CN105790287A - 电力系统事故备用容量配置方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电力系统事故备用容量配置方法，包括：根据成本效益法确定系统二次调频备用R₂，以此为基础，仿真确定系统在发生特高压直流双极闭锁故障后的最大稳态频率波动Δf_w,0，若其大于允许限值则以发电侧和负荷侧作为备用源，以成本最低为标准，确定增加的一次调频备用ΔR_1,w，否则ΔR_1,w＝0；然后以R₂和ΔR_1,w为基础，仿真确定系统在发生特高压直流双极闭锁故障后的最大频率波动Δf_h,0，若其大于允许限值则以发电侧和负荷侧作为备用源，以成本最低为标准，确定增加的惯性响应备用ΔR_1,h，否则ΔR_1,h＝0；最终确定考虑大规模直流闭锁故障后频率波动全过程的受电区域最优事故备用容量R。本发明提高了故障后系统的暂态安全水平，从而全面保障系统在故障发生后的安全性。

Description

电力系统事故备用容量配置方法

技术领域

本发明实施例涉及电力系统调度技术领域，尤其涉及一种电力系统事故备用容量配置方法。

背景技术

备用计划的制定是电力系统维持可靠性水平、保证系统安全稳定运行的重要手段之一，而事故备用容量确定方法是其中的主要内容。

在现有技术中，系统事故备用容量的确定一般采取确定性方法，即按照系统内最大机组容量或系统高峰负荷的一定比例(一般为8％～10％)来确定。现行事故备用容量确定方法，从备用总量的角度定义了对事故备用容量的相关要求，即主要从电力系统稳态运行的角度，基于事故备用容量应有能力完全补充系统因故障所引发的发电功率缺失的原则进行定义的，但却忽略了事故发生后的暂态过程。

事故发生后，事故所引起的功率缺额会导致发电功率和负荷功率的不平衡，特别是当发生大规模直流闭锁故障后，系统频率会产生较大幅度的下降，无法保证电力系统的安全稳定运行。

发明内容

本发明实施例提供一种电力系统事故备用容量配置方法，以克服上述技术问题。

本发明电力系统事故备用容量配置方法，包括：

预设区域电网二次调频备用容量、事故容量、负荷水平以及事故后所述区域电网频率变化的暂态过程中的最大频率波动的允许限值和最大稳态频率波动的允许限值，所述二次调频备用容量包括：发电侧二次调频备用容量、发电侧非旋转备用容量以及负荷侧二次调频备用容量；

根据区域电网的负荷水平以及所述发电侧二次调频备用容量确定具有一次频率调节特性的机组开机容量；

构建所述区域电网一次调频仿真系统模型，并采用所述模型根据所述事故容量、所述负荷水平、所述机组开机容量确定故障后所述区域电网的最大稳态频率波动值；

判断最大稳态频率波动是否大于最大稳态频率波动的允许限值，若是，则根据所述二次调频备用容量确定增加的一次调频备用容量，若否，则确定所述增加的一次调频备用容量为0，所述增加的一次调频备用容量包括：发电侧增加的一次调频备用容量和负荷侧增加的一次调频备用容量；

采用所述模型根据所述二次调频备用容量和所述增加的一次调频备用容量确定事故后所述区域电网的最大频率波动值；

判断所述最大频率波动值是否大于最大频率波动的允许限值，若是，则根据所述二次调频备用容量以及所述增加的一次调频备用容量确定增加的惯性响应备用容量，若否，则确定所述增加的惯性响应备用容量为0，所述增加的惯性响应备用容量包括：发电侧增加的惯性响应备用容量和负荷侧增加的惯性响应备用容量；

根据所述二次调频备用容量、所述增加的一次调频备用容量以及所述增加的惯性响应备用容量确定所述区域电网故障后的最优事故备用容量，所述最优事故备用容量包括：发电侧事故备用容量、在T_L调用的负荷侧事故备用容量、负荷侧二次调频备用容量以及发电侧非旋转备用容量。

进一步地，所述构建所述区域电网一次调频仿真系统模型，并采用所述模型根据所述事故容量、所述负荷水平、所述机组开机容量确定故障后所述区域电网的最大稳态频率波动值，包括：

