CN107394790A - 一种应对负荷脱网冲击并计及机组调节能力的电源及负荷紧急控制方法 - Google Patents

一种应对负荷脱网冲击并计及机组调节能力的电源及负荷紧急控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种应对负荷脱网冲击并计及机组调节能力的电源及负荷紧急控制方法，属于电力系统及其自动化技术领域。本发明方法在充分计算某些地区电网或大型厂矿企业自备电网运行机组调节能力的前提下，根据负荷损失量判断是否需采取紧急控制措施，并在需要时根据机组、负荷运行功率精准选择切机、切负荷对象。本发明保证了安全稳定控制装置控制措施的精准有效，提高了电网在故障或特殊方式下的运行可靠性，降低了电网失压风险。

Description

一种应对负荷脱网冲击并计及机组调节能力的电源及负荷紧 急控制方法
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，本发明涉及一种应对负荷脱网冲击并计及机组调节能力的电源及负荷紧急控制方法。
背景技术
目前，某些地区电网或大型厂矿企业的自备电网，其网架结构相对薄弱，网内机组备用容量较低，虽然可与外部主网并网运行，但也存在故障后或特殊情况下的孤网运行方式。
因此，对于上述自备电网而言，在孤网运行方式下，由于调节能力较弱，在网内发生大负荷脱网故障后将出现大容量的有功功率超额冲击，甚至导致电网出现失电的后果。电网一旦较长时间失电，设备将无法正常工作，导致部分关键设备永久性损坏，甚至造成重大安全事故以及巨大经济损失。
为了解决这一问题，多采用安全稳定控制装置进行故障联切机组及负荷，这是确保电网故障后安全稳定运行的重要手段。但是，按照现有安全稳定控制故障联切技术，根据损失负荷量采取等量切机组并补切负荷控制措施，当网内机组、负荷有功颗粒度较大时，将由于控制措施的离散性较高、未考虑运行机组调节能力等因素，导致故障后电网安全稳定运行能力降低，甚至无法满足控制策略收敛要求。
发明内容
本发明目的是：为了克服现有技术中根据损失负荷量采取等量切机组并补切负荷控制措施可能导致无法满足控制策略收敛要求的问题，提出一种应对负荷脱网冲击并计及机组调节能力的电源及负荷紧急控制方法，从而能够在充分计算区域电网运行机组调节能力的前提下，通过精准选择切机、切负荷对象，确保安全稳定控制装置的控制措施准确有效，保证区域电网在故障后的安全稳定运行。
具体地说，本发明具体采用以下技术方案，具体包括以下步骤：
1)实时测量区域电网内每台发电机组的运行有功功率Pg_i，并根据发电机组的运行工况统计每台发电机组的最大运行功率Pmax_i、最小运行功率Pmin_i及额定运行功率Prated_i，下标中的i代表各发电机组的序号，计算每台发电机的提升有功能力Pup_i以及回降有功能力Pdown_i；
2)区域电网孤网运行时，如果检测到负荷脱网故障，计算有功功率超额Pexcess，Pexcess为故障负荷运行功率和，并计算运行机组回降有功总能力Pdown_all；
3)判断有功功率超额Pexcess是否小于等于运行机组回降有功总能力Pdown_all，如是则无需采取切机控制措施；否则，需进入步骤4)；
4)判断是否存在满足要求的切机组合，如有则对于满足要求的切机组合，选择机组量和有功功率超额差值最小的机组组合切除；如无则进一步判断是否存在满足要求的切机与切负荷组合：如无满足要求的切机与切负荷组合则结束本方法，如有满足要求的切机与切负荷组合，则对于满足要求的切机与切负荷组合，选择机组功率最小的机组与负荷组合，并在这些组合中选择输出有功功率与有功功率超额差值最小的机组与负荷组合切除。
上述技术方案的进一步特征在于，所述步骤1)中，对于功率不允许调节的各发电机组将其提升有功能力Pup_i和回降有功能力Pdown_i均设为0，对于运行有功功率Pg_i不小于最大运行功率Pmax_i的各发电机组将其提升有功能力Pup_i设为0，对于运行有功功率Pg_i不大于最小运行功率Pmin_i的各发电机组将其回降有功能力Pdown_i设为0，如不属于上述情况，则设各发电机组的提升有功能力Pup_i＝min((Pmax_i-Pg_i),Prated_i*n％)、回降有功能力Pdown_i＝min((Pg_i-Pmin_i),Prated_i*m％)，n％为发电机组一次调频最大可提升额定功率百分比，m％为发电机组一次调频最大可回降额定功率百分比。
