CN107046289B - 计及安控策略和一次调频特性的电网稳态频率估算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种计及安控策略和一次调频特性的电网稳态频率估算方法，属于电力系统安全稳定分析领域。本发明基于负荷静态频率特性，通过安控动作行为和发电机一次调频特性的准静态模拟，估算故障后电网稳态频率。首先根据故障清除及其紧急控制措施实施后各个同步电网的有功不平衡量计算出各个同步电网的稳态频率；然后逐轮计算集中式低频控制系统或集中式高频控制系统动作后的电网稳态频率，再在稳态频率小于低频减载装置基本轮动作频率时，逐轮计算低频减载装置基本轮动作后电网稳态频率；最后，根据发电机一次调频能力和电网有功静态频率特性系数，计算出计及安控策略和一次调频特性的电网稳态频率。本发明计算速度快，精度能够满足工程要求。

Description

计及安控策略和一次调频特性的电网稳态频率估算方法

技术领域

本发明属于电力系统安全稳定分析技术领域，更准确地说，本发明涉及一种计及安控策略和一次调频特性的电网稳态频率估算方法。

背景技术

全球能源资源与负荷中心呈逆向分布是普遍的特征，随着输电技术不断发展、电压等级不断提升，特别是中国特高压交直流工程的成功实践，为能源的高效开发、优化配置和有效利用，为实现电力跨区、大规模、高效率配置提供了解决方案和技术基础。通过建设区域间的特高压输电通道构建大电网是实现大范围配置能源资源的必由之路，由于区域间的特高压输电通道建设的投资巨大，因此，区域间的输电通道通常是满功率运行。随着区域间的输电通道不断增加，对送端电网来说，外送电占其总发电比例将越来越高，对受端电网来说，区外受电占其总负荷比例也将越来越高。由于受线路走廊和落点的限制，区域间的输电通道距离长且相对集中，多个输电通道因故障同时失去的概率也不低。若此类故障发生，则必然引发送端电网的高频问题和受端电网的低频问题。这就使原本在小电网中比较关注的频率安全稳定问题，在大电网中同样不能忽视的原因。

电网稳态频率是调度运行监控的关键信息，若能够在预想故障发生之前掌握故障后电网的稳态频率，就可以判断出经过自动发电控制(AGC)能否将电网稳态频率自动调整到频率规定范围内。对于预想故障下经过AGC不能将电网稳态频率自动调整到频率规定范围内的情况，调度运行控制人员通常需要及时对电网当前运行状态采取预防控制，以确保预想故障下电网稳态频率能够维持在规定范围内。

若大电网一、二次设备的模型和参数都与实际一致，则可以采用时域仿真的方法计算预想故障发生后频率动态过程，得到计及安控策略和一次调频特性的电网稳态频率，但实际情况是大电网一、二次设备的模型和参数与实际是有差别的。因此，以与电网频率特性紧密相关且相对准确的负荷静态频率特性、发电机一次调频模型和参数为基础，采用准静态模拟方法估算预想故障下计及安控策略和发电机一次调频特性的电网稳态频率不失为一种工程实用方法。

发明内容

本发明目的是：针对指定的电网运行状态和预想故障，提供一种快速估算预想故障下计及安控策略和一次调频特性的电网稳态频率的方法。

本发明的基本原理在于：预想故障后电网的频率动态过程与电网的惯性时间常数、有功注入不平衡量、负荷静态频率特性和发电机一次调频特性紧密相关，其中惯性时间常数影响的是电网频率下降(有功注入不平衡量小于0)或上升(有功注入不平衡量大于0)过程的时间常数，有功注入不平衡量基本决定了稳态频率的大小，负荷静态频率特性和发电机一次调频特性是通过改变有功注入不平衡量来影响稳态频率的。因此，本发明计及负荷静态频率特性、发电机一次调频特性，结合各类安控的动作时序，采用安控先动作、发电机一次调频随后动作的时序，采用准静态模拟方法估算预想故障下计及安控策略和发电机一次调频特性的电网稳态频率，基本反映了预想故障后电网频率在1分钟内的准稳态过程。

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)设引发电网有功注入部分失却的预想故障为F，电网当前运行状态为S₀，若电网处于稳态，则基于S₀，针对F，通过只改变与F直接相关设备的运行状态，首先确定F清除后电网中同步电网及其设备组成和有功潮流，记同步电网的个数为n，然后，计算出各个同步电网的有功不平衡量，进入步骤2)；

2)基于S₀，首先，根据以检测到F发生为启动判据的安控系统的控制策略表，结合安控系统的当前运行状态、定值、压板状态和采集的电网实时信息，生成针对F的紧急控制当值措施，然后，计算出各个同步电网因当值措施实施所引起的有功不平衡量，进入步骤3)；

3)针对n个同步电网，分别采用公式(1)计算出只考虑以检测到F发生为启动判据的安控系统动作后各个同步电网的稳态频率：

公式(1)中，f_1.i为在S₀下只考虑以检测到F发生为启动判据的安控系统动作后第i个同步电网的稳态频率，f_0.i为第i个同步电网在S₀下的频率，ΔP_0.i为在S₀下只计及F清除第i个同步电网的有功不平衡量，f_r.i为第i个同步电网的额定频率，ΔP_1.i为在S₀下只计及F的紧急控制当值措施第i个同步电网的有功不平衡量，K_L.1.i、P_L.1.i分别为在S₀下计及F清除及其紧急控制当值措施实施后第i个同步电网的负荷有功静态频率特性系数和负荷有功之和；