根据区域电网的负荷水平预设负荷的一次频率调节特性系数的标幺值；

根据所述机组开机容量以及系统参数计算仿真模型中参数模块的系统转动惯量以及惯性时间常数，所述系统参数包括：系统单位容量机组的转动惯量和系统的额定角速度；

设定仿真模型中机组模块的调速器频率死区、调速器时间延迟量、机组调差系数、一次调频速率限值以及一次调频幅度限值；

将所述惯性时间常数、负荷的一次频率调节特性系数的标幺值、二次调频备用容量、事故容量、负荷水平、机组开机容量、调速器频率死区、调速器时间延迟量、机组调差系数、一次调频速率限值以及一次调频幅度限值代入仿真系统模型计算得到系统在故障后的最大稳态频率波动值。

进一步地，所述根据所述二次调频备用容量确定增加的一次调频备用容量，包括：

①设置迭代变量i＝1、j＝0，设置进行切负荷操作的最短时间T_L、发电侧增加的一次调频备用容量步长ΔR以及负荷侧增加的一次调频备用容量步长ΔL；

②根据所述迭代变量、所述容量步长确定增加的发电侧增加的一次调频备用容量为ΔR_i＝(i-1)×ΔR；

③根据所述迭代变量、所述容量步长确定增加的负荷侧增加的一次调频备用容量为ΔL_i＝j×ΔL；

④根据所述增加的发电侧增加的一次调频备用容量ΔR_i、所述增加的负荷侧增加的一次调频备用容量ΔL_i以及所述最短时间T_L仿真确定故障后的系统最大稳态频率波动Δf_w,i；

⑤若则j＝j+1，返回③；否则执行⑥；

⑥若此时ΔL_i＝0，则R_i＝ΔR_i+ΔL_i，根据所述增加的发电侧增加的一次调频备用容量ΔR_i和所述增加的负荷侧增加的一次调频备用容量ΔL_i确定备用方案，执行⑦，否则i＝i+1，j＝0，返回②；

⑦根据失负荷概率，计算所述备用方案的成本，选取所述成本最小的备用方案k作为最优备用方案；

⑧根据所述最优备用方案输出增加的一次调频备用容量ΔR_1,w＝R_k，其中，所述发电侧增加的一次调频备用容量R_g,1,w＝ΔR_k，在T_L调用的负荷侧增加的一次调频备用容量R_l,1,w＝ΔL_k；即ΔR_1,w＝R_g,1,w+R_l,1,w。

进一步地，所述根据所述二次调频备用容量和所述增加的一次调频备用容量确定所述增加的惯性响应备用容量，包括：

①设置迭代变量i＝1、j＝0，设置进行切负荷操作的最短时间T_L、确定发电侧增加的惯性响应备用容量步长ΔR以及负荷侧增加的惯性响应备用容量步长ΔL；

②根据所述迭代变量、所述容量步长确定增加的发电侧增加的惯性响应备用容量为ΔR_i＝(i-1)×ΔR；

③根据所述迭代变量、所述容量步长确定增加的负荷侧增加的惯性响应备用容量为ΔL_i＝j×ΔL；

④根据所述增加的发电侧增加的惯性响应备用容量ΔR_i、所述增加的负荷侧增加的惯性响应备用容量ΔL_i以及所述最短时间T_L仿真确定故障后的系统最大频率波动Δf_h,i；

⑤若则j＝j+1，返回③；否则执行⑥；

⑥若ΔL_i＝0，则R_i＝ΔR_i+ΔL_i，根据所述增加的发电侧增加的惯性响应备用容量ΔR_i和所述增加的负荷侧增加的惯性响应备用容量ΔL_i确定备用方案，执行⑦，否则i＝i+1，j＝0，返回②；

⑦根据失负荷概率，计算所述备用方案的成本，选取所述成本最小的备用方案k作为最优备用方案；

⑧根据所述最优备用方案输出增加的惯性响应备用容量ΔR_1,h＝R_k，其中，所述发电侧增加的惯性响应备用容量R_g,1,h＝ΔR_k，在T_L调用的负荷侧增加的惯性响应备用容量R_l,1,h＝ΔL_k；即ΔR_1,h＝R_g,1,h+R_l,1,h。

