CN107104434A - 一种考虑水电过载能力的一次调频旋转备用容量配置方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种考虑水电过载能力的一次调频旋转备用容量配置方法，包括以下步骤：A、获取各水电机组的水头、流量信息；B、根据水头、流量信息计算各水电机组的出力；C、根据水电机组出力、自身额定功率判断各水电机组的过载能力系数；D、根据过载能力系数修订各发电机调速系统限幅环节参数PMAX；E、根据发电机调速系统限幅环节参数PMAX，在离线仿真环节中分别按照旋备机组台数最少或旋备总容量最小方法确定旋转备用容量。采用该方法可大大提高频率的稳定性，显著减小旋转备用配置容量。

Description

一种考虑水电过载能力的一次调频旋转备用容量配置方法
技术领域
本发明涉及电力系统领域，具体涉及一种考虑水电过载能力的一次调频旋转备用容量配置方法。
背景技术
频率是电力系统监视和分析的主要参量之一，保持频率在合格范围内是电力系统运行的重要任务。当系统频率变化较大时，将会给电力系统带来明显的不利影响，甚至导致频率稳定破坏事故的发生。对于小系统或孤网来说，频率稳定的重要性甚至超过功角稳定和电压稳定。
低频减载作为保障电网安全稳定运行三道防线中的最后一道防线，是防止电力系统发生频率崩溃的紧急控制措施。电力系统在安排运行方式时，在预想事故范围内要避免出现频率偏移过大，触发低频减载动作。旋转备用主要是为了防止事故损失电源或负荷突增等供电不足问题，是保障电力系统可靠性和频率稳定的重要手段之一。
在互联电网背景下，旋转备用容量配置方法主要有两大类，一类是传统基于经验的方法，包括：1)系统峰荷的固定比例，如7％-10％；2)系统中单机最大容量，这类方法应用简单，但经济性不高。另一类是在市场环境下，通常基于可靠性、成本分析和效益评估进行优化评估，得到最优方案。但这两类方法基本都忽略了动态过程，没有考虑旋转备用容量不同对系统频率稳定的影响。为此，有学者提出了一种考虑暂态频率偏移的一次调频旋转备用优化方法，考虑了旋转备用容量对频率稳定动态过程的影响，是明显的进步。但是，该方法的频率稳定性依然不高。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题提供一种考虑水电过载能力的一次调频旋转备用容量配置方法。
本发明通过下述技术方案实现：
一种考虑水电过载能力的一次调频旋转备用容量配置方法，包括以下步骤：
A、确定参与一次调频的水电机组，获取各水电机组的水头、流量信息；
B、根据水头、流量信息计算各水电机组的出力；
C、根据水电机组出力、自身额定功率判断各水电机组的过载能力系数；
D、根据过载能力系数修订各发电机调速系统限幅环节参数PMAX，PMAX即各发电机的最大发电量限制；
E、根据发电机调速系统限幅环节参数PMAX，在离线仿真环节中分别按照旋备机组台数最少或旋备总容量最小方法确定旋转备用容量。
发明人在工作中发现，在电网中，特别是在高水电占比电网中，若水电具有一定的过载能力，则相当于在系统中分布式配置了一定容量的旋转备用容量，对于频率稳定大有好处，可显著减少旋转备用配置容量。现有的旋转备用容量配置方法均没有考虑机组自身出力的过载能力，其频率稳定性不高。而本方案的方法综合考虑水电过载能力，进而通过离线仿真分析给出一次调频旋转备用容量配置方案，可大大提高频率的稳定性，显著减小旋转备用配置容量。水电是否具有过载能力与水轮机水头、流量相关。
作为优选，各水电机组的出力Pi为：
Pi＝9.81QiHiηi；
其中，i＝1、2、3、…、n，n为参与一次调频的水电机组的台数；Hi为第i台水电机组的水头；Qi为第i台水电机组的流量；ηi为第i台水电机组的效率。
作为优选，所述步骤C的方法具体为：
若则该机组具有ki倍过载能力，
若则该机组具有ki倍过载能力，即
若则该机组不具有过载能力，即ki＝0；
其中，PN为水电机组自身额定功率；为水电机组的功率因素；ki为水电机组过载能力系数。
作为优选，所述旋备机组台数最少的方法为：
E1-1、在初始潮流下，在给定最大发电失去量△Pmax的条件下，校核当前潮流中的旋转备用配置是否满足最大暂态频率偏移量△fmax的要求，若满足，则得到一个可行解，进行下一步；否则增加旋转备用，重复该步骤；
E1-2、在满足最大暂态频率偏移量△fmax要求的条件下，减开部分机组，增加各旋备机组承担的旋转容量；若旋备机组台数不再下降，则得到旋备机组台数最少的配置方案；否则，重复该步骤。
作为优选，所述旋备总容量最小的方法为：
E2-1、在初始潮流下，在给定最大发电失去量△Pmax的条件下，校核当前潮流中的旋转备用配置是否满足最大暂态频率偏移量△fmax的要求，若满足，则得到一个可行解，进行下一步；否则增加旋转备用，重复该步骤；
E2-2、在满足最大暂态频率偏移量△fmax要求的条件下，增开部分机组，减少各旋备机组承担的旋转容量；若旋备总容量不再下降，则得到旋备总容量最小的配置方案；否则，重复该步骤。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明的旋转备用容量方法，综合考虑水电过载能力，进而通过离线仿真分析给出一次调频旋转备用容量配置方案，可大大提高频率的稳定性，显著减小旋转备用配置容量。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为不同旋转方案下系统频率响应曲线。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
