CN110247437B - 计及分区断面安全约束的大功率缺失下频率快速控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及计及分区断面安全约束的大功率缺失下频率快速控制方法，包括在省级调度中心AGC应用中建立一个主控制区域，由该控制区实施互联电网的常规区域控制；在常规AGC控制模型的基础上，建立控制断面模型；设定是否发生大功率扰动的判断依据；确定全网是否发生大功率缺失扰动，若否，电网正常运行；若是，进行紧急控制的操作，包括：优先确定联络线控制机组的功率调节量，并确定该机组的控制目标；分配各断面的功率调节量；分配各断面下属机组的功率调节量，并得出各机组的紧急控制目标；电网频率恢复后，由调度员人工操作退出紧急控制功能。本发明实现了对缺失功率的快速弥补，使得电网频率得到快速恢复，保证电网内部断面的运行安全。

Description

计及分区断面安全约束的大功率缺失下频率快速控制方法
技术领域
本发明涉及电力系统有功控制技术领域，尤其涉及一种计及分区断面安全约束的大功率缺失下频率快速控制方法。
背景技术
对于多直流馈入、区内特高压交直流受端电网，直流系统和特高压联络线任何故障都将对电网潮流控制和频率安全产生不良影响。一方面，区外特高压直流发生闭锁故障时，其所引起的大额功率缺失会造成电网运行频率较大幅度的下降，另一方面，部分省级电网以网格状500kV电网为主网架，220kV电网分片开环运行，各分区内部500kV、220kV保持电磁环网运行，导致省网内部输电断面较多，网络约束较大，500kV主网断面、220kV断面以及电磁环网断面众多，受省网机组、负荷分布不均衡的影响，部分输电断面长期满载或重载，存在超过稳定极限的危险，因此，在频率恢复过程中，机组大功率支援所引起的省内各断面的潮流大范围转移，引发省内断面控制问题，同时，也会对特高压交流输电线路产生冲击。因此，当特高压直流受端电网发生大机组跳闸和直流故障闭锁后，控制区域发生大功率缺失故障，为保证电网频率快速恢复的同时能够兼顾电网内部断面的安全稳定运行，需要设计一种计及分区断面安全约束的大功率缺失下频率快速控制方法。
发明内容
本发明针对针对当前电网内单台机组的装机容量越来越来，特高压跨区直流越来越多和输送功率越来越大的现状，发生大功率缺失时对生活和生产影响较大的问题，提供一种计及分区断面安全约束的大功率缺失下频率快速控制方法，实现了对缺失功率的快速弥补，使得电网频率得到快速恢复，同时兼顾电网内部各断面限额，保证电网内部断面的运行安全。
为实现所述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种计及分区断面安全约束的大功率缺失下频率快速控制方法，包括以下步骤：
步骤1：在省级调度中心AGC应用中建立一个主控制区域，由该控制区实施互联电网的常规区域控制，并确定主控制区域的控制目标；
步骤2：在常规AGC控制模型的基础上，建立控制断面模型；并将控制断面模型中的机组分为两类，一类为联络线控制机组，另一类为受断面限额约束机组，并建立该类机组与控制断面的约束关系；
步骤3：设定是否发生大功率扰动的判断依据；
步骤4：根据判断依据确定全网是否发生大功率缺失扰动，若否，电网正常运行；若是，进行紧急控制的操作，达到主控制区域的控制目标；所述紧急控制包括：
a)优先确定联络线控制机组的功率调节量，并确定该机组的控制目标；
b)其次，分配各断面的功率调节量；
c)之后，分配各断面下属机组的功率调节量，并得出各机组的紧急控制目标；
d)各断面下属机组控制模式的切换；在机组控制层面，得到每个机组的紧急控制目标后，将机组的控制模式由自动控制模式修改为爬坡模式，爬坡目标为机组的紧急控制目标，根据上述的控制目标进行功率的调节与支持，直到电网频率恢复；