进一步地，所述根据所述二次调频备用容量R₂、所述增加的一次调频备用容量ΔR_1,w以及所述增加的惯性响应备用容量ΔR_1,h，确定所述区域电网故障后的最优事故备用容量R，包括：

①发电侧事故备用容量R_g＝R_g,1,h+R_g,1,w+R_g,2；

②在T_L调用的负荷侧事故备用容量

③负荷侧二次调频备用容量R_l,2；

④发电侧非旋转备用容量

⑤区域电网故障后考虑频率波动全过程暂态安全性的最优事故备用容量其中，所述最优事故备用容量R包括：发电侧事故备用容量R_g、在T_L调用的负荷侧事故备用容量负荷侧二次调频备用容量R_l,2以及发电侧非旋转备用容量

本发明提高了故障后系统频率的暂态安全水平，从而全面保障系统在故障发生后的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明电力系统事故备用容量配置方法流程图；

图2为本发明一次调频仿真系统模型示意图；

图3为本发明故障后系统频率变化曲线示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明电力系统事故备用容量配置方法流程图，如图1所示，本实施例方法，包括：

步骤101、预设区域电网二次调频备用容量R₂、事故容量、负荷水平以及事故后所述区域电网频率变化的暂态过程中的最大频率波动的允许限值和最大稳态频率波动的允许限值所述二次调频备用容量R₂包括发电侧二次调频备用容量R_g,2、发电侧非旋转备用容量以及负荷侧二次调频备用容量R_l,2；

步骤102、根据区域电网的负荷水平以及所述发电侧二次调频备用容量R_g,2确定具有一次频率调节特性的机组开机容量P_G；

步骤103、构建所述区域电网一次调频仿真系统模型，并采用所述模型根据所述事故容量、所述负荷水平、所述机组开机容量确定故障后所述区域电网的最大稳态频率波动值；

具体来说，①搭建区域电网一次调频仿真系统模型；

②基于区域电网在研究时段的负荷水平P_L，确定负荷的一次频率调节特性系数的标幺值；

③计算确定仿真模型中系统参数模块的转动惯量J以及惯性时间常数T_J等相关参量：

J＝P_G×J^*(1)

$T_J=\frac{J\×{\mathrm{\Ω}}_N^2}{S_B}---\left(2\right)$

其中J^*为单位容量机组的转动惯量，可由实测机组数据计算获得；Ω_N为系统的额定角速度，S_B为系统的基准容量，取S_B＝P_L；

④设定仿真模型中机组模块的调速器频率死区、调速器时间延迟量、机组调差系数、一次调频速率限值以及一次调频幅度限值；

⑤将所述惯性时间常数、负荷的一次频率调节特性系数的标幺值、二次调频备用容量、事故容量、负荷水平、机组开机容量、调速器频率死区、调速器时间延迟量、机组调差系数、一次调频速率限值以及一次调频幅度限值代入仿真系统模型计算得到系统在故障后的最大稳态频率波动值Δf_w,0。

步骤104、判断最大稳态频率波动是否大于最大稳态频率波动的允许限值若是，则根据所述二次调频备用容量R₂确定增加的一次调频备用容量ΔR_1,w，若否，则确定所述增加的一次调频备用容量ΔR_1,w为0，所述增加的一次调频备用容量ΔR_1,w包括：发电侧增加的一次调频备用容量R_g,1,w和负荷侧增加的一次调频备用容量R_l,1,w；

其中，根据二次调频备用容量确定增加的一次调频备用容量，具体为：

①设置迭代变量i＝1、j＝0，设置进行切负荷操作的最短时间T_L、发电侧增加的一次调频备用容量步长ΔR以及负荷侧增加的一次调频备用容量步长ΔL；

②根据所述迭代变量、所述容量步长确定增加的发电侧增加的一次调频备用容量为ΔR_i＝(i-1)×ΔR；

③根据所述迭代变量、所述容量步长确定增加的负荷侧增加的一次调频备用容量为ΔL_i＝j×ΔL；

④根据所述增加的发电侧增加的一次调频备用容量ΔR_i、所述增加的负荷侧增加的一次调频备用容量ΔL_i以及所述最短时间T_L仿真确定故障后的系统最大稳态频率波动Δf_w,i，计算此时系统的转动惯量J_ΔRi和惯性时间常数T_J,ΔRi：

