CN106655283A - 一种针对孤网类型电网的频率仿真方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种针对孤网类型电网的频率仿真方法，包含：以最大频率积分次数为基值，计算得到频率积分时段；对每个频率积分时段的孤岛加速功率，频率变化以及发电机出力变化进行仿真计算；根据上述得到的频率变化以及频率积分时段数据结果，仿真孤岛型电网依照频率判据切负荷；根据仿真的频率曲线判断，如果孤岛频率失稳，依照死岛处理；频率仿真结束后，依照这个频率积分时段得到的孤岛电网的机组出力、负荷，进行电力系统潮流仿真，最终确定各电气量。本发明考虑了解列后的孤岛型电网在短时间内也能独立运行、自动装置的投切等因素，使孤岛型电网仿真的潮流计算更准确。

Description

一种针对孤网类型电网的频率仿真方法

技术领域

本发明涉及电力系统与仿真技术领域，特别涉及一种针对孤网类型电网的频率仿真方法。

背景技术

随着电力系统的日益复杂，仿真系统的正确性格外重要。孤岛型电网指由多组小型发电系统相互联合构建的局域性电网，其发电系统及负荷构成一个可自力运行的孤网系统。现有的对于孤岛型电网的仿真方式是，只要发电负荷差值大于某个限额，一概认为是死岛，不会做进一步的深究。现如今由于能源紧缺，迫使人们快速发展分布式新能源，使得较多的孤岛型电网在短时间内也能独立运行；为了响应建设安全电网的号召，对于快速准确切除故障的要求越来越高，使孤岛型电网的频率也得到稳定。然而现有的孤岛电网频率仿真方法无法模拟自动装置的开断，继而无法准确得到频率的仿真结果，这样会大大影响孤岛型电网的潮流计算。

发明内容

本发明的目的是提供一种针对孤网类型电网的频率仿真方法，考虑了解列后的孤岛型电网在短时间内也能独立运行、自动装置的投切等因素，使孤岛型电网仿真的潮流计算更准确。

为了实现以上目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种针对孤网类型电网的频率仿真方法，其特点是，包含如下步骤：

S1，以最大频率积分次数为基值，计算得到频率积分时段T_p：

T_p＝T_c/N_s

其中：N_s为最大频率积分次数，T_c为一个仿真周期；

S2，对每个频率积分时段的孤岛加速功率P_a，频率变化△f_s以及发电机出力变化△P_j进行仿真计算；

S3，根据上述得到的频率变化以及频率积分时段，仿真孤岛型电网依照频率判据切负荷；

S4，根据仿真的频率曲线判断，如果孤岛频率失稳，依照死岛处理；

S5，频率仿真结束后，依照这个频率积分时段得到的孤岛电网的机组出力、负荷，进行电力系统潮流仿真，最终确定各电气量。

所述的步骤S2具体包含：

S2.1，计算解列后每个孤岛的慣性时间常数T_sum：

T_sum＝Σ_i∈GT_i

其中：G为孤岛中所有机组，T_i为第i台机组的慣性时间常数；

S2.2，计算解列后每个孤岛的负荷频率特性系数D_s、功频特性系数K_s、慣性时间常数T_s：

K_s＝1/D_s

T_s＝T_sum/D_s

其中：D为孤岛中所有的系统负荷，D_i为第i个负荷的频率特性系数，W_i为负荷的实际值，Δf_s＝f_s-f_b为孤岛电网实际频率f_s与孤岛电网额度频率f_b的差值；

S2.3计算解列后每个孤岛的加速频率P_a：

P_a＝∑_i∈G(W_iG)-∑_i∈D(W_iD)-Σ_i∈L(W_il)

其中，D为孤岛中所有的线路和绕组，W_iG为第i台机组的实际出力，W_iD为第i个负荷的实际值，W_il为这个孤岛电网第i条线路或第i个绕组的损耗；

S2.4，根据步骤S2.3可以得到加速频率P_a，计算解列后每个孤岛的频率变化Δf_s、每台机组出力的变化ΔP_iG：

f_s＝f_b+Δf_s

W_iG′＝W_iG+ΔP_j

其中：K_j为第j台机组的功频特性系数，f_s为孤岛电网实际频率；

S2.5，将机组实际出力W_iG′代入步骤S2.3得到下一个频率积分时段的加速频率P_a，再将P_a代入步骤S2.4得到下一个频率积分时段的孤岛电网仿真频率f_s。

所述步骤S3具体包含：

S3.1，当实际仿真频率f_s＝f_b+Δf_s小于低额定值f_dz时，频率判据成立，判据延时T_ys＝T_ys+T_p；当实际仿真频率f_s＝f_b+Δf_s大于等于低额定值f_dz时，频率判据不成立，判据延时T_ys＝0；