步骤5：电网频率恢复后，由调度员人工操作退出紧急控制功能，所有机组的控制模式由“爬坡模式”自动切换为“自动控制模式”，机组根据电网AGC的控制模式进行自动控制。
进一步地，所述主控制区域的控制目标包括维持电网的频率在控制范围内，维持本控制区域与其他相邻控制区域交换功率为给定计划值。
进一步地，所述控制断面模型包括500KV断面和200KV断面；所述500KV断面和200KV断面互不层属。
进一步地，所述判断依据为：
ACE＝-1.0*k*Pmaxcap (1)
其中，ACE是指控制区域控制偏差，Pmaxcap是指控制区最大装机容量，k为安全冗余系数，k一般大于1。
进一步地，所述确定联络线控制机组的功率调节量，并确定该机组的控制目标包括：根据公式(1)中ACE的大小初步确定控制区域功率缺失量，功率缺失量即为功率调节量；再分别统计联络线控制机组的上调节能力、500kV断面总的断面裕度、断面下可控制机组的上调节能力和220kV断面总的断面裕度、断面下可控机组的上调节能力；
优先将功率调节量分配至联络线控制机组，分配的功率调节量为该机组的上调节能力，将该类机组的调节上限设置为该类机组的控制目标。
进一步地，所述分配各断面的功率调节量包括：将上述分配后剩余的功率调节量，按照分配原则在500kV断面和220kV断面进行各断面的功率调节量的分配。
进一步地，所述分配各断面下属机组的功率调节量，并得出各机组的紧急控制目标包括：各个断面根据本断面分配到的功率调节量，在500kV断面或220kV断面内部进行功率调节量的分配，按照分配原则将功率调节量进行分配，各机组分配得到的功率调节量加上实际出力，作为各机组的紧急控制目标。
通过上述技术方案，本发明的有益效果为：
本发明通过预定义电网内部潮流断面模型、以及断面与机组关联关系，实时监测区域内控制偏差ACE情况，实时判断是否发生严重大功率缺失故障，发生大功率缺失故障后，通过实时计算电网内部断面限额以及机组调节范围，通过断面分层和机组自动爬坡控制，实现对缺失功率的快速弥补，使得电网频率得到快速恢复，同时兼顾电网内部各分区断面限额，保证电网内部断面的运行安全；通过主控制区、分区断面和断面内部三层协调控制以及机组控制模式的自动切换，既能保证电网频率的快速恢复，又能保证电网内部断面的运行安全。
附图说明
图1是本发明计及分区断面安全约束的大功率缺失下频率快速控制方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
如图1所示，一种计及分区断面安全约束的大功率缺失下频率快速控制方法，包括以下步骤：
步骤1：在省级调度中心AGC应用中建立一个主控制区域，由该控制区实施互联电网的常规区域控制，并确定主控制区域的控制目标；
所述主控制区域的控制目标包括维持电网的频率在控制范围内，维持本控制区域与其他相邻控制区域交换功率为给定计划值。
步骤2：在常规AGC控制模型的基础上，建立控制断面模型；并将控制断面模型中的机组分为两类，一类为联络线控制机组，另一类为受断面限额约束机组，并建立该类机组与控制断面的约束关系；
具体地，所述控制断面模型包括500KV断面和200KV断面；所述500KV断面和200KV断面互不层属。
应当说明的是，所述联络线控制机组为不受断面安全约束的机组。
步骤3：设定是否发生大功率扰动的判断依据；所述判断依据为：
ACE＝-1.0*k*Pmaxcap (1)
其中，ACE是指控制区域控制偏差，Pmaxcap是指控制区最大装机容量，k为安全冗余系数，k一般大于1。
步骤4：根据判断依据确定全网是否发生大功率缺失扰动，若不满足公式(1)，没有发生大功率缺失扰动，电网正常运行；若满足公式(1)，则发生大功率缺失扰动进行紧急控制的操作，达到主控制区域的控制目标；所述紧急控制包括：
a)优先确定联络线控制机组的功率调节量，并确定该机组的控制目标；