P_G＝P_G+ΔR(3)

$J_{{\mathrm{\ΔR}}_i}=P_G\×J^{*}---\left(4\right)$

$T_{J,{\mathrm{\ΔR}}_i}=\frac{J_{{\mathrm{\ΔR}}_i}\×{\mathrm{\Ω}}_N^2}{S_B}---\left(5\right)$

其中J^*为单位容量机组的转动惯量，可由实测机组数据计算获得；Ω_N为系统的额定角速度，S_B为系统的基准容量，取S_B＝P_L；

仿真确定系统在故障后的最大稳态频率波动Δf_w,i；

⑤若则j＝j+1，返回③；否则执行⑥；

⑥若此时ΔL_i＝0，则R_i＝ΔR_i+ΔL_i，根据所述增加的发电侧增加的一次调频备用容量ΔR_i和所述增加的负荷侧增加的一次调频备用容量ΔL_i确定备用方案，执行⑦，否则i＝i+1，j＝0，返回②；

⑦根据失负荷概率，计算所述备用方案的成本，选取所述成本最小的备用方案k作为最优备用方案；计算备用方案的成本为现有技术，此处不再赘述。

⑧根据所述最优备用方案输出增加的一次调频备用容量ΔR_1,w＝R_k，其中，所述发电侧增加的一次调频备用容量R_g,1,w＝ΔR_k，在T_L调用的负荷侧增加的一次调频备用容量R_l,1,w＝ΔL_k；即ΔR_1,w＝R_g,1,w+R_l,1,w。

步骤105、采用所述模型根据所述二次调频备用容量R₂和所述增加的一次调频备用容量ΔR_1,w确定事故后所述区域电网的最大频率波动值；

步骤106、判断所述最大频率波动值是否大于最大频率波动的允许限值若是，则根据所述二次调频备用容量R₂以及所述增加的一次调频备用容量ΔR_1,w确定增加的惯性响应备用容量ΔR_1,h，若否，则确定所述增加的惯性响应备用容量ΔR_1,h为0，所述增加的惯性响应备用容量ΔR_1,h包括：发电侧增加的惯性响应备用容量R_g,1,h和负荷侧增加的惯性响应备用容量R_l,1,h；

具体来说，①设置迭代变量i＝1、j＝0，设置进行切负荷操作的最短时间T_L、确定发电侧增加的惯性响应备用容量步长ΔR以及负荷侧增加的惯性响应备用容量步长ΔL；

②根据所述迭代变量、所述容量步长确定增加的发电侧增加的惯性响应备用容量为ΔR_i＝(i-1)×ΔR；

③根据所述迭代变量、所述容量步长确定增加的负荷侧增加的惯性响应备用容量为ΔL_i＝j×ΔL；

④根据所述增加的发电侧增加的惯性响应备用容量ΔR_i、所述增加的负荷侧增加的惯性响应备用容量ΔL_i以及所述最短时间T_L仿真确定故障后的系统最大频率波动Δf_h,i，计算此时系统的转动惯量J_ΔRi和惯性时间常数T_J,ΔRi：

P_G＝P_G+ΔR(6)

$J_{{\mathrm{\ΔR}}_i}=P_G\×J^{*}---\left(7\right)$

$T_{J,{\mathrm{\ΔR}}_i}=\frac{J_{{\mathrm{\ΔR}}_i}\×{\mathrm{\Ω}}_N^2}{S_B}---\left(8\right)$

其中J*为单位容量机组的转动惯量，可由实测机组数据计算获得；Ω_N为系统的额定角速度，S_B为系统的基准容量，取S_B＝P_L；

⑤若则j＝j+1，返回③；否则执行⑥；

⑥若ΔL_i＝0，则R_i＝ΔR_i+ΔL_i，根据所述增加的发电侧增加的惯性响应备用容量ΔR_i和所述增加的负荷侧增加的惯性响应备用容量ΔL_i确定备用方案，执行⑦，否则i＝i+1，j＝0，返回②；

