CN105279568B - 一种电力系统高频切机策略整定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力系统高频切机策略整定方法，属于电力系统及其自动化技术领域。本发明利用配置高频切机策略机组总容量和系统最大外送功率的关系来确定是否增加高频切机轮次，利用系统正常运行时可接受的最大频率确定高频切机首轮频率启动定值，考虑前序轮高频切机策略，利用暂态频率安全约束和稳态频率不越限的限制条件，求系统外送极限来确定各轮次的高频切机配置量，根据每个电厂只选一台机组原则，在备选机组库中按照机组频率安全裕度从小到大顺序选取机组配置高频切机策略。本发明能兼顾机组安全和系统安全实现机网协调，避免严重故障下机组无序跳机，提高电网抵御严重故障的能力，为电力系统高频切机优化控制提供量化分析与决策支持。

Description

一种电力系统高频切机策略整定方法

技术领域

本发明属于电力系统及其自动化技术领域，更准确地说，本发明涉及一种电力系统高频切机策略整定方法。

背景技术

目前，随着超、特高压交直流、大容量输电网络的建设的发展，在向目标网架过渡期间，互联的交流断面联系仍比较薄弱。极端情况下，交流断面解列后，会导致送端断网存在高频问题。因此，电网高频切机是电网严重故障下频率稳定控制的最后一道防线。

按照国家电网公司《电力系统安全稳定导则》的要求，电力系统必须合理安排高频切机顺序及所切机组数量，以保证系统安全运行。然而，由于缺乏量化分析技术，目前高频切机策略配置缺乏系统性配置方法，通常通过人为试凑等方法确定初步方案，然后通过仿真校核策略适应性，并进行局部调整。显然，这种调整较难适应具体情况的要求。

电力系统暂态稳定量化分析技术的日益成熟，为规范和优化电力系统高频切机策略整定提供了有利条件。如能够根据机组实际承受频率波动能力，设置频率考核二元表，计算故障下机组频率安全裕度，并将频率安全裕度较小的机组优先配置高频切机策略，则可避免系统高频时机组无序跳机，从而提高控制方案适应性，有利于提高电网抵御严重故障的能力。

发明内容

本发明目的是：针对现有技术中高频切机策略配置方式的不足，提供一种电力系统高频切机策略整定方法。该方法量化电力系统严重故障后出现的频率问题以及各台机组承受频率扰动的能力，利用配置高频切机策略机组总容量和系统最大外送功率的关系来确定是否增加高频切机轮次，利用系统正常运行时可接受的最大频率确定高频切机首轮频率启动定值，并考虑前序轮高频切机策略，利用暂态频率安全约束和稳态频率不越限的限制条件，求系统外送极限来确定各轮次的高频切机配置量，根据每个电厂只选一台机组原则，在备选机组库中按照机组频率安全裕度从小到大顺序依次选取机组配置高频切机策略。通过以上方式，该方法将承受频率扰动能力差的机组优先配置高频切机策略，实现机网协调，从而可以避免严重故障下机组无序跳机，提高电网抵御严重故障的能力。

具体地说，本发明是采用以下技术方案实现的，包括以下步骤：

1)设定高频切机策略整定边界条件，该边界条件包括以下3个部分：

电网最大外送功率P_max，该值根据电网运行计划进行确定；

备选机组库以及备选机组库中每台机组的可承受频率波动能力，假设备选机组库共有N台备选机组，第i台机组容量为P_i，则备选机组库中各机组的可承受频率波动能力用二元表(f_i,t_i)表示，其中f_i为第i台机组频率偏移，t_i为第i台机组允许持续时间；

系统正常运行时可接受的最大频率f_max、系统严重故障下可承受的频率波动能力以及严重故障下稳态频率约束f_d≤f≤f_g，其中，系统严重故障下可承受的频率波动能力用二元表(f_s,t_s)表示，f_s为系统负荷母线最大频率偏移，t_s为负荷母线允许持续时间，f为系统故障后稳态频率，f_d为稳态频率下限定值，f_g为稳态频率上限定值；

2)设定电力系统高频切频率切机延时定值t_set、每轮控制级差Δf，并令首轮切机定值f₁＝f_max；

3)令切机轮次n为1，进行步骤4)；

4)开始第n轮高频切机配置总量的计算：首先设定考核故障为外送断面全部开断，仿真时考虑前序轮配置的高频切机策略，以(f₁+(n-1)*Δf,t_s)二元表求取系统暂态频率安全裕度η₁，以(f_s,t_s)二元表求取系统暂态频率安全裕度η₂；然后以η₁≥0为约束求取电网外送极限P_max1，以η₂≥0为约束计算电网外送极限P_max2，以稳态频率f≤f_g约束计算电网外送极限P_max3，则第n轮高频切机配置总量P_n＝min{P_max1,P_max2，P_max3}；

