CN109659948A - 一种集中式低频减载多岛判别和控制方法 - Google Patents

Abstract

一种集中式低频减载多岛判别和控制方法，通过对被切负荷所在母线频率与额定频率间的差值，以及不同负荷母线间差值的比较，识别判断发生低频的电气岛以及其关联的负荷，从而实现在出现多岛的情况下，正确切除各低频孤岛的负荷，恢复各低频岛频率到正常范围。本发明解决集中式低频减载实现装置中不能采集大量的开关信息和功率潮流信息，不能进行复杂拓扑计算，从而难以实现多电气岛识别的问题。根据实际的控制效果，自动选择切负荷的数目和轮次，因此能够适应任意电力系统运行工况。

Description

一种集中式低频减载多岛判别和控制方法

技术领域

本申请属于电网自动化控制领域，特别涉及一种低频减载装置的多岛判别方法。

背景技术

在电网频率低于安全频率时，启动低频减载装置，切除部分负荷，从而使得发电和用电平衡，恢复电网频率到安全范围内是电力系统维持频率稳定的有效方法。通常低频减载由分散的稳控装置或保护装置根据就地量测的频率和预设的动作频率定值来实现，各低频减载装置间不进行集中协调。然而，分散式的低频减载只能根据预设的频率定值切除预设的线路或负荷，不能考虑线路或负荷的实际投运状态和功率运行点。这容易导致在电网低频时，分散动作缺乏协调的切负荷操作产生过切或欠切，不能快速有效地控制或恢复电网频率。

为此，集中式低频减载被越来越多地采用，从而提高切负荷对频率控制的准确性。然而，由于集中式低频减载是根据一个参考频率，决定是否进行切负荷操作，因此其需要考虑被控制的电网对象是否解列为多个岛，以及被切除的负荷对象是否与参考频率是否在同一个电气岛中，否则切负荷操作不仅不能快速有效控制发生低频的电网频率，而且若被切除对象位于频率偏高的电气岛，则会恶化高频电气岛的发电过剩，引起高频切机。由于对低频减载快速性和可靠性的要求，集中式低频减载的主站目前只能在稳定控制装置中实现。但是，目前的稳定控制装置从硬件的存储能力和控制速度上来说还不能对电网的开关状态进行大量的存储，不能进行复杂的拓扑分析，因此目前的集中式低频减载系统普遍不具有识别和控制多电气岛的能力。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明提出了一个不依赖开关量测，不需要进行拓扑分析，从而实现集中式低频减载系统对多电气岛的识别和控制。从而保障集中式低频减载可以在正确的区域进行切负荷操作，快速恢复低频区域的频率。

为实现上述发明目的，本发明具体采用以下技术方案。

一种在集中式低频减载系统中实现多岛判别和控制的方法，其特征在于：通过对被切负荷所在母线频率与额定频率间的差值，以及不同负荷母线间差值的比较，识别判断发生低频的电气岛以及其关联的负荷，从而实现在出现多岛的情况下，正确切除各低频孤岛的负荷，恢复各低频岛的频率到正常范围。

一种集中式低频减载系统中实现多岛判别和控制的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

步骤1：各低频减载子站以及主站测量本地各可切负荷所在母线电压和频率并上送低频减载主站；

步骤2：低频减载主站实时计算各母线频率与额定频率偏差，识别低频岛；

步骤3：对频率小于等于48.5Hz的各低频有负荷母线进行排序；

步骤4：在排完序的各低频母线中，根据最高频率和最低频率的差值，确定切负荷的数目和位置；

步骤5：等待设定延时50ms后返回步骤1进行下一轮切负荷，直到无频率小于等于48.5Hz的母线。

本发明进一步包括以下优选方案：

在步骤1中，各低频减载子站将所测量的本地各可切负荷所在母线电压和频率上传至低频减载主站的时间周期不大于2ms。

在步骤2中识别低频岛的方法如下：

当50-fsi≥1.5Hz，且电压Usi≥0.8Ue，且持续150ms，则相应第i条母线以及该母线所连负荷处于低频岛，启动后续低频减载逻辑，其中i为母线编号，fsi为第i条母线频率，Usi为第i条母线电压，Ue为额定电压值；记录此时刻总负荷有功，并且以此时的总负荷有功的2％为1个当量负荷，即全电网有50个当量负荷。

在步骤4中根据频率最高频率与最低频率的差值，确定切负荷位置和数目的方法如下：

4.1)当频率最大值与最小值相差大于0.2Hz时，则需要分别切除最低频率所在母线的负荷和最高频率所在母线的负荷，当最低频率所在母线上负荷小于需要切除的m个当量负荷时，，则在切除最低频率所在母线上的负荷之后，继续切除次最小频率所在母线上的负荷，直到切除负荷的总有功达到或刚好超过m个当量负荷；当最大频率所在母线上负荷小于需要切除的n个当量负荷时，则在切除最大频率所在母线上的负荷之后，继续切除次最大频率所在母线上的负荷，直到切除负荷的总有功达到或刚好超过n个当量负荷；