⑦根据失负荷概率，计算所述备用方案的成本，选取所述成本最小的备用方案k作为最优备用方案，计算备用方案的成本为现有技术，此处不再赘述；

⑧根据所述最优备用方案输出增加的惯性响应备用容量ΔR_1,h＝R_k，其中，所述发电侧增加的惯性响应备用容量R_g,1,h＝ΔR_k，在T_L调用的负荷侧增加的惯性响应备用容量R_l,1,h＝ΔL_k；即ΔR_1,h＝R_g,1,h+R_l,1,h。

步骤107、根据所述二次调频备用容量R₂、所述增加的一次调频备用容量ΔR_1,w以及所述增加的惯性响应备用容量ΔR_1,h确定所述区域电网故障后的最优事故备用容量R，所述最优事故备用容量包括：发电侧事故备用容量、在T_L调用的负荷侧事故备用容量、负荷侧二次调频备用容量以及发电侧非旋转备用容量。

具体来说，①发电侧事故备用容量R_g＝R_g,1,h+R_g,1,w+R_g,2；

②在T_L调用的负荷侧事故备用容量

③负荷侧二次调频备用容量R_l,2；

④发电侧非旋转备用容量

⑤区域电网故障后考虑频率波动全过程暂态安全性的最优事故备用容量其中，所述最优事故备用容量R包括：发电侧事故备用容量R_g、在T_L调用的负荷侧事故备用容量负荷侧二次调频备用容量R_l,2以及发电侧非旋转备用容量

举例说明，某时段内区域电网负荷水平P_L＝200000MW；火电开机容量约占85.4％，其中600MW及以上机组的开机容量占火电开机机组的58.4％；水电开机容量约占10.1％；核电开机容量约占3.0％；其它新能源机组开机容量约占1.5％；系统额定频率f_n＝50Hz。本发明的计算流程为：

(1)确定参考事件容量，即选取区域电网内最大容量特高压双极闭锁作为参考事件，确定其容量为ΔP_max；

以10000MW作为区域电网内最大特高压容量，即：

ΔP_max＝10000MW(9)

(2)针对所研究时段，基于成本效益法，确定区域电网二次调频备用容量R₂，包括发电侧二次调频备用容量R_g,2、发电侧非旋转备用容量以及负荷侧二次调频备用容量R_l,2；

在研究时段内，基于成本效益法确定的最优旋转备用容量约等于特高压直流单极闭锁容量和一台主流机组的故障容量之和，则取R_g,2＝6000MW，以上为现有技术，不再赘述。

另取发电侧非旋转备用容量负荷侧二次调频备用容量R_l,2＝2000MW，则

(3)基于区域电网在所研究时段的负荷水平P_L以及R_g,2，确定具有一次频率调节特性的机组开机容量P_G；

由于核电及新能源机组不具备一次调频特性，则具有一次频率调节特性的机组开机容量：

P_G＝0.955×P_L+R_g,2＝197000MW(10)

设其中600MW及以上火电机组为再热汽轮机组，其开机容量：

P_G1＝(0.854×P_L+R_g,2)×0.584＝103251.2MW(11)

设其中600MW以下火电机组为非再热汽轮机组，其开机容量：

P_G2＝(0.854×P_L+R_g,2)×0.416＝73548.8MW(12)

水电机组容量：

P_G3＝0.101×P_L＝20200MW(13)

(4)确定暂态安全性指标，基于国内现行相关标准，确定事故后区域电网频率变化的暂态过程中的最大频率波动和最大稳态频率波动的允许限值和

查阅相关文献资料，确定暂态安全性指标：

$\mathrm{\Δ}\stackrel{\‾}{f_h}=0.5Hz---\left(14\right)$

$\mathrm{\Δ}\stackrel{\‾}{f_w}=0.2Hz---\left(15\right)$

(5)搭建区域电网一次调频仿真系统模型，基于参考事件容量ΔP_max以及区域电网在研究时段的负荷水平P_L，仿真确定系统在故障后的最大稳态频率波动Δf_w,0；

搭建一次调频仿真系统模型如图2所示：由实测数据计算可得，研究时段内该区域电网负荷的一次频率调节特性系数的标幺值

单位容量机组的转动惯量由660MW机组的实测转动惯量数据计算可得J*＝0.1024×10^-3s³，则由如下公式可计算系统惯性时间常数T_J：

J＝P_G×J^*(16)