上述技术方案的进一步特征在于，所述步骤4)中满足要求的切机组合，是指选取的机组组合需满足控制条件要求(Pexcess-Pdown_other)≤Pg_all≤(Pexcess+Pup_other)，其中Pg_all是机组组合的有功功率和，Pup_other是非选切机组提升有功总能力，Pdown_other是非选切机组回降有功总能力。
上述技术方案的进一步特征在于，所述步骤4)中满足要求的切机与切负荷组合，是指选取的机组与负荷组合需满足控制条件要求(Pexcess-Pdown_other)≤Pg_all-Pl_all≤(Pexcess+Pup_other)，其中Pg_all是机组组合的有功功率和，Pl_all是负荷组合的功率和，Pup_other是非选切机组提升有功总能力，Pdown_other是非选切机组回降有功总能力。
本发明的有益效果如下：本发明根据电网孤网运行方式的特点，提出并实现了应对负荷脱网冲击并计及机组调节能力的电源及负荷紧急控制方法，当地区电网或大型厂矿企业的自备电网在孤网运行方式下发生负荷脱网故障时，通过计算有功超额量、各机组组合的有功功率、组合外剩余机组的有功调节能力，精准选切满足控制策略要求、与脱网负荷有功差值在剩余运行机组有功调节能力范围内且差值最小的机组组合。当单纯切机无法满足控制策略要求的情况下，可通过计算并选切最优机组、负荷组合以满足控制策略要求。因此，本发明保证了安全稳定控制装置控制措施的精准有效，提高了电网在故障或特殊方式下的运行可靠性，降低了电网失压风险，具有显著的经济及社会效益。
附图说明
图1为本发明方法的流程图。
图2为本发明方法的运行机组有功调节能力统计流程图。
图3为本发明方法的负荷脱网故障后选择切机组措施流程图。
图4为本发明方法的负荷脱网故障后选切机组并补切负荷措施流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1：
本实施例为一种应对负荷脱网冲击并计及机组调节能力的电源及负荷紧急控制方法，其主要步骤如附图1所示。
图1中步骤1描述的是，实时测量和计算区域电网内运行发电机组的提升有功能力、回降有功能力，具体过程如图2所示，即首先实时测量区域电网内每台发电机组的运行有功功率Pg_i，并根据发电机组的运行工况统计每台发电机组的最大运行功率Pmax_i、最小运行功率Pmin_i及额定运行功率Prated_i，下标中的i代表各发电机组的序号，然后计算每台发电机的提升有功能力(代表可提升功率上限)和回降有功能力(代表可回降功率上限)，其中对于功率不允许调节的各发电机组将其提升有功能力Pup_i和回降有功能力Pdown_i均设为0，对于运行有功功率Pg_i不小于最大运行功率Pmax_i的各发电机组将其提升有功能力Pup_i设为0，对于运行有功功率Pg_i不大于最小运行功率Pmin_i的各发电机组将其回降有功能力Pdown_i设为0，如不属于上述情况，则设各发电机组的提升有功能力Pup_i＝min((Pmax_i-Pg_i),Prated_i*n％)、回降有功能力Pdown_i＝min((Pg_i-Pmin_i),Prated_i*m％)，n％为发电机组一次调频最大可提升额定功率百分比，m％为发电机组一次调频最大可回降额定功率百分比。
图1中步骤2描述的是，区域电网孤网运行时，如果检测到负荷脱网故障，计算有功功率超额Pexcess，Pexcess为故障负荷运行功率和，并计算运行机组回降有功总能力Pdown_all＝ΣPdown_i。
图1中步骤3描述的是，判断有功功率超额Pexcess是否小于等于运行机组回降有功总能力Pdown_all，如是则无需采取切机控制措施；否则，需进入步骤4。
图1中步骤4描述的是，判断是否存在满足要求的切机组合，如有则对于满足要求的切机组合，选择机组量和有功功率超额差值最小的机组组合切除，如无则进入后续步骤进行切机与切负荷组合的选择判断。所谓满足要求的切机组合，是指选取的机组组合需满足控制条件要求(Pexcess-Pdown_other)≤Pg_all≤(Pexcess+Pup_other)，其中Pg_all是机组组合的有功功率和，Pup_other是非选切机组提升有功总能力，Pdown_other是非选切机组回降有功总能力，所谓机组量和有功功率超额差值最小就是指取Pg_all与Pexcess差值最小，具体过程如图3所示。