具体地，所述确定联络线控制机组的功率调节量，并确定该机组的控制目标包括：根据公式(1)中ACE的大小初步确定控制区域功率缺失量，功率缺失量即为功率调节量；再分别统计联络线控制机组的上调节能力、500kV断面总的断面裕度、断面下可控制机组的上调节能力和220kV断面总的断面裕度、断面下可控机组的上调节能力；
优先将功率调节量分配至联络线控制机组，分配的功率调节量为该机组的上调节能力，将该类机组的调节上限设置为该类机组的控制目标。
b)其次，分配各断面的功率调节量；
所述分配各断面的功率调节量包括：将上述分配后剩余的功率调节量，按照分配原则在500kV断面和220kV断面进行各断面的功率调节量的分配。
c)之后，分配各断面下属机组的功率调节量，并得出各机组的紧急控制目标；
所述分配各断面下属机组的功率调节量，并得出各机组的紧急控制目标包括：各个断面根据本断面分配到的功率调节量，在500kV断面或220kV断面内部进行功率调节量的分配，按照分配原则将功率调节量进行分配，各机组分配得到的功率调节量加上实际出力，作为各机组的紧急控制目标。
应当说明的是，此处所述的分配原则可设置为比例或者优先级方式；其比例因子或优先级因子按照断面裕度或断面下属机组上调节能力最小值进行设置。
d)各断面下属机组控制模式的切换；在机组控制层面，得到每个机组的紧急控制目标后，将机组的控制模式由自动控制模式修改为爬坡模式，爬坡目标为机组的紧急控制目标，根据上述的控制目标进行功率的调节与支持，直到电网频率恢复；
步骤5：电网频率恢复后，由调度员人工操作退出紧急控制功能，所有机组的控制模式由“爬坡模式”自动切换为“自动控制模式”，机组根据电网AGC的控制模式进行自动控制。
下面以某控制区域为具体实例，对本发明的控制方法的实施步骤进行进一步说明；该控制区域有10台机组参与AGC控制，其中5台机组投入联络线控制机组，其可上调能力500MW；控制断面存在500kV断面及220kV断面，500kV断面下属机组3台，220kV断面下属机组2台；其中，500kV断面裕度为200MW，下属机组可上调空间为300MW，220kV断面裕度200MW，下属机组可上调空间100MW。
某时刻，控制区域发生机组跳机扰动或直流故障，进入紧急控制的操作；根据公式(1)确定区域功率损失量约1000MW，优先将功率调节量分配给联络线控制机组，由于功率损失量大于联络线控制机组总的可上调能力，将所有联络线控制机组的控制目标都设置为其调节上限，快速参与区域功率调整，总共提供约500MW的功率支援。
联络线控制机组分配功率调节量并参与调整后，剩下约500MW的损失功率需要进行功率调节量的分配；在500kV断面和220kV断面之间采用按断面裕度为比例的方法进行分配，则500kV断面分配功率调节量为250MW，220kV断面分配功率调节量为250MW。
在断面分配功率调节量后，按照给定的分配策略在断面下属机组内进行功率调节量的分配；500kV断面下属机组可上调空间为300MW，断面裕度200MW，受断面裕度约束，最多提供约200MW的功率支援；220kV断面下属机组可上调空间为100MW，断面裕度200MW，受机组调节能力约束，只能提供100MW的功率支援。
最终在考虑断面安全约束的情况下，整个控制区域机组可上调空间总和为900MW，实际提供约800MW的功率支援，基本能实现电网频率的恢复，维持电网频率在控制范围内。电网频率恢复后，由调度员人工操作退出紧急控制功能，所有机组的控制模式由“爬坡模式”自动切换为“自动控制模式”，机组根据电网AGC的控制模式进行自动控制。
本发明在电网发生大功率缺失故障后，通过实时计算电网内部断面限额以及机组调节范围，通过断面分层和机组自动爬坡控制，实现对缺失功率的快速弥补，使得电网频率得到快速恢复，同时兼顾电网内部各分区断面限额，保证了电网内部断面的运行安全。