一种考虑水电过载能力的一次调频旋转备用容量配置方法，包括以下步骤：
A、确定参与一次调频的水电机组，获取各水电机组的水头、流量信息；
B、根据水头、流量信息计算各水电机组的出力；
C、根据水电机组出力、自身额定功率判断各水电机组的过载能力系数；
D、根据过载能力系数修订各发电机调速系统限幅环节参数PMAX；
E、根据发电机调速系统限幅环节参数PMAX，在离线仿真环节中按照旋备机组台数最少或旋备总容量最小方法确定旋转备用容量。
实施例2
基于实施例1的方法思想，本实施例公开一具体实施例。
以某公司实际电力系统离线仿真分析为例，要求系统在突然失去2600MW电源的情况下，不触发低频减载，即系统最大暂态频率偏移不超过1Hz。
A、确定参与一次调频的水电机组，获取各水电机组的水头Hi、流量Qi信息；
B、根据水头Hi、流量Qi信息计算各水电机组的出力Pi，
具体的，Pi＝9.81QiHiηi，其中，i＝1、2、3、…、n，n为参与一次调频的水电机组的台数；Hi为第i台水电机组的水头；Qi为第i台水电机组的流量；ηi为第i台水电机组的效率；
C、确定各水电机组的过载能力系数ki；
D、修订各机组调速器模型中限幅环节参数PMAX；
到此，可进行离线仿真确定旋转备用容量，离线仿真可采用两种方法进行
其一：按照旋备机组台数最少原则，具体方法为：
调整初始潮流开机方式，使得旋转备用满足系统在突然失去2600MW电源的情况下，最大暂态频率偏移不超过1Hz的要求，调整后的潮流中，共20台机组参与一次调频；
在满足给定约束的条件下，减开部分机组，增加各旋备机组承担的旋转容量，最少需要按照9台发电机，即8台600MW和1台200MW在事故前空载，全部容量作为旋转备用，共计安排5000MW旋转备用，此时系统主要机组频率曲线如图1所示，各机组最大暂态频率偏移均不超过1Hz，不触发低频减载动作。
其二：按旋备总容量最小原则，具体方法为：
调整初始潮流开机方式，使得旋转备用满足系统在突然失去2600MW电源的情况下，最大暂态频率偏移不超过1Hz的要求，调整后的潮流中，共20台机组参与一次调频；
在满足给定约束的条件下，增开部分机组，增加参与旋转备用机组的台数，减少各机组承担的旋转备用，按照各台发电机0.15倍额定容量作为旋转备用，共计安排4200MW旋转备用，各机组最大暂态频率偏移均不超过1Hz，不触发低频减载动作。
本方案综合考虑了水头和流量对水电过载能力的影响，进而通过离线仿真分析在给定最大发电失去量和最大暂态频率偏移的条件下，分别按照旋备机组台数最少和旋备总容量最小为原则，给出两种一次调频旋转备用容量配置方案，为运行人员合理安排运行方式提供辅助决策，提高电力系统的安全稳定运行水平。
实施例3
本实施例在上述实施例的基础上对水电机组的过载能力系数的判定方法进行细化：
若则该机组具有ki倍过载能力，
若则该机组具有ki倍过载能力，即
若则该机组不具有过载能力，即ki＝0。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种考虑水电过载能力的一次调频旋转备用容量配置方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、确定参与一次调频的水电机组，获取各水电机组的水头、流量信息；
B、根据水头、流量信息计算各水电机组的出力；
C、根据水电机组出力、自身额定功率判断各水电机组的过载能力系数；
D、根据过载能力系数修订各发电机调速系统限幅环节参数PMAX；
E、根据发电机调速系统限幅环节参数PMAX，在离线仿真环节中按照旋备机组台数最少或旋备总容量最小方法确定旋转备用容量。
2.根据权利要求1所述的一种考虑水电过载能力的一次调频旋转备用容量配置方法，其特征在于，各水电机组的出力Pi为：
Pi＝9.81QiHiηi；
其中，i＝1、2、3、…、n，n为参与一次调频的水电机组的台数；Hi为第i台水电机组的水头；
Qi为第i台水电机组的流量；ηi为第i台水电机组的效率。
3.根据权利要求1所述的一种考虑水电过载能力的一次调频旋转备用容量配置方法，其特征在于，所述步骤C的方法具体为：
若则该机组具有ki倍过载能力，
若则该机组具有ki倍过载能力，即
若则该机组不具有过载能力，即ki＝0；
其中，PN为水电机组自身额定功率；为水电机组的功率因素；ki为水电机组过载能力系数。
4.根据权利要求1所述的一种考虑水电过载能力的一次调频旋转备用容量配置方法，其特征在于，所述旋备机组台数最少的方法为：
E1-1、在初始潮流下，在给定最大发电失去量△Pmax的条件下，校核当前潮流中的旋转备用配置是否满足最大暂态频率偏移量△fmax的要求，若满足，则得到一个可行解，进行下一步；否则增加旋转备用，重复该步骤；
E1-2、在满足最大暂态频率偏移量△fmax要求的条件下，减开部分机组，增加各旋备机组承担的旋转容量；若旋备机组台数不再下降，则得到旋备机组台数最少的配置方案；否则，重复该步骤。
5.根据权利要求1所述的一种考虑水电过载能力的一次调频旋转备用容量配置方法，其特征在于，所述旋备总容量最小的方法为：
E2-1、在初始潮流下，在给定最大发电失去量△Pmax的条件下，校核当前潮流中的旋转备用配置是否满足最大暂态频率偏移量△fmax的要求，若满足，则得到一个可行解，进行下一步；否则增加旋转备用，重复该步骤；
E2-2、在满足最大暂态频率偏移量△fmax要求的条件下，增开部分机组，减少各旋备机组承担的旋转容量；若旋备总容量不再下降，则得到旋备总容量最小的配置方案；否则，重复该步骤。
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