将f_1.i作为与F对应的计及安控策略和一次调频特性的第i个同步电网的稳态频率估算初值f_e.i，进入步骤4)；

4)针对n个同步电网，若第i个同步电网的f_1.i小于f_0.i，则将该同步电网归为频率下降类电网；若第i个同步电网的f_1.i大于f_0.i，则将该同步电网归为频率上升类电网；若第i个同步电网的f_1.i等于f_0.i，则将该同步电网归为频率不变类电网，进入步骤5)；

5)若n个同步电网中有频率不变类电网，则将这类电网的计及安控策略和一次调频特性的稳态频率估算值确定为其在S₀下的频率，进入步骤6)，否则，直接进入步骤6)；

6)若n个同步电网中有频率下降类电网，则对这类电网分别按以下步骤处理后进入步骤7)，否则，直接进入步骤7)；

6-1)若第i个同步电网中有以厂站实测频率为启动判据防御该同步电网频率安全稳定的集中式低频控制系统CUFCS，进入步骤6-2)，否则，进入步骤6-4)；

6-2)若f_1.i小于第i个同步电网CUFCS的第1轮动作频率设定值，则从CUFCS排在前位的轮次开始，采用公式(2)依次逐轮计算计及F清除及其紧急控制当值措施和CUFCS第1轮至本轮措施实施后该同步电网的稳态频率，作为与本轮次对应的稳态频率，当计算出一个轮次的稳态频率时，若本轮次对应的稳态频率小于紧随其后的下一轮次的动作频率设定值，则继续计算下一轮次对应的稳态频率，直至本轮次对应的稳态频率不小于紧随其后的下一轮次的动作频率设定值或本轮次是CUFCS的最后1轮，结束余下轮次的稳态频率计算，将本轮次对应的稳态频率用于更新f_e.i，进入步骤6-3)，否则，结束对该同步电网的处理；

公式(2)中，f_CUF.J.i为在S₀下计及F清除及其紧急控制当值措施和CUFCS第1轮至本轮次第J轮措施实施后第i个同步电网的稳态频率，f_CUF.J-1.i为在S₀下计及F清除及其紧急控制当值措施和CUFCS第1轮至本轮次第J-1轮措施实施后第i个同步电网的稳态频率，当J为1时，f_CUF.J-1.i取值为f_1.i，ΔP_CUF.J.i为在S₀下计及F清除及其紧急控制当值措施和CUFCS第1轮至第J-1轮措施实施后第i个同步电网CUFCS第J轮措施控制量当前值，K_L.CUF.J.i、P_L.CUF.J.i分别为在S₀下计及F清除及其紧急控制当值措施和CUFCS第1轮至第J轮措施实施后第i个同步电网的负荷有功静态频率特性系数和负荷有功之和；

6-3)若f_e.i小于第i个同步电网就地低频减载装置UFLS基本轮第1轮动作频率设定值，则从UFLS基本轮中排在前位的轮次开始，采用公式(3)依次逐轮计算计及F清除及其紧急控制当值措施、CUFCS措施和UFLS基本轮第1轮至本轮措施实施后该同步电网的稳态频率，作为与本轮次对应的稳态频率，当计算出一个轮次的稳态频率时，若本轮次对应的稳态频率小于紧随其后的下一轮次的动作频率设定值，则继续计算下一轮次对应的稳态频率，直至本轮次对应的稳态频率不小于紧随其后的下一轮次的动作频率设定值或本轮次是UFLS基本轮的最后1轮，结束余下轮次的稳态频率计算，将本轮次对应的稳态频率用于更新f_e.i，结束对该同步电网的处理，否则，结束对该同步电网的处理；

公式(3)中，f_UF.J.i为在S₀下计及F清除及其紧急控制当值措施、CUFCS措施和UFLS基本轮第1轮至第J轮措施实施后第i个同步电网的稳态频率，f_UF.J-1.i为在S₀下计及F清除及其紧急控制当值措施、CUFCS措施和UFLS基本轮第1轮至第J-1轮措施实施后第i个同步电网的稳态频率，当本轮次J为1时，f_UF.J-1.i取值为f_e.i，ΔP_UF.J.i为在S₀下计及F清除及其紧急控制当值措施、CUFCS措施和UFLS基本轮第1轮至第J-1轮措施实施后第i个同步电网UFLS基本轮第J轮措施控制量当前值，K_L.UF.J.i、P_L.UF.J.i分别为在S₀下计及F清除及其紧急控制当值措施、CUFCS措施和UFLS基本轮第1轮至第J轮措施实施后第i个同步电网的负荷有功静态频率特性系数和负荷有功之和；

6-4)若f_1.i小于第i个同步电网就地低频减载装置UFLS基本轮第1轮动作频率设定值，则从UFLS基本轮中排在前位的轮次开始，采用公式(4)依次逐轮计算计及F清除及其紧急控制当值措施和UFLS基本轮第1轮至本轮措施实施后该同步电网的稳态频率，作为与本轮次对应的稳态频率，当计算出一个轮次的稳态频率时，若本轮次对应的稳态频率小于紧随其后的下一轮次的动作频率设定值，则继续计算下一轮次对应的稳态频率，直至本轮次对应的稳态频率不小于紧随其后的下一轮次的动作频率设定值或本轮次是UFLS基本轮的最后1轮，结束余下轮次的稳态频率计算，将本轮次对应的稳态频率用于更新f_e.i，结束对该同步电网的处理；