$T_J=\frac{J\×{\mathrm{\Ω}}_N^2}{S_B}---\left(17\right)$

其中S_B＝P_L，则T_J＝11.95959127s；

依据所研究区域的发电厂并网运行管理实施细则对机组一次调频的基本技术要求及相关文献资料，确定仿真模型中机组模块的相关参量如下：

机组调速器频率死区：火电机组为±0.033Hz；水电机组为±0.05Hz。

调速器时间延迟量：由文献资料可知，一次调频执行机构开始动作，一般在5s内可以起作用。此处设置调速器时间延迟量为3s。

机组调差系数：火电机组的调差系数一般为4％～6％，此处取5％；水电机组的调差系数不大于4％，此处取3％；

一次调频幅度限值：所有机组的一次调频最大负荷限幅为机组额定有功出力的±6％；

一次调频速率限制：依据所有机组一次调频的负荷调整幅度应在10s内达到理论计算的一次调频的最大负荷调整幅度的100％设定。

则可以仿真确定系统在故障后的最大稳态频率波动Δf_w,0，此时系统相关数据如表1所示：

表1

则Δf_w,0＝0.1119Hz。

故障后系统频率变化曲线如图3所示：

(6)若则现有R_g,2可使系统故障后的最大稳态频率波动满足暂态安全性指标的要求，增加的一次调频备用容量ΔR_1,w＝0，进入(8)；

由于此时则现有R_g,2可使系统故障后的最大稳态频率波动满足暂态安全性指标的要求，ΔR_1,w＝0，进入(8)。

(8)在现有R₂和ΔR_1,w下，仿真确定系统在故障后的最大频率波动Δf_h,0；

由(5)知，此时系统在故障后的最大频率波动Δf_h,0＝0.7387Hz。

(10)若则增加备用容量，确定增加的惯性响应备用ΔR_1,h(包括发电侧增加的惯性响应备用容量R_g,1,h以及负荷侧增加的惯性响应备用容量R_l,1,h)，从而使系统故障后的最大频率波动满足暂态安全性指标的要求；

由于此时则增加备用容量。

经查阅相关文献资料可知，系统在故障后可以进行切负荷操作的时间约为T_L＝0.15s。

考虑简化成本计算模型。

根据某区域并网发电侧辅助服务管理办法的规定，火电机组旋转备用贡献量为电力调度机构指定的备用容量(以实际备用容量的权重计算指定备用容量)和提供备用时间的乘积，其中提供备用时间仅限定于高峰时段。即电网以容量电价的形式对火电进行补偿，补偿的标准为20元/MWh，补偿的时间长度为高峰时段时间长度T_p。

火电备用成本计算只考虑火电的容量电价，而不考虑火电的电量电价，则火电旋转备用成本模型：

${\mathrm{\ΔC}}_{{\mathrm{\ΔR}}_i}=20\×{\mathrm{\ΔR}}_i\×T_P---\left(18\right)$

其中，高峰时间长度T_p＝5h。

本算例仅考虑单一故障情况，因此系统增加备用前的失负荷概率LOLP应等于参考事件故障概率，即特高压直流双极闭锁概率，此处取LOLP＝0.0011，则负荷侧备用成本模型：

${\mathrm{\ΔC}}_{{\mathrm{\ΔL}}_i}=LOLP\×{\mathrm{VOLL}}_{T_L}\×{\mathrm{\ΔL}}_i\×T_{{\mathrm{\ΔL}}_i}---\left(19\right)$