进行切机与切负荷组合的选择判断的过程如图1，即首先判断是否存在满足要求的切机与切负荷组合，如无则结束本方法，如有则对于满足要求的切机与切负荷组合，选择机组功率最小的机组与负荷组合，并在这些组合中选择输出有功功率与有功功率超额差值最小的机组与负荷组合切除。所谓满足要求的切机与切负荷组合，是指选取的机组与负荷组合需满足控制条件要求(Pexcess-Pdown_other)≤Pg_all-Pl_all≤(Pexcess+Pup_other)，其中Pg_all是机组组合的有功功率和，Pl_all是负荷组合的功率和，Pup_other是非选切机组提升有功总能力，Pdown_other是非选切机组回降有功总能力，所谓机组功率最小是指机组与负荷组合中的机组组合的有功功率和Pg_all最小，所谓输出有功功率与有功功率超额差值最小是指(Pg_all-Pl_all)与Pexcess差值最小。在选择判断具体实施过程中，可以按照机组组合功率由小至大的顺序依次进行备选机组组合判断，将备选机组组合与所有负荷组合分别进行组合，判断选取的切机、切负荷组合是否满足以上控制条件要求(Pexcess-Pdown_other)≤Pg_all-Pl_all≤(Pexcess+Pup_other)，若存在满足条件的备选机组组合，则在其中选取(Pg_all-Pl_all)与Pexcess差值最小的机组与负荷组合；若备选机组组合与负荷组合后无法满足控制条件要求，则选择下一备选机组组合进行判断，直到选中满足控制条件的机组与负荷组合，具体如图4所示。
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 (4)

1.一种应对负荷脱网冲击并计及机组调节能力的电源及负荷紧急控制方法，其特征在于，包括下列步骤：
1)实时测量区域电网内每台发电机组的运行有功功率Pg_i，并根据发电机组的运行工况统计每台发电机组的最大运行功率Pmax_i、最小运行功率Pmin_i及额定运行功率Prated_i，下标中的i代表各发电机组的序号，计算每台发电机的提升有功能力Pup_i以及回降有功能力Pdown_i；
2)区域电网孤网运行时，如果检测到负荷脱网故障，计算有功功率超额Pexcess，Pexcess为故障负荷运行功率和，并计算运行机组回降有功总能力Pdown_all；
3)判断有功功率超额Pexcess是否小于等于运行机组回降有功总能力Pdown_all，如是则无需采取切机控制措施；否则，需进入步骤4)；
4)判断是否存在满足要求的切机组合，如有则对于满足要求的切机组合，选择机组量和有功功率超额差值最小的机组组合切除；如无则进一步判断是否存在满足要求的切机与切负荷组合：如无满足要求的切机与切负荷组合则结束本方法，如有满足要求的切机与切负荷组合，则对于满足要求的切机与切负荷组合，选择机组功率最小的机组与负荷组合，并在这些组合中选择输出有功功率与有功功率超额差值最小的机组与负荷组合切除。
2.根据权利要求1所述的应对负荷脱网冲击并计及机组调节能力的电源及负荷紧急控制方法，其特征在于，所述步骤1)中，对于功率不允许调节的各发电机组将其提升有功能力Pup_i和回降有功能力Pdown_i均设为0，对于运行有功功率Pg_i不小于最大运行功率Pmax_i的各发电机组将其提升有功能力Pup_i设为0，对于运行有功功率Pg_i不大于最小运行功率Pmin_i的各发电机组将其回降有功能力Pdown_i设为0，如不属于上述情况，则设各发电机组的提升有功能力Pup_i＝min((Pmax_i-Pg_i),Prated_i*n％)、回降有功能力Pdown_i＝min((Pg_i-Pmin_i),Prated_i*m％)，n％为发电机组一次调频最大可提升额定功率百分比，m％为发电机组一次调频最大可回降额定功率百分比。
3.根据权利要求1所述的应对负荷脱网冲击并计及机组调节能力的电源及负荷紧急控制方法，其特征在于，所述步骤4)中满足要求的切机组合，是指选取的机组组合需满足控制条件要求(Pexcess-Pdown_other)≤Pg_all≤(Pexcess+Pup_other)，其中Pg_all是机组组合的有功功率和，Pup_other是非选切机组提升有功总能力，Pdown_other是非选切机组回降有功总能力。
4.根据权利要求1所述的应对负荷脱网冲击并计及机组调节能力的电源及负荷紧急控制方法，其特征在于，所述步骤4)中满足要求的切机与切负荷组合，是指选取的机组与负荷组合需满足控制条件要求(Pexcess-Pdown_other)≤Pg_all-Pl_all≤(Pexcess+Pup_other)，其中Pg_all是机组组合的有功功率和，Pl_all是负荷组合的功率和，Pup_other是非选切机组提升有功总能力，Pdown_other是非选切机组回降有功总能力。
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