公式(4)中，f_UF0.J.i为在S₀下计及F清除及其紧急控制当值措施和UFLS基本轮第1轮至本轮次第J轮措施实施后第i个同步电网的稳态频率，f_UF0.J-1.i为在S₀下计及F清除及其紧急控制当值措施和UFLS基本轮第1轮至本轮次第J-1轮措施实施后第i个同步电网的稳态频率，当J为1时，f_UF0.J-1.i取值为f_1.i，ΔP_UF0.J.i为在S₀下计及F清除及其紧急控制当值措施和UFLS基本轮第1轮至第J-1轮措施实施后第i个同步电网UFLS基本轮第J轮措施控制量当前值，K_L.UF0.J.i、P_L.UF0.J.i分别为在S₀下计及F清除及其紧急控制当值措施和UFLS基本轮第1轮至第J轮措施实施后第i个同步电网的负荷有功静态频率特性系数和负荷有功之和；

7)若n个同步电网中有频率上升类电网，则对这类电网分别按以下步骤处理后进入步骤8)，否则，直接进入步骤8)；

7-1)若第i个同步电网中有以厂站实测频率为启动判据防御该同步电网频率安全稳定的集中式高频控制系统CHFCS，进入步骤7-2)，否则，结束对该同步电网的处理；

7-2)若f_1.i大于第i个同步电网CHFCS的第1轮动作频率设定值，则从CHFCS排在前位的轮次开始，采用公式(5)依次逐轮计算计及F清除及其紧急控制当值措施和CHFCS第1轮至本轮措施实施后该同步电网的稳态频率，作为与本轮次对应的稳态频率，当计算出一个轮次的稳态频率时，若本轮次对应的稳态频率大于紧随其后的下一轮次的动作频率设定值，则继续计算下一轮次对应的稳态频率，直至本轮次对应的稳态频率不大于紧随其后的下一轮次的动作频率设定值或本轮次是CHFCS的最后1轮，结束余下轮次的稳态频率计算，将本轮次对应的稳态频率用于更新f_e.i，结束对该同步电网的处理，否则，结束对该同步电网的处理；

公式(5)中，f_CHF.J.i为在S₀下计及F清除及其紧急控制当值措施和CHFCS第1轮至本轮次第J轮措施实施后第i个同步电网的稳态频率，f_CHF.J-1.i为在S₀下计及F清除及其紧急控制当值措施和CHFCS第1轮至本轮次第J-1轮措施实施后第i个同步电网的稳态频率，当J为1时，f_CHF.J-1.i取值为f_1.i，ΔP_CHF.J.i为在S₀下计及F清除及其紧急控制当值措施和CHFCS第1轮至第J-1轮措施实施后第i个同步电网CHFCS第J轮措施控制量当前值，K_L.CHF.J.i、P_L.CHF.J.i分别为在S₀下计及F清除及其紧急控制当值措施和CHFCS第1轮至第J轮措施实施后第i个同步电网的负荷有功静态频率特性系数和负荷有功之和；

8)针对n个同步电网中频率下降类电网和频率上升类电网，分别采用公式(6)和公式(7)计算与F对应的计及安控策略和一次调频特性的各个同步电网的稳态频率估算值；

公式(6)和公式(7)中，f_E.i为在S₀下与F对应的计及安控策略和一次调频特性的第i个同步电网的稳态频率估算值，Δf_cr为在S₀下第i个同步电网中没有因F清除及其紧急控制当值措施和CHFCS措施而退出的所有发电机组一次调频死区的最小值，M为在S₀下第i个同步电网中参与一次调频且没有因F清除及其紧急控制当值措施和CHFCS措施而退出的发电机组，P_g.m.i.0为在S₀下第i个同步电网中第m个参与一次调频且没有因F清除及其紧急控制当值措施和CHFCS措施而退出的发电机组的有功出力，P_g.m.i.max为在S₀下第i个同步电网中第m个参与一次调频且没有因F清除及其紧急控制当值措施和CHFCS措施而退出的发电机组的一次调频有功出力上限，P_g.m.i.min为在S₀下第i个同步电网中第m个参与一次调频且没有因F清除及其紧急控制当值措施和CHFCS措施而退出的发电机组的一次调频有功出力下限，K_GL.f.i、P_L.f.i分别为在S₀下计及F清除及其紧急控制当值措施、CUFCS措施和UFLS基本轮减载措施实施后第i个同步电网的有功静态频率特性系数和负荷有功之和。