其中，取系统在故障后T_L切除负荷的失负荷价值 考虑到二次调频备用在故障发生后10min内可完全调出，故负荷中断时长

总备用成本：

${\mathrm{\ΔC}}_{R_i}={\mathrm{\ΔC}}_{{\mathrm{\ΔR}}_i}+{\mathrm{\ΔC}}_{{\mathrm{\ΔL}}_i}---\left(20\right)$

取ΔR＝2000MW，ΔL＝5MW，表2为仿真确定的备用方案，部分示例如下：

表2

由于方案1成本最小，则选取其作为增加的惯性响应备用的配置方案，即：R_g,1,h＝0MW，在T_L调用的负荷侧增加的惯性响应备用容量R_l,1,h＝2910MW，ΔR_1,h＝R_g,1,h+R_l,1,h＝2910MW。

(11)输出区域电网故障后考虑频率波动全过程暂态安全性的最优事故备用容量R及其备用源配置情况。

①发电侧事故备用容量R_g＝R_g,1,h+R_g,1,w+R_g,2＝6000MW；

②在T_L调用的负荷侧事故备用容量

③负荷侧二次调频备用容量R_l,2＝2000MW；

④发电侧非旋转备用容量

⑤区域电网故障后考虑频率波动全过程暂态安全性的最优事故备用容量

本发明提高了故障后系统频率的暂态安全水平，从而全面保障系统在故障发生后的安全性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种电力系统事故备用容量配置方法，其特征在于，包括：

预设区域电网二次调频备用容量、事故容量、负荷水平以及事故后所述区域电网频率变化的暂态过程中的最大频率波动的允许限值和最大稳态频率波动的允许限值，所述二次调频备用容量包括：发电侧二次调频备用容量、发电侧非旋转备用容量以及负荷侧二次调频备用容量；

根据区域电网的负荷水平以及所述发电侧二次调频备用容量确定具有一次频率调节特性的机组开机容量；

构建所述区域电网一次调频仿真系统模型，并采用所述模型根据所述事故容量、所述负荷水平、所述机组开机容量确定故障后所述区域电网的最大稳态频率波动值；

判断最大稳态频率波动是否大于最大稳态频率波动的允许限值，若是，则根据所述二次调频备用容量确定增加的一次调频备用容量，若否，则确定所述增加的一次调频备用容量为0，所述增加的一次调频备用容量包括：发电侧增加的一次调频备用容量和负荷侧增加的一次调频备用容量；

采用所述模型根据所述二次调频备用容量和所述增加的一次调频备用容量确定事故后所述区域电网的最大频率波动值；

判断所述最大频率波动值是否大于最大频率波动的允许限值，若是，则根据所述二次调频备用容量以及所述增加的一次调频备用容量确定增加的惯性响应备用容量，若否，则确定所述增加的惯性响应备用容量为0，所述增加的惯性响应备用容量包括：发电侧增加的惯性响应备用容量和负荷侧增加的惯性响应备用容量；

根据所述二次调频备用容量、所述增加的一次调频备用容量以及所述增加的惯性响应备用容量确定所述区域电网故障后的最优事故备用容量，所述最优事故备用容量包括：发电侧事故备用容量、在T_L调用的负荷侧事故备用容量、负荷侧二次调频备用容量以及发电侧非旋转备用容量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述构建所述区域电网一次调频仿真系统模型，并采用所述模型根据所述事故容量、所述负荷水平、所述机组开机容量确定故障后所述区域电网的最大稳态频率波动值，包括：

根据区域电网的负荷水平预设负荷的一次频率调节特性系数的标幺值；

根据所述机组开机容量以及系统参数计算仿真模型中参数模块的系统转动惯量以及惯性时间常数，所述系统参数包括：系统单位容量机组的转动惯量和系统的额定角速度；

设定仿真模型中机组模块的调速器频率死区、调速器时间延迟量、机组调差系数、一次调频速率限值以及一次调频幅度限值；

将所述惯性时间常数、负荷的一次频率调节特性系数的标幺值、二次调频备用容量、事故容量、负荷水平、机组开机容量、调速器频率死区、调速器时间延迟量、机组调差系数、一次调频速率限值以及一次调频幅度限值代入仿真系统模型计算得到系统在故障后的最大稳态频率波动值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述二次调频备用容量确定增加的一次调频备用容量，包括：