以上所述之实施例，只是本发明的较佳实施例而已，并非限制本发明的实施范围，故凡依本发明专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。

Claims (7)

1.一种计及分区断面安全约束的大功率缺失下频率快速控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：在省级调度中心AGC应用中建立一个主控制区域，由该控制区实施互联电网的常规区域控制，并确定主控制区域的控制目标；
步骤2：在常规AGC控制模型的基础上，建立控制断面模型；并将制断面模型中的机组分为两类，一类为联络线控制机组；另一类为受断面限额约束机组，并建立该类机组与控制断面的约束关系；
步骤3：设定是否发生大功率扰动的判断依据；
步骤4：根据判断依据确定全网是否发生大功率缺失扰动，若否，电网正常运行；若是，进行紧急控制的操作，达到主控制区域的控制目标；所述紧急控制包括：
a）优先确定联络线控制机组的功率调节量，并确定该机组的控制目标；
b）其次，分配各断面的功率调节量；
c）之后，分配各断面下属机组的功率调节量，并得出各机组的紧急控制目标；
d）各断面下属机组控制模式的切换；在机组控制层面，得到每个机组的紧急控制目标后，将机组的控制模式由自动控制模式修改为爬坡模式，爬坡目标为机组的紧急控制目标，根据上述的控制目标进行功率的调节与支持，直到电网频率恢复；
步骤5：电网频率恢复后，由调度员人工操作退出紧急控制功能，所有机组的控制模式由“爬坡模式”自动切换为“自动控制模式”，机组根据电网AGC的控制模式进行自动控制。
2.根据权利要求1所述的计及分区断面安全约束的大功率缺失下频率快速控制方法，其特征在于，所述主控制区域的控制目标包括维持电网的频率在控制范围内，维持本控制区域与其他相邻控制区域交换功率为给定计划值。
3.根据权利要求1所述的计及分区断面安全约束的大功率缺失下频率快速控制方法，其特征在于，所述控制断面模型包括500KV断面和200KV断面；所述500KV断面和200KV断面互不层属。
4.根据权利要求3所述的计及分区断面安全约束的大功率缺失下频率快速控制方法，其特征在于，所述判断依据为：
ACE=﹣1.0*k*P maxcap （1）
其中，ACE是指控制区域控制偏差，P maxcap 是指控制区最大装机容量，k为安全冗余系数，k大于1。
5.根据权利要求4所述的计及分区断面安全约束的大功率缺失下频率快速控制方法，其特征在于，所述确定联络线控制机组的功率调节量，并确定该机组的控制目标包括：根据公式（1）中ACE的大小初步确定控制区域功率缺失量，功率缺失量即为功率调节量；再分别统计联络线控制机组的上调节能力、500kV断面总的断面裕度、断面下可控制机组的上调节能力和220kV断面总的断面裕度、断面下可控机组的上调节能力；
优先将功率调节量分配至联络线控制机组，分配的功率调节量为该机组的上调节能力，将该类机组的调节上限设置为该类机组的控制目标。
6.根据权利要求5所述的计及分区断面安全约束的大功率缺失下频率快速控制方法，其特征在于，所述分配各断面的功率调节量包括：将上述分配后剩余的功率调节量，按照分配原则在500kV断面和220kV断面进行各断面的功率调节量的分配。
7.根据权利要求6所述的计及分区断面安全约束的大功率缺失下频率快速控制方法，其特征在于，所述分配各断面下属机组的功率调节量，并得出各机组的紧急控制目标包括：各个断面根据本断面分配到的功率调节量，在500kV断面或220kV断面内部进行功率调节量的分配，按照分配原则将功率调节量进行分配，各机组分配得到的功率调节量加上实际出力，作为各机组的紧急控制目标。
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