通过采用上述技术方案，本发明取得了下述技术效果：

本发明计及了与频率动态过程紧密相关的负荷静态频率特性、发电机一次调频特性，结合各类安控的动作时序，采用安控先动作、发电机一次调频随后动作的时序，采用准静态模拟方法估算预想故障下计及安控策略和发电机一次调频特性的电网稳态频率。其中，负荷有功静态频率特性采用是将同步电网所有负荷作为一个整体的负荷有功静态频率特性，以负荷有功静态频率特性系数来反映，该系数能够比较准确获得；发电机一次调频特性采用发电机在当前运行状态下的一次调频有功上、下限来反映，这两个参数是可以准确获得的。此外，由于发电机一次调频通常是在检测到频率变化后3s才动作，包括就地低频减装置基本轮在内的安控动作时间通常延时都在3s以内，将安控动作设置在发电机一次调频动作之前与实际相符。因此，本发明的技术方案基本反映了预想故障后电网频率在1分钟内的准稳态过程。与采用时域仿真计算预想故障后电网稳态频率的技术方案相比，本发明不仅计算速度非常快，几乎不需要时间，而且不会因电网中除负荷有功静态频率特性系数、电网有功静态频率特性系数和发电机一次调频功率限值之外其它模型和参数不准确而引入额外误差。此外，本发明的技术方案不仅可以用于在线分析，也可以用于离线研究。

附图说明

图1是本发明方法的步骤1-步骤8的流程图。

图2是本发明方法中步骤6的详细流程图。

图3是本发明方法中步骤7的详细流程图。

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中步骤1：若电网处于稳态，则基于电网当前运行状态S₀，针对引发电网有功注入部分失却的预想故障F，例如：发电机跳闸、异步联网的网间直流闭锁、电网解列等，通过只改变与F直接相关设备(故障后继电保护动作所涉及的设备)的运行状态，首先确定F清除后电网中同步电网的个数n及其设备组成和有功潮流，然后，计算出各个同步电网的有功不平衡量，进入步骤2，否则，结束本方法；

对于发电机跳闸，则该发电机所连接的同步电网的有功不平衡量为该发电机在S₀下的有功出力的负数；对于异步联网的网间直流双极闭锁，其送端电网的有功不平衡量为在S₀下该直流系统的整流侧交流系统送出有功功率，受端电网的有功不平衡量为在S₀下该直流系统的逆变侧交流系统受入有功功率的负数；对于交流电网解列，则电网中同步电网的个数比S₀下同步电网增加一个，增加出来的同步电网B的有功不平衡量为在S₀下解列的联络线注入B的有功功率之和的负数，对于联络线另一端同步电网A，其有功不平衡量为在S₀下解列的联络线注入A的有功功率之和的负数；

图1中步骤2：基于S₀，首先，根据以检测到F发生为启动判据的安控系统控制策略表，结合该安控系统的当前运行状态、定值、压板状态和采集的电网实时信息，生成针对F的紧急控制当值措施，然后，计算出各个同步电网因当值措施实施所引起的有功不平衡量，进入步骤3；

图1中步骤3：针对n个同步电网，分别采用公式(1)计算出只考虑以检测到F发生为启动判据的安控系统动作后各个同步电网的稳态频率，并将f_1.i作为与F对应的计及安控策略和一次调频特性的第i个同步电网的稳态频率估算初值f_e.i，进入步骤4；

公式(1)中，f_1.i为在S₀下只考虑以检测到F发生为启动判据的安控系统动作后第i个同步电网的稳态频率，f_0.i为第i个同步电网在S₀下的频率，ΔP_0.i为在S₀下只计及F清除第i个同步电网的有功不平衡量，f_r.i为第i个同步电网的额定频率，ΔP_1.i为在S₀下只计及F的紧急控制当值措施第i个同步电网的有功不平衡量，K_L.1.i、P_L.1.i分别为在S₀下计及F清除及其紧急控制当值措施实施后第i个同步电网的负荷有功静态频率特性系数和负荷有功之和；

图1中步骤4：针对n个同步电网，若第i个同步电网的f_1.i小于f_0.i，则将该同步电网归为频率下降类电网；若第i个同步电网的f_1.i大于f_0.i，则将该同步电网归为频率上升类电网；若第i个同步电网的f_1.i等于f_0.i，则将该同步电网归为频率不变类电网，进入步骤5；

图1中步骤5：若n个同步电网中有频率不变类电网，则将这类电网的计及安控策略和一次调频特性的稳态频率估算值确定为其在S₀下的频率，进入步骤6，否则，直接进入步骤6；

图1中步骤6：若n个同步电网中有频率下降类电网，则对这类电网分别按图2的流程处理后进入步骤7，否则，直接进入步骤7；

图1中步骤7：若n个同步电网中有频率上升类电网，则对这类电网分别按图3的流程处理后进入步骤8，否则，直接进入步骤8；

图1中步骤8：针对n个同步电网中频率下降类电网和频率上升类电网，分别采用公式(6)和公式(7)计算与F对应的计及安控策略和一次调频特性的各个同步电网的稳态频率估算值；

公式(6)和公式(7)中，f_E.i为在S₀下与F对应的计及安控策略和一次调频特性的第i个同步电网的稳态频率估算值，Δf_cr为在S₀下第i个同步电网中没有因F清除及其紧急控制当值措施和CHFCS措施而退出的所有发电机组一次调频死区的最小值，M为在S₀下第i个同步电网中参与一次调频且没有因F清除及其紧急控制当值措施和CHFCS措施而退出的发电机组，P_g.m.i.0为在S₀下第i个同步电网中第m个参与一次调频且没有因F清除及其紧急控制当值措施和CHFCS措施而退出的发电机组的有功出力，P_g.m.i.max为在S₀下第i个同步电网中第m个参与一次调频且没有因F清除及其紧急控制当值措施和CHFCS措施而退出的发电机组的一次调频有功出力上限，P_g.m.i.min为在S₀下第i个同步电网中第m个参与一次调频且没有因F清除及其紧急控制当值措施和CHFCS措施而退出的发电机组的一次调频有功出力下限，K_GL.f.i、P_L.f.i分别为在S₀下计及F清除及其紧急控制当值措施、CUFCS措施和UFLS基本轮减载措施实施后第i个同步电网的有功静态频率特性系数和负荷有功之和。