①设置迭代变量i＝1、j＝0，设置进行切负荷操作的最短时间T_L、发电侧增加的一次调频备用容量步长ΔR以及负荷侧增加的一次调频备用容量步长ΔL；

②根据所述迭代变量、所述容量步长确定增加的发电侧增加的一次调频备用容量为ΔR_i＝(i-1)×ΔR；

③根据所述迭代变量、所述容量步长确定增加的负荷侧增加的一次调频备用容量为ΔL_i＝j×ΔL；

④根据所述增加的发电侧增加的一次调频备用容量ΔR_i、所述增加的负荷侧增加的一次调频备用容量ΔL_i以及所述最短时间T_L仿真确定故障后的系统最大稳态频率波动Δf_w,i；

⑤若则j＝j+1，返回③；否则执行⑥；

⑥若此时ΔL_i＝0，则R_i＝ΔR_i+ΔL_i，根据所述增加的发电侧增加的一次调频备用容量ΔR_i和所述增加的负荷侧增加的一次调频备用容量ΔL_i确定备用方案，执行⑦，否则i＝i+1，j＝0，返回②；

⑦根据失负荷概率，计算所述备用方案的成本，选取所述成本最小的备用方案k作为最优备用方案；

⑧根据所述最优备用方案输出增加的一次调频备用容量ΔR_1,w＝R_k，其中，所述发电侧增加的一次调频备用容量R_g,1,w＝ΔR_k，在T_L调用的负荷侧增加的一次调频备用容量R_l,1,w＝ΔL_k；即ΔR_1,w＝R_g,1,w+R_l,1,w。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述二次调频备用容量和所述增加的一次调频备用容量确定所述增加的惯性响应备用容量，包括：

①设置迭代变量i＝1、j＝0，设置进行切负荷操作的最短时间T_L、确定发电侧增加的惯性响应备用容量步长ΔR以及负荷侧增加的惯性响应备用容量步长ΔL；

②根据所述迭代变量、所述容量步长确定增加的发电侧增加的惯性响应备用容量为ΔR_i＝(i-1)×ΔR；

③根据所述迭代变量、所述容量步长确定增加的负荷侧增加的惯性响应备用容量为ΔL_i＝j×ΔL；

④根据所述增加的发电侧增加的惯性响应备用容量ΔR_i、所述增加的负荷侧增加的惯性响应备用容量ΔL_i以及所述最短时间T_L仿真确定故障后的系统最大频率波动Δf_h,i；

⑤若则j＝j+1，返回③；否则执行⑥；

⑥若ΔL_i＝0，则R_i＝ΔR_i+ΔL_i，根据所述增加的发电侧增加的惯性响应备用容量ΔR_i和所述增加的负荷侧增加的惯性响应备用容量ΔL_i确定备用方案，执行⑦，否则i＝i+1，j＝0，返回②；

⑦根据失负荷概率，计算所述备用方案的成本，选取所述成本最小的备用方案k作为最优备用方案；

⑧根据所述最优备用方案输出增加的惯性响应备用容量ΔR_1,h＝R_k，其中，所述发电侧增加的惯性响应备用容量R_g,1,h＝ΔR_k，在T_L调用的负荷侧增加的惯性响应备用容量R_l,1,h＝ΔL_k；即ΔR_1,h＝R_g,1,h+R_l,1,h。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述二次调频备用容量、所述增加的一次调频备用容量以及所述增加的惯性响应备用容量，确定所述区域电网故障后的最优事故备用容量，包括：

①发电侧事故备用容量R_g＝R_g,1,h+R_g,1,w+R_g,2；

②在T_L调用的负荷侧事故备用容量

③负荷侧二次调频备用容量R_l,2；

④发电侧非旋转备用容量R_g*,2；

⑤区域电网故障后考虑频率波动全过程暂态安全性的最优事故备用容量其中，所述最优事故备用容量R包括：发电侧事故备用容量R_g、在T_L调用的负荷侧事故备用容量负荷侧二次调频备用容量R_l,2以及发电侧非旋转备用容量R_g*,2。