5)进行第n轮配置高频切机策略的机组选取：首先计及前序轮高频切机配置策略，基于外送功率为P_n方式，计算外送断面全部开断故障下备选机组库中各台机组的频率安全裕度；然后根据每个电厂只选一台机组的原则，在备选机组库中按照各机组频率安全裕度从小到大顺序依次选取机组，只至被选择机组容量之和P_n1≥P_n；最后在所选取的机组配置切机策略，定值(f_n,t_set)，其中，f_n＝f₁+(n-1)*Δf；

6)将步骤5)中选取的机组在备选机组库中删除，形成新的备选机组库，并计算配置高频切机策略的机组总容量

7)判断切机总量P是否大于等于P_max，如果是则转入步骤8)，否则令切机轮次n＝n+1，转入步骤4)以增加配置轮次；

8)基于系统外送P_max方式，计及前述步骤配置的高频切机策略，仿真分析外送断面全部开断故障下的系统暂态频率安全裕度η、系统稳态频率f以及各机组频率安全裕度；

9)如果系统暂态频率安全裕度η≥0，转入步骤10)，否则删除前序所有配置策略，令首轮切机定值f₁＝f₁-0.1Hz，转入步骤3)重新配置；

10)判断系统稳态频率f是否大于f_g，如果f＞f_g，则在备选机组库中选取步骤8)中计算得到机组频率安全裕度最小的一台机组，追加配置高频切机组策略，定值为(f_n,t_set)，转入步骤8)重新分析，否则进入步骤11)；

11)判断系统稳态频率f是否小于f_d，如果f＜f_d，则在配置第n轮高频切机的机组中退出容量最大的一台机组，并在备选机组库中增加该机组，转入步骤8)重新分析，否则输出结果并结束本方法。

本发明的有益效果如下：本发明依据暂态安全稳定量化信息，综合考虑机组自身安全需求和电网安全需求，得到系统优化的高频切机策略，从而兼顾机组安全和系统安全，实现了机网协调，避免了严重故障下机组无序跳机，提高了电网抵御严重故障的能力，能够为电力系统高频切机优化控制提供有力的量化分析与决策支持。

附图说明

图1为本发明方法的流程图

具体实施方式

下面参照附图对本发明作进一步详细描述。

图1描述了本发明方法的具体步骤，其中步骤一表述的是制定电网高频切机策略的边界条件。该边界条件包括以下3个部分：

(1)电网最大外送功率P_max，该值根据电网运行计划进行确定；

(2)备选机组库以及备选机组库中每台机组的可承受频率波动能力，假设备选机组库共有N台备选机组，第i台机组容量为P_i，则备选机组库中各机组的可承受频率波动能力用二元表(f_i,t_i)表示，其中f_i为第i台机组频率偏移，t_i为第i台机组允许持续时间；

(3)系统正常运行时可接受的最大频率f_max、系统严重故障下可承受的频率波动能力以及严重故障下稳态频率约束f_d≤f≤f_g，其中，系统严重故障下可承受的频率波动能力用二元表(f_s,t_s)表示，f_s为系统负荷母线最大频率偏移，t_s为负荷母线允许持续时间，f为系统故障后稳态频率，f_d为稳态频率下限定值，f_g为稳态频率上限定值。

步骤二表述的是确定首轮高频切机策略定值，包括电力系统高频切频率切机延时定值t_set、每轮控制级差Δf以及首轮切机定值f₁。时间定值t_set通过人为指定，工程上通常取0.2秒，频率定值f₁取系统正常运行时可接受的最大频率f_max。每轮控制级差Δf设置初值通过人工指定，工程上通常取0.2Hz。

步骤三表述的是，令切机轮次n为1，进行步骤4)开始求取第n轮高频切机策略。

步骤四表述的是计算第n轮配置高频切机的总量，通过以下方法进行：首先设定考核故障为外送断面全部开断，仿真时考虑前序轮配置的高频切机策略，以(f₁+(n-1)*Δf,t_s)二元表求取系统暂态频率安全裕度η₁，以(f_s,t_s)二元表求取系统暂态频率安全裕度η₂；然后以η₁≥0为约束求取电网外送极限P_max1，以η₂≥0为约束计算电网外送极限P_max2，以稳态频率f≤f_g约束计算电网外送极限P_max3，则第n轮高频切机配置总量P_n＝min{P_max1,P_max2，P_max3}。其中，频率安全裕度计算量化分析和电力系统外送极限求取已有成熟算法和分析软件，不再赘述。

步骤五表述的是选取第n轮配置高频切机策略的机组，通过以下方法进行：考虑前序轮高频切机配置策略，基于外送功率为P_n方式，计算外送断面全部开断故障下备选机组库中各台机组的频率安全裕度；然后根据每个电厂只选一台机组的原则，在备选机组库中按照各机组频率安全裕度从小到大顺序依次选取机组，只至被选择机组容量之和P_n1≥P_n；最后在所选取的机组配置切机策略，定值(f_n,t_set)，其中，f_n＝f₁+(n-1)*Δf。

步骤六表述的是配置高频切机策略机组总容量的计算，用以识别是否还需增加切机轮次，总容量等于各轮次机组有功功率之和，即对于步骤五中已经选取的机组则将其在备选机组库中删除，形成新的备选机组库。