S3.2，当判据延时T_ys小于时延定值T_dz时，在这个频率积分时段自动装置不动作；当判据延时T_ys大于时延定值T_dz时，在这个频率积分时段自动装置动作，切除部分负荷，得到机组的实际出力，用来计算下一个频率积分时段的加速频率P_a；

S3.3，当判据延时T_ys大于时延定值T_dz时，在这个频率积分时段自动装置动作，切除部分负荷，得到机组的实际出力，用来计算下一个频率积分时段的加速频率P_a。

所述的步骤S4中根据仿真的频率曲线判断，如果仿真频率f_s小于0.8倍的基准频率f_b，则孤岛频率失稳，依照死岛处理，频率仿真结束；如果频率积分次数小于最大频率积分次数N_s，回到步骤S2继续进行仿真计算；如果频率积分次数大于最大频率积分次数N_s，继续进行步骤S5。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

考虑了解列后的孤岛型电网在短时间内也能独立运行、自动装置的投切等因素，使孤岛型电网仿真的潮流计算更准确。

附图说明

图1为本发明一种针对孤网类型电网的频率仿真方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。

如图1所示，一种针对孤网类型电网的频率仿真方法，其特点是，包含如下步骤：

S1，以最大频率积分次数为基值，计算得到频率积分时段T_p：

T_p＝T_c/N_s

其中：N_s为最大频率积分次数，T_c为一个仿真周期；

S2，对每个频率积分时段的孤岛加速功率P_a，频率变化△f_s以及发电机出力变化△P_j进行仿真计算；

S3，根据上述得到的频率变化△f_s以及频率积分时段T_p，仿真孤岛型电网依照频率判据切负荷；

S4，根据仿真的频率曲线判断，如果孤岛频率失稳，依照死岛处理；

S5，频率仿真结束后，依照这个频率积分时段得到的孤岛电网的机组出力、负荷，进行电力系统潮流仿真，最终确定各电气量。

所述的步骤S2具体包含：

S2.1，计算解列后每个孤岛的慣性时间常数T_sum：

T_sum＝∑_i∈GT_i

其中：G为孤岛中所有机组，T_i为第i台机组的慣性时间常数；

S2.2，计算解列后每个孤岛的负荷频率特性系数D_s、功频特性系数K_s、慣性时间常数T_s：

K_s＝1/D_s

T_s＝T_sum/D_s

其中：D为孤岛中所有的系统负荷，D_i为第i个负荷的频率特性系数，W_i为负荷的实际值(可以由潮流中得到)，Δf_s＝f_s-f_b为孤岛电网实际频率f_s(一般为50赫兹)与孤岛电网额度频率f_b的差值(其中f_s可以由潮流中得到)；

S2.3计算解列后每个孤岛的加速频率P_a：

P_a＝∑_i∈G(W_iG)-Σ_i∈D(W_iD)-Σ_i∈L(W_il)

其中，D为孤岛中所有的线路和绕组，W_iG为第i台机组的实际出力，W_iD为第i个负荷的实际值(可以由潮流中得到)，W_il为这个孤岛电网第i条线路或第i个绕组的损耗(可以由潮流中得到)；

S2.4，根据步骤S2.3可以得到加速频率P_a，计算解列后每个孤岛的频率变化Δf_s、每台机组出力的变化ΔP_iG：

f_s＝f_b+Δf_s

W_iG′＝W_iG+ΔP_j

其中：K_j为第j台机组的功频特性系数(可以由发动机额度参数中得到)，f_s为孤岛电网实际频率；

S2.5，将机组实际出力W_iG′代入步骤S2.3得到下一个频率积分时段的加速频率P_a，再将P_a代入步骤S2.4得到下一个频率积分时段的孤岛电网仿真频率f_s。

所述步骤S3具体包含：

S3.1，当实际仿真频率f_s＝f_b+Δf_s小于低额定值f_dz时，频率判据成立，判据延时T_ys＝T_ys+T_p；当实际仿真频率f_s＝f_b+Δf_s大于等于低额定值f_dz时，频率判据不成立，判据延时T_ys＝0；

S3.2，当判据延时T_ys小于时延定值T_dz时，在这个频率积分时段自动装置不动作；当判据延时T_ys大于时延定值T_dz时，在这个频率积分时段自动装置动作，切除部分负荷，得到机组的实际出力，用来计算下一个频率积分时段的加速频率P_a。

S3.3，当判据延时T_ys大于时延定值T_dz时，在这个频率积分时段自动装置动作，切除部分负荷，得到机组的实际出力，用来计算下一个频率积分时段的加速频率P_a。

