近切机，第一次逐次逼近切机时将功率不平衡比例控制为逐次逼近切机动作前的一半；若第一次逐次逼近切机后仍不能使频率恢复正常，则经过延时后第二次逐次逼近切机动作，第二次逐次逼近切机将功率不平衡比例控制为第一次逐次逼近切机动作后的一半；以此类推，直至局部电网的功率基本平衡且达到检同期并网的条件，逐次逼近切机动作切机量的计算公式如下式所示：

dP_i=K_set×P_sum÷2ⁱ

其中，dP_i表示第i次逐次逼近切机动作的切机量，i为自然数；每次切机都按照切机误差最小的原则选择需要切除的发电机。

4.如权利要求3所述的一种电力系统中切机量计算方法，其特征在于：所述延时时间为200至800毫秒。

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