图2中步骤1：若第i个同步电网中有以厂站实测频率为启动判据防御该同步电网频率安全稳定的集中式低频控制系统CUFCS，进入步骤2，否则，进入步骤4；

图2中步骤2：若f_1.i小于第i个同步电网CUFCS的第1轮动作频率设定值，则从CUFCS排在前位的轮次开始，采用公式(2)依次逐轮计算计及F清除及其紧急控制当值措施和CUFCS第1轮至本轮措施实施后该同步电网的稳态频率，作为与本轮次对应的稳态频率，当计算出一个轮次的稳态频率时，判断是否继续进行下一轮次的稳态频率计算，若本轮次对应的稳态频率小于紧随其后的下一轮次的动作频率设定值，则继续计算下一轮次对应的稳态频率，直至本轮次对应的稳态频率不小于紧随其后的下一轮次的动作频率设定值或本轮次是CUFCS的最后1轮，结束余下轮次的稳态频率计算，将本轮次对应的稳态频率用于更新f_e.i，进入步骤3，否则，结束对该同步电网的处理；

公式(2)中，f_CUF.J.i为在S₀下计及F清除及其紧急控制当值措施和CUFCS第1轮至本轮次第J轮措施实施后第i个同步电网的稳态频率，当J为1时，f_CUF.J-1.i取值为f_1.i，ΔP_CUF.J.i为在S₀下计及F清除及其紧急控制当值措施和CUFCS第1轮至第J-1轮措施实施后第i个同步电网CUFCS第J轮措施控制量当前值，K_L.CUF.J.i、P_L.CUF.J.i分别为在S₀下计及F清除及其紧急控制当值措施和CUFCS第1轮至第J轮措施实施后第i个同步电网的负荷有功静态频率特性系数和负荷有功之和；

图2中步骤3：若f_e.i小于第i个同步电网就地低频减载装置UFLS基本轮第1轮动作频率设定值，则从UFLS基本轮中排在前位的轮次开始，采用公式(3)依次逐轮计算计及F清除及其紧急控制当值措施、CUFCS措施和UFLS基本轮第1轮至本轮措施实施后该同步电网的稳态频率，作为与本轮次对应的稳态频率，当计算出一个轮次的稳态频率时，判断是否继续进行下一轮次的稳态频率计算，若本轮次对应的稳态频率小于紧随其后的下一轮次的动作频率设定值，则继续计算下一轮次对应的稳态频率，直至本轮次对应的稳态频率不小于紧随其后的下一轮次的动作频率设定值或本轮次是UFLS基本轮的最后1轮，结束余下轮次的稳态频率计算，将本轮次对应的稳态频率用于更新f_e.i，结束对该同步电网的处理，否则，结束对该同步电网的处理；

公式(3)中，f_UF.J.i为在S₀下计及F清除及其紧急控制当值措施、CUFCS措施和UFLS基本轮第1轮至第J轮措施实施后第i个同步电网的稳态频率，当本轮次J为1时，f_UF.J-1.i取值为f_e.i，ΔP_UF.J.i为在S₀下计及F清除及其紧急控制当值措施、CUFCS措施和UFLS基本轮第1轮至第J-1轮措施实施后第i个同步电网UFLS基本轮第J轮措施控制量当前值，K_L.UF.J.i、P_L.UF.J.i分别为在S₀下计及F清除及其紧急控制当值措施、CUFCS措施和UFLS基本轮第1轮至第J轮措施实施后第i个同步电网的负荷有功静态频率特性系数和负荷有功之和；

图2中步骤4：若f_1.i小于第i个同步电网就地低频减载装置UFLS基本轮第1轮动作频率设定值，则从UFLS基本轮中排在前位的轮次开始，采用公式(4)依次逐轮计算计及F清除及其紧急控制当值措施和UFLS基本轮第1轮至本轮措施实施后该同步电网的稳态频率，作为与本轮次对应的稳态频率，当计算出一个轮次的稳态频率时，判断是否继续进行下一轮次的稳态频率计算，若本轮次对应的稳态频率小于紧随其后的下一轮次的动作频率设定值，则继续计算下一轮次对应的稳态频率，直至本轮次对应的稳态频率不小于紧随其后的下一轮次的动作频率设定值或本轮次是UFLS基本轮的最后1轮，结束余下轮次的稳态频率计算，将本轮次对应的稳态频率用于更新f_e.i，结束对该同步电网的处理；