从下表中根据最低频率所在的频段，确定应切除的当量负荷数目m；从下表中根据最高频率所在的频段，确定应切除的当量负荷数目n即当表格中左侧一栏“母线频率所在频段”下是频率最大值所在频段，则右侧对应的则是应当切除的当量负荷n；当表格中左侧一栏“母线频率所在频段”下是频率最小值所在频段，则右侧对应的则是应当切除的当量负荷m：

4.2)当频率最大值与最小值相差小于0.05Hz时，在全网选择重要性等级最低的负荷进行切除，切除总量等于或刚超过k个当量负荷，从下表中，根据最低母线频率所在频段确定应切除的当量负荷数目k。

最低母线频率所在频段	应切除的当量负荷数目
		[48.5Hz,48.3Hz)	2
[48.3Hz,48.1Hz)	4
		[48.1Hz,47.9Hz)	6
[47.9Hz,47.7Hz)	8
		[47.7Hz,44Hz]	10

4.3)其它情况，从频率最低的母线开始，依顺序每条母线切除1个负荷，直到被切除负荷的有功功率总和等于或刚好超过c个当量负荷，从下表中根据最低母线频率所在频段，确定应切除的当量负荷数目c；

最低母线频率所在频段	应切除的当量负荷数目
		[48.5Hz,48.3Hz)	1.5
[48.3Hz,48.1Hz)	3
		[48.1Hz,47.9Hz)	4.5
[47.9Hz,47.7Hz)	6
		[47.7Hz,44Hz]	7.5

。

通过上述方法，在电网解列成任意多个孤岛的情况下，仍然可以利用集中式低频减载实现快速的频率恢复。由于方法是根据实际的控制效果，自动选择切负荷的数目和轮次，因此能够适应任意电力系统运行工况。

附图说明

图1集中式低频减载多岛判别和控制算法流程图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细介绍。在实际工程实施系统中，本专利所述的集中式低频减载多岛判别方法布置于区域安全稳定控制系统的主站中，通过布置于各变电站或配电所的稳控子站获取母线电压量测信息，稳控主站根据本专利算法做出的切负荷指令下发给稳控子站或执行站实现切除对应的负荷。通过上述方法，在电网解列成任意多个孤岛的情况下，可以利用集中式低频减载实现快速的频率恢复，避免采集大量的开关信息和功率潮流信息，不需要进行复杂拓扑计算。由于方法是根据实际的控制效果，自动选择切负荷的数目和轮次，因此能够适应任意电力系统运行工况。方法的算法流程图见附图，具体实现包括以下步骤：

步骤1：各低频减载子站以及主站测量本地各可切负荷所在母线电压和频率并上送低频减载主站；上送的时间周期不大于2ms。

步骤2：低频减载主站实时计算各母线频率与额定频率偏差，识别低频岛：当50-fsi≥1.5Hz，Usi≥0.8Ue，且持续150ms，则相应第i条母线以及所属负荷处于低频岛，启动后续低频减载逻辑，其中i为母线编号，fsi为第i条母线频率，Usi为第i条母线电压，Ue为额定电压值；记录此时刻总负荷有功，并且以此时的总负荷有功的2％为1个当量负荷，即全电网有50个当量负荷。

步骤3：对小于等于48.5Hz的各低频有负荷母线进行排序；

步骤4：在排完序的各低频母线中，根据最高频率和最低频率的差值，确定切负荷的数目和位置。

4.1)当频率最大值与最小值相差大于0.2Hz时，切除最小频率所在母线的m个当量负荷，若该母线上不足m个当量，则继续切除次最小频率所在母线上的负荷，直到切除负荷的总有功达到或刚好超过m个当量负荷的总有共；切除最大频率所在母线的n个当量负荷，若该母线上不足n个当量负荷，则继续切除次最大频率所在母线上的负荷，直到切除负荷的总有共达到或刚好超过n个当量负荷；从下表中根据最低频率所在的频段，确定应切除的当量负荷数目m；从下表中根据最高频率所在的频段，确定应切除的当量负荷数目n。

4.2)当频率最大值与最小值相差小于0.05Hz时，在全网选择重要性等级最低的负荷进行切除，切除总量等于或刚超过k个当量负荷，从下表中，根据最低母线频率所在频段确定应切除的当量负荷数目k。

最低母线频率所在频段	应切除的当量负荷数目
		[48.5Hz,48.3Hz)	2
[48.3Hz,48.1Hz)	4
		[48.1Hz,47.9Hz)	6
[47.9Hz,47.7Hz)	8
		[47.7Hz,44Hz]	10