在具体实施例中，所述的步骤S4中根据仿真的频率曲线判断，如果仿真频率f_s小于0.8倍的基准频率f_b，则孤岛频率失稳，依照死岛处理，频率仿真结束；如果频率积分次数小于最大频率积分次数N_s，回到步骤S2继续进行仿真计算；如果频率积分次数大于最大频率积分次数N_s，继续进行步骤S5。

综上所述，本发明一种针对孤网类型电网的频率仿真方法，考虑了解列后的孤岛型电网在短时间内也能独立运行、自动装置的投切等因素，使孤岛型电网仿真的潮流计算更准确。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (4)

1.一种针对孤网类型电网的频率仿真方法，其特征在于，包含如下步骤：

S1，以最大频率积分次数为基值，计算得到频率积分时段T_p：

T_p＝T_c/N_s

其中：N_s为最大频率积分次数，T_c为一个仿真周期；

S2，对每个频率积分时段的孤岛加速功率P_a，频率变化△f_s以及发电机出力变化△P_j进行仿真计算；

S3，根据上述得到的频率变化△f_s以及频率积分时段T_p，仿真孤岛型电网依照频率判据切负荷；

S4，根据仿真的频率曲线判断，如果孤岛频率失稳，依照死岛处理；

S5，频率仿真结束后，依照这个频率积分时段得到的孤岛电网的机组出力、负荷，进行电力系统潮流仿真，最终确定各电气量。

2.如权利要求1所述的针对孤网类型电网的频率仿真方法，其特征在于，所述的步骤S2具体包含：

S2.1，计算解列后每个孤岛的慣性时间常数T_sum：

T_sum＝∑_i∈GT_i

其中：G为孤岛中所有机组，T_i为第i台机组的慣性时间常数；

S2.2，计算解列后每个孤岛的负荷频率特性系数D_s、功频特性系数K_s、慣性时间常数T_s：

$D_s=\frac{{\Σ}_{i\∈D}(D_i*W_i)}{1+D_i*{\mathrm{\Δf}}_s}$

K_s＝1/D_s

T_s＝T_sum/D_s

其中：D为孤岛中所有的系统负荷，D_i为第i个负荷的频率特性系数，W_i为负荷的实际值，Δf_s＝f_s-f_b为孤岛电网实际频率f_s与孤岛电网额度频率f_b的差值；

S2.3计算解列后每个孤岛的加速频率P_a：

P_a＝Σ_i∈G(W_iG)-Σ_i∈D(W_iD)-Σ_i∈L(W_il)

其中，D为孤岛中所有的线路和绕组，W_iG为第i台机组的实际出力，W_iD为第i个负荷的实际值，W_il为这个孤岛电网第i条线路或第i个绕组的损耗；

S2.4，根据步骤S2.3可以得到加速频率P_a，计算解列后每个孤岛的频率变化Δf_s、每台机组出力的变化ΔP_iG：

${\mathrm{\Δf}}_s=\frac{K_s}{1+T_s*T_p}{P}_a$

${\mathrm{\ΔP}}_j=-\frac{K_j}{1+T_j*T_p}{\mathrm{\Δf}}_s$

f_s＝f_b+Δf_s

W_iG′＝W_iG+ΔP_j

其中：K_j为第j台机组的功频特性系数，f_s为孤岛电网实际频率；

S2.5，将机组实际出力W_iG′代入步骤S2.3得到下一个频率积分时段的加速频率P_a，再将P_a代入步骤S2.4得到下一个频率积分时段的孤岛电网仿真频率f_s。

3.如权利要求1所述的针对孤网类型电网的频率仿真方法，其特征在于，所述步骤S3具体包含：

S3.1，当实际仿真频率f_s＝f_b-Δf_s小于低额定值f_dz时，频率判据成立，判据延时T_ys＝T_ys+T_p；当实际仿真频率f_s＝f_b+Δf_s大于等于低额定值f_dz时，频率判据不成立，判据延时T_ys＝0；

S3.2，当判据延时T_ys小于时延定值T_dz时，在这个频率积分时段自动装置不动作；当判据延时T_ys大于时延定值T_dz时，在这个频率积分时段自动装置动作，切除部分负荷，得到机组的实际出力，用来计算下一个频率积分时段的加速频率P_a；

S3.3，当判据延时T_ys大于时延定值T_dz时，在这个频率积分时段自动装置动作，切除部分负荷，得到机组的实际出力，用来计算下一个频率积分时段的加速频率P_a。

4.如权利要求1所述的针对孤网类型电网的频率仿真方法，其特征在于，所述的步骤S4中根据仿真的频率曲线判断，如果仿真频率f_s小于0.8倍的基准频率f_b，则孤岛频率失稳，依照死岛处理，频率仿真结束；如果频率积分次数小于最大频率积分次数N_s，回到步骤S2继续进行仿真计算；如果频率积分次数大于最大频率积分次数N_s，继续进行步骤S5。