公式(4)中，f_UF0.J.i为在S₀下计及F清除及其紧急控制当值措施和UFLS基本轮第1轮至本轮次第J轮措施实施后第i个同步电网的稳态频率，当J为1时，f_UF0.J-1.i取值为f_1.i，ΔP_UF0.J.i为在S₀下计及F清除及其紧急控制当值措施和UFLS基本轮第1轮至第J-1轮措施实施后第i个同步电网UFLS基本轮第J轮措施控制量当前值，K_L.UF0.J.i、P_L.UF0.J.i分别为在S₀下计及F清除及其紧急控制当值措施和UFLS基本轮第1轮至第J轮措施实施后第i个同步电网的负荷有功静态频率特性系数和负荷有功之和。

图3中步骤1：若第i个同步电网中有以厂站实测频率为启动判据防御该同步电网频率安全稳定的集中式高频控制系统CHFCS，进入步骤2，否则，结束对该同步电网的处理；

图3中步骤2：若f_1.i大于第i个同步电网CHFCS的第1轮动作频率设定值，则从CHFCS排在前位的轮次开始，采用公式(5)依次逐轮计算计及F清除及其紧急控制当值措施和CHFCS第1轮至本轮措施实施后该同步电网的稳态频率，作为与本轮次对应的稳态频率，当计算出一个轮次的稳态频率时，判断是否继续进行下一轮次的稳态频率计算，若本轮次对应的稳态频率大于紧随其后的下一轮次的动作频率设定值，则继续计算下一轮次对应的稳态频率，直至本轮次对应的稳态频率不大于紧随其后的下一轮次的动作频率设定值或本轮次是CHFCS的最后1轮，结束余下轮次的稳态频率计算，将本轮次对应的稳态频率用于更新f_e.i，结束对该同步电网的处理，否则，结束对该同步电网的处理；

公式(5)中，f_CHF.J.i为在S₀下计及F清除及其紧急控制当值措施和CHFCS第1轮至本轮次第J轮措施实施后第i个同步电网的稳态频率，当J为1时，f_CHF.J-1.i取值为f_1.i，ΔP_CHF.J.i为在S₀下计及F清除及其紧急控制当值措施和CHFCS第1轮至第J-1轮措施实施后第i个同步电网CHFCS第J轮措施控制量当前值，K_L.CHF.J.i、P_L.CHF.J.i分别为在S₀下计及F清除及其紧急控制当值措施和CHFCS第1轮至第J轮措施实施后第i个同步电网的负荷有功静态频率特性系数和负荷有功之和。

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 (6)

1.计及安控策略和一次调频特性的电网稳态频率估算方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)设引发电网有功注入部分失却的预想故障为F，电网当前运行状态为S₀，若电网处于稳态，则基于S₀，针对F，通过只改变与F直接相关设备的运行状态，首先确定F清除后电网中同步电网及其设备组成和有功潮流，记同步电网的个数为n，然后，计算出各个同步电网的有功不平衡量，进入步骤2)；

2)基于S₀，首先，根据以检测到F发生为启动判据的安控系统的控制策略表，结合安控系统的当前运行状态、定值、压板状态和采集的电网实时信息，生成针对F的紧急控制当值措施，然后，计算出各个同步电网因当值措施实施所引起的有功不平衡量，进入步骤3)；

3)针对n个同步电网，分别采用公式(1)计算出只考虑以检测到F发生为启动判据的安控系统动作后各个同步电网的稳态频率：

公式(1)中，f_1.i为在S₀下只考虑以检测到F发生为启动判据的安控系统动作后第i个同步电网的稳态频率，f_0.i为第i个同步电网在S₀下的频率，ΔP_0.i为在S₀下只计及F清除第i个同步电网的有功不平衡量，f_r.i为第i个同步电网的额定频率，ΔP_1.i为在S₀下只计及F的紧急控制当值措施第i个同步电网的有功不平衡量，K_L.1.i、P_L.1.i分别为在S₀下计及F清除及其紧急控制当值措施实施后第i个同步电网的负荷有功静态频率特性系数和负荷有功之和；

将f_1.i作为与F对应的计及安控策略和一次调频特性的第i个同步电网的稳态频率估算初值f_e.i，进入步骤4)；

4)针对n个同步电网，若第i个同步电网的f_1.i小于f_0.i，则将该同步电网归为频率下降类电网；若第i个同步电网的f_1.i大于f_0.i，则将该同步电网归为频率上升类电网；若第i个同步电网的f_1.i等于f_0.i，则将该同步电网归为频率不变类电网，进入步骤5)；

5)若n个同步电网中有频率不变类电网，则将这类电网的计及安控策略和一次调频特性的稳态频率估算值确定为其在S₀下的频率，进入步骤6)，否则，直接进入步骤6)；

6)若n个同步电网中有频率下降类电网，则对这类电网，分别计及同步电网频率安全稳定的集中式低频控制系统CUFCS措施和/或同步电网就地低频减载装置UFLS基本轮措施进行处理后进入步骤7)，否则，直接进入步骤7)；

7)若n个同步电网中有频率上升类电网，则对这类电网，分别计及同步电网频率安全稳定的集中式高频控制系统CHFCS进行处理后进入步骤8)，否则，直接进入步骤8)；

8)针对n个同步电网中频率下降类电网和频率上升类电网，基于f_e.i，计及电网有功静态频率特性、发电机一次调频死区及一次调频有功出力上下限，计算与F对应的计及安控策略和一次调频特性的各个同步电网的稳态频率估算值。

2.根据权利要求1所述的计及安控策略和一次调频特性的电网稳态频率估算方法，其特征在于：所述引发电网有功注入部分失却的预想故障F包括发电机跳闸、异步联网的网间直流双极闭锁和交流电网解列。