4.3)其它情况，从频率最低的母线开始，依顺序每条母线切除1个负荷，直到被切除负荷的有功功率总和等于或刚好超过c个当量负荷，从下表中根据最低母线频率所在频段，确定应切除的当量负荷数目c；

最低母线频率所在频段	应切除的当量负荷数目
		[48.5Hz,48.3Hz)	1.5
[48.3Hz,48.1Hz)	3
		[48.1Hz,47.9Hz)	4.5
[47.9Hz,47.7Hz)	6
		[47.7Hz,44Hz]	7.5

步骤5：等待设定延时50ms后返回步骤1进行下一轮切负荷，直到无频率小于等于48.5Hz的母线。

申请人结合说明书附图对本发明的实施例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种在集中式低频减载系统中实现多岛判别和控制的方法，其特征在于：通过对被切负荷所在母线频率与额定频率间的差值，以及不同负荷母线间差值的比较，识别判断发生低频的电气岛以及其关联的负荷，从而实现在出现多岛的情况下，正确切除各低频孤岛的负荷，恢复各低频岛的频率到正常范围。

2.一种集中式低频减载系统中实现多岛判别和控制的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

步骤1：各低频减载子站以及主站测量本地各可切负荷所在母线电压和频率并上送低频减载主站；

步骤2：低频减载主站实时计算各母线频率与额定频率偏差，识别低频岛；

步骤3：对频率小于等于48.5Hz的各低频有负荷母线进行排序；

步骤4：在排完序的各低频母线中，根据最高频率和最低频率的差值，确定切负荷的数目和位置；

步骤5：等待设定延时50ms后返回步骤1进行下一轮切负荷，直到无频率小于等于48.5Hz的母线。

3.根据权利要求2所述的集中式低频减载系统中实现多岛判别和控制的方法，其特征在于：

在步骤1中，各低频减载子站将所测量的本地各可切负荷所在母线电压和频率上传至低频减载主站的时间周期不大于2ms。

4.根据权利要求2所述的集中式低频减载系统中实现多岛判别和控制的方法，其特征在于：

在步骤2中识别低频岛的方法如下：

当50-fsi≥1.5Hz，且电压Usi≥0.8Ue，且持续150ms，则相应第i条母线以及该母线所连负荷处于低频岛，启动后续低频减载逻辑，其中i为母线编号，fsi为第i条母线频率，Usi为第i条母线电压，Ue为额定电压值；记录此时刻总负荷有功，并且以此时的总负荷有功的2％为1个当量负荷，即全电网有50个当量负荷。

5.根据权利要求2所述的集中式低频减载系统中实现多岛判别和控制的方法，其特征在于：

在步骤4中根据频率最高频率与最低频率的差值，确定切负荷位置和数目的方法如下：

4.1)当频率最大值与最小值相差大于0.2Hz时，则需要分别切除最低频率所在母线的负荷和最高频率所在母线的负荷，当最低频率所在母线上负荷小于需要切除的m个当量负荷时，，则在切除最低频率所在母线上的负荷之后，继续切除次最小频率所在母线上的负荷，直到切除负荷的总有功达到或刚好超过m个当量负荷；当最大频率所在母线上负荷小于需要切除的n个当量负荷时，则在切除最大频率所在母线上的负荷之后，继续切除次最大频率所在母线上的负荷，直到切除负荷的总有功达到或刚好超过n个当量负荷；

从下表中根据最低频率所在的频段，确定应切除的当量负荷数目m；从下表中根据最高频率所在的频段，确定应切除的当量负荷数目n即当表格中左侧一栏“母线频率所在频段”下是频率最大值所在频段，则右侧对应的则是应当切除的当量负荷n；当表格中左侧一栏“母线频率所在频段”下是频率最小值所在频段，则右侧对应的则是应当切除的当量负荷m：

母线频率所在频段 应切除的当量负荷数目(n或m) [48.5Hz,48.3Hz) 1 [48.3Hz,48.1Hz) 2 [48.1Hz,47.9Hz) 3 [47.9Hz,47.7Hz) 4 [47.7Hz,44Hz] 5

4.2)当频率最大值与最小值相差小于0.05Hz时，在全网选择重要性等级最低的负荷进行切除，切除总量等于或刚超过k个当量负荷，从下表中，根据最低母线频率所在频段确定应切除的当量负荷数目k。

最低母线频率所在频段 应切除的当量负荷数目 [48.5Hz,48.3Hz) 2 [48.3Hz,48.1Hz) 4 [48.1Hz,47.9Hz) 6 [47.9Hz,47.7Hz) 8 [47.7Hz,44Hz] 10

4.3)其它情况，从频率最低的母线开始，依顺序每条母线切除1个负荷，直到被切除负荷的有功功率总和等于或刚好超过c个当量负荷，从下表中根据最低母线频率所在频段，确定应切除的当量负荷数目c；