步骤七表述的是根据配置高频切机策略机组总容量和系统最大外送功率的关系，判断是否还需增加切机轮次，即如果切机总量P小于P_max，则令切机轮次n＝n+1，转入步骤四以增加配置轮次，否则，执行步骤八。

步骤八表述的是校核前述步骤配置的高频切机策略适应性校核，即基于系统外送P_max方式，计及前述步骤配置的高频切机策略，仿真分析外送断面全部开断故障下的系统暂态频率安全裕度η、系统稳态频率f以及各机组频率安全裕度。

步骤九表述的是对前述步骤配置的高频切机策略对暂态安全性进行适应性识别，即若系统频率安全裕度大于等于零，转入步骤十，否则将首轮启动定值减少0.1Hz，转入步骤三重新配置。

步骤十表述的是对采取前述步骤配置的高频切机策略后，对外送断面开断故障下系统稳态频率是否越上限进行识别，即如果越上限，在备选机组库中选取步骤八中计算得到机组频率安全裕度最小的一台机组，追加配置高频切机组策略，定值为(f_n,t_set)，转入步骤八重新分析。否则，转入步骤十一。

步骤十一表述的是对采取前述步骤配置的高频切机策略，进行外送断面开断故障下系统频率是否越频率下限的识别，即如果越下限，在配置第n轮高频切机的机组中退出容量最大的一台机组，并在备选机组库中增加该机组，转入步骤八重新分析。否则输出结果，结束本方法。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本发明的。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。

Claims (1)

1.一种电力系统高频切机策略整定方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)设定高频切机策略整定边界条件，该边界条件包括以下3个部分：

电网最大外送功率P_max，该值根据电网运行计划进行确定；

备选机组库以及备选机组库中每台机组的可承受频率波动能力，假设备选机组库共有N台备选机组，第i台机组容量为P_i，则备选机组库中各机组的可承受频率波动能力用二元表(f_i,t_i)表示，其中f_i为第i台机组频率偏移，t_i为第i台机组允许持续时间；

系统正常运行时可接受的最大频率f_max、系统严重故障下可承受的频率波动能力以及严重故障下稳态频率约束f_d≤f≤f_g，其中，系统严重故障下可承受的频率波动能力用二元表(f_s,t_s)表示，f_s为系统负荷母线最大频率偏移，t_s为负荷母线允许持续时间，f为系统故障后稳态频率，f_d为稳态频率下限定值，f_g为稳态频率上限定值；

2)设定电力系统高频切频率切机延时定值t_set、每轮控制级差Δf，并令首轮切机定值f₁＝f_max；

3)令切机轮次n为1，进行步骤4)；

4)开始第n轮高频切机配置总量的计算：首先设定考核故障为外送断面全部开断，仿真时考虑前序轮配置的高频切机策略，以(f₁+(n-1)*Δf,t_s)二元表求取系统暂态频率安全裕度η₁，以(f_s,t_s)二元表求取系统暂态频率安全裕度η₂；然后以η₁≥0为约束求取电网外送极限P_max1，以η₂≥0为约束计算电网外送极限P_max2，以稳态频率f≤f_g约束计算电网外送极限P_max3，则第n轮高频切机配置总量P_n＝min{P_max1,P_max2，P_max3}；

5)进行第n轮配置高频切机策略的机组选取：首先计及前序轮高频切机配置策略，基于外送功率为P_n方式，计算外送断面全部开断故障下备选机组库中各台机组的频率安全裕度；然后根据每个电厂只选一台机组的原则，在备选机组库中按照各机组频率安全裕度从小到大顺序依次选取机组，直至被选择机组容量之和P_n1≥P_n；最后在所选取的机组配置切机策略，定值(f_n,t_set)，其中，f_n＝f₁+(n-1)*Δf；

6)将步骤5)中选取的机组在备选机组库中删除，形成新的备选机组库，并计算配置高频切机策略的机组总容量P，所述总容量P等于各轮次机组有功功率之和；

7)判断切机总量P是否大于等于P_max，如果是则转入步骤8)，否则令切机轮次n＝n+1，转入步骤4)以增加配置轮次；

8)基于系统外送P_max方式，计及前述步骤配置的高频切机策略，仿真分析外送断面全部开断故障下的系统暂态频率安全裕度η、系统稳态频率f以及各机组频率安全裕度；

9)如果系统暂态频率安全裕度η≥0，转入步骤10)，否则删除前序所有配置策略，令首轮切机定值f₁＝f₁-0.1Hz，转入步骤3)重新配置；

10)判断系统稳态频率f是否大于f_g，如果f＞f_g，则在备选机组库中选取步骤8)中计算得到机组频率安全裕度最小的一台机组，追加配置高频切机组策略，定值为(f_n,t_set)，转入步骤8)重新分析，否则进入步骤11)；

11)判断系统稳态频率f是否小于f_d，如果f＜f_d，则在配置第n轮高频切机的机组中退出容量最大的一台机组，并在备选机组库中增加该机组，转入步骤8)重新分析，否则输出结果并结束本方法。