3.根据权利要求2所述的计及安控策略和一次调频特性的电网稳态频率估算方法，其特征在于：在F为发电机跳闸时，则与跳闸的发电机所连接的同步电网的有功不平衡量为跳闸的发电机在S₀下的有功出力的负数；在F为异步联网的网间直流双极闭锁时，作为送端电网的同步电网的有功不平衡量为在S₀下闭锁的直流系统的整流侧交流系统送出有功功率，作为受端电网的同步电网的有功不平衡量为在S₀下闭锁的直流系统的逆变侧交流系统受入有功功率的负数；在F为交流电网解列时，则电网中同步电网的个数比S₀下同步电网增加一个，令增加出来的同步电网为B、其联络线另一端同步电网为A，则B的有功不平衡量为在S₀下解列的联络线注入B的有功功率之和的负数，A的有功不平衡量为在S₀下解列的联络线注入A的有功功率之和的负数。

4.根据权利要求1所述的计及安控策略和一次调频特性的电网稳态频率估算方法，其特征在于，所述步骤6)具体为：

若n个同步电网中有频率下降类电网，则对这类电网分别按以下步骤处理后进入步骤7)，否则，直接进入步骤7)；

6-1)若第i个同步电网中有以厂站实测频率为启动判据的防御该同步电网频率安全稳定的集中式低频控制系统CUFCS，进入步骤6-2)，否则，进入步骤6-4)；

6-2)若f_1.i小于第i个同步电网CUFCS的第1轮动作频率设定值，则从CUFCS排在前位的轮次开始，采用公式(2)依次逐轮计算计及F清除及其紧急控制当值措施和CUFCS第1轮至本轮措施实施后该同步电网的稳态频率，作为与本轮次对应的稳态频率，当计算出一个轮次的稳态频率时，若本轮次对应的稳态频率小于紧随其后的下一轮次的动作频率设定值，则继续计算下一轮次对应的稳态频率，直至本轮次对应的稳态频率不小于紧随其后的下一轮次的动作频率设定值或本轮次是CUFCS的最后1轮，结束余下轮次的稳态频率计算，将本轮次对应的稳态频率用于更新f_e.i，进入步骤6-3)，否则，结束对该同步电网的处理；

公式(2)中，f_CUF.J.i为在S₀下计及F清除及其紧急控制当值措施和CUFCS第1轮至本轮次第J轮措施实施后第i个同步电网的稳态频率，f_CUF.J-1.i为在S₀下计及F清除及其紧急控制当值措施和CUFCS第1轮至本轮次第J-1轮措施实施后第i个同步电网的稳态频率，当J为1时，f_CUF.J-1.i取值为f_1.i，ΔP_CUF.J.i为在S₀下计及F清除及其紧急控制当值措施和CUFCS第1轮至第J-1轮措施实施后第i个同步电网CUFCS第J轮措施控制量当前值，K_L.CUF.J.i、P_L.CUF.J.i分别为在S₀下计及F清除及其紧急控制当值措施和CUFCS第1轮至第J轮措施实施后第i个同步电网的负荷有功静态频率特性系数和负荷有功之和；

6-3)若f_e.i小于第i个同步电网就地低频减载装置UFLS基本轮第1轮动作频率设定值，则从UFLS基本轮中排在前位的轮次开始，采用公式(3)依次逐轮计算计及F清除及其紧急控制当值措施、CUFCS措施和UFLS基本轮第1轮至本轮措施实施后该同步电网的稳态频率，作为与本轮次对应的稳态频率，当计算出一个轮次的稳态频率时，若本轮次对应的稳态频率小于紧随其后的下一轮次的动作频率设定值，则继续计算下一轮次对应的稳态频率，直至本轮次对应的稳态频率不小于紧随其后的下一轮次的动作频率设定值或本轮次是UFLS基本轮的最后1轮，结束余下轮次的稳态频率计算，将本轮次对应的稳态频率用于更新f_e.i，结束对该同步电网的处理，否则，结束对该同步电网的处理；

公式(3)中，f_UF.J.i为在S₀下计及F清除及其紧急控制当值措施、CUFCS措施和UFLS基本轮第1轮至第J轮措施实施后第i个同步电网的稳态频率，f_UF.J-1.i为在S₀下计及F清除及其紧急控制当值措施、CUFCS措施和UFLS基本轮第1轮至第J-1轮措施实施后第i个同步电网的稳态频率，当本轮次J为1时，f_UF.J-1.i取值为f_e.i，ΔP_UF.J.i为在S₀下计及F清除及其紧急控制当值措施、CUFCS措施和UFLS基本轮第1轮至第J-1轮措施实施后第i个同步电网UFLS基本轮第J轮措施控制量当前值，K_L.UF.J.i、P_L.UF.J.i分别为在S₀下计及F清除及其紧急控制当值措施、CUFCS措施和UFLS基本轮第1轮至第J轮措施实施后第i个同步电网的负荷有功静态频率特性系数和负荷有功之和；

6-4)若f_1.i小于第i个同步电网就地低频减载装置UFLS基本轮第1轮动作频率设定值，则从UFLS基本轮中排在前位的轮次开始，采用公式(4)依次逐轮计算计及F清除及其紧急控制当值措施和UFLS基本轮第1轮至本轮措施实施后该同步电网的稳态频率，作为与本轮次对应的稳态频率，当计算出一个轮次的稳态频率时，若本轮次对应的稳态频率小于紧随其后的下一轮次的动作频率设定值，则继续计算下一轮次对应的稳态频率，直至本轮次对应的稳态频率不小于紧随其后的下一轮次的动作频率设定值或本轮次是UFLS基本轮的最后1轮，结束余下轮次的稳态频率计算，将本轮次对应的稳态频率用于更新f_e.i，结束对该同步电网的处理；

公式(4)中，f_UF0.J.i为在S₀下计及F清除及其紧急控制当值措施和UFLS基本轮第1轮至本轮次第J轮措施实施后第i个同步电网的稳态频率，f_UF0.J-1.i为在S₀下计及F清除及其紧急控制当值措施和UFLS基本轮第1轮至本轮次第J-1轮措施实施后第i个同步电网的稳态频率，当J为1时，f_UF0.J-1.i取值为f_1.i，ΔP_UF0.J.i为在S₀下计及F清除及其紧急控制当值措施和UFLS基本轮第1轮至第J-1轮措施实施后第i个同步电网UFLS基本轮第J轮措施控制量当前值，K_L.UF0.J.i、P_L.UF0.J.i分别为在S₀下计及F清除及其紧急控制当值措施和UFLS基本轮第1轮至第J轮措施实施后第i个同步电网的负荷有功静态频率特性系数和负荷有功之和。

5.根据权利要求1所述的计及安控策略和一次调频特性的电网稳态频率估算方法，其特征在于，所述步骤7)具体为：

若n个同步电网中有频率上升类电网，则对这类电网分别按以下步骤处理后进入步骤8)，否则，直接进入步骤8)；

7-1)若第i个同步电网中有以厂站实测频率为启动判据的防御该同步电网频率安全稳定的集中式高频控制系统CHFCS，进入步骤7-2)，否则，结束对该同步电网的处理；

7-2)若f_1.i大于第i个同步电网CHFCS的第1轮动作频率设定值，则从CHFCS排在前位的轮次开始，采用公式(5)依次逐轮计算计及F清除及其紧急控制当值措施和CHFCS第1轮至本轮措施实施后该同步电网的稳态频率，作为与本轮次对应的稳态频率，当计算出一个轮次的稳态频率时，若本轮次对应的稳态频率大于紧随其后的下一轮次的动作频率设定值，则继续计算下一轮次对应的稳态频率，直至本轮次对应的稳态频率不大于紧随其后的下一轮次的动作频率设定值或本轮次是CHFCS的最后1轮，结束余下轮次的稳态频率计算，将本轮次对应的稳态频率用于更新f_e.i，结束对该同步电网的处理，否则，结束对该同步电网的处理；

公式(5)中，f_CHF.J.i为在S₀下计及F清除及其紧急控制当值措施和CHFCS第1轮至本轮次第J轮措施实施后第i个同步电网的稳态频率，f_CHF.J-1.i为在S₀下计及F清除及其紧急控制当值措施和CHFCS第1轮至本轮次第J-1轮措施实施后第i个同步电网的稳态频率，当J为1时，f_CHF.J-1.i取值为f_1.i，ΔP_CHF.J.i为在S₀下计及F清除及其紧急控制当值措施和CHFCS第1轮至第J-1轮措施实施后第i个同步电网CHFCS第J轮措施控制量当前值，K_L.CHF.J.i、P_L.CHF.J.i分别为在S₀下计及F清除及其紧急控制当值措施和CHFCS第1轮至第J轮措施实施后第i个同步电网的负荷有功静态频率特性系数和负荷有功之和。

6.根据权利要求1所述的计及安控策略和一次调频特性的电网稳态频率估算方法，其特征在于，所述步骤8)中，针对n个同步电网中频率下降类电网和频率上升类电网，分别采用公式(6)和公式(7)计算与F对应的计及安控策略和一次调频特性的各个同步电网的稳态频率估算值：

公式(6)和公式(7)中，f_E.i为在S₀下与F对应的计及安控策略和一次调频特性的第i个同步电网的稳态频率估算值，Δf_cr为在S₀下第i个同步电网中没有因F清除及其紧急控制当值措施和CHFCS措施而退出的所有发电机组一次调频死区的最小值，M为在S₀下第i个同步电网中参与一次调频且没有因F清除及其紧急控制当值措施和CHFCS措施而退出的发电机组，P_g.m.i.0为在S₀下第i个同步电网中第m个参与一次调频且没有因F清除及其紧急控制当值措施和CHFCS措施而退出的发电机组的有功出力，P_g.m.i.max为在S₀下第i个同步电网中第m个参与一次调频且没有因F清除及其紧急控制当值措施和CHFCS措施而退出的发电机组的一次调频有功出力上限，P_g.m.i.min为在S₀下第i个同步电网中第m个参与一次调频且没有因F清除及其紧急控制当值措施和CHFCS措施而退出的发电机组的一次调频有功出力下限，K_GL.f.i、P_L.f.i分别为在S₀下计及F清除及其紧急控制当值措施、CUFCS措施和UFLS基本轮减载措施实施后第i个同步电网的有功静态频率特性系数和负荷有功之和。

Images