CN110943462A - 一种多资源频率紧急协调控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多资源频率紧急协调控制方法，电网系统实时统计电网中各项频率紧急控制资源措施量；判断当前电网是否满足频率紧急控制启动条件；在满足启动条件时，判断电网系统损失功率ΔP是否大于频率紧急控制动作门槛值ΔP₁；在电网系统损失功率ΔP大于频率紧急控制动作门槛值ΔP₁时，根据系统有功功率缺额情况，综合采用直流调制、抽蓄切泵、切可中断负荷实现对频率的紧急控制。本发明在保证电网频率可恢复稳定的前提下，最大限度的发挥系统一次调频能力，充分合理的利用各项资源，解决电网低频问题，保证电网安全稳定运行。

Description

一种多资源频率紧急协调控制方法

技术领域

本发明涉及一种多资源频率紧急协调控制方法，属于电力系统及其自动化技术领域。

背景技术

近年来，随着特高压直流输电技术的快速发展，国家电网及南方电网陆续建设里投运了多回特高压直流，特高压直流具有电压等级高、输送功率大、电能损耗低等特点，适合清洁能源发电的远距离输送，但大量特高压直流的建设使得受端电网区外直流来电总功率持续大幅增长，大功率直流失去对电网频率稳定的冲击日益显著。

计算表明，汛期轻负荷时段，受频率稳定水平制约，为避免特高压直流大功率双极失去，导致系统低周减载动作，损失负荷达到国务院599号文事故等级，电网直流消纳能力受到制约；若多回直流同时失去，电网存在低周减载动作多轮，大量负荷切除，乃至引发系统频率崩溃，造成全网大面积停电的可能。

目前，电网内已具有直流调制、抽蓄电泵、可中断负荷等多种频率控制资源，如何合理利用网内的多种资源进行频率紧急控制，同时充分发挥电网的一次调频能力需要更深入的研究。

发明内容

目的：为了解决电网低频问题，充分合理利用电网内多种资源，实现对电网频率的紧急控制，同时考虑电网可承受有功缺额，最大限度的发挥电网一次调频能力，本发明提供一种多资源频率紧急协调控制方法。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种多资源频率紧急协调控制方法，包括如下步骤：

电网系统实时统计电网中各项频率紧急控制资源措施量；

判断当前电网是否满足频率紧急控制启动条件；

在满足启动条件时，判断电网系统损失功率ΔP是否大于频率紧急控制动作门槛值ΔP₁；

在电网系统损失功率ΔP大于频率紧急控制动作门槛值ΔP₁时，根据系统有功功率缺额情况，综合采用直流调制、抽蓄切泵、切可中断负荷实现对频率的紧急控制。

作为优选方案，所述频率紧急控制资源措施量包括：直流调制总量P₁，抽蓄电泵总量P₂，可中断负荷总量P₃。

作为优选方案，所述频率紧急控制启动条件：交流联网型电网，发生交流联网通道故障，通道解列，形成孤网。

作为优选方案，所述频率紧急控制启动条件：实现异步联网的电网，发生直流闭锁故障，造成有功缺额。

作为优选方案，所述频率紧急控制动作门槛值ΔP₁为系统频率从50Hz跌至49.35Hz时的功率缺额。

作为优选方案，所述根据系统有功功率缺额情况，综合采用直流调制、抽蓄切泵、切可中断负荷实现对频率的紧急控制，包括如下步骤：

步骤4-1：判断系统损失功率总量ΔP减去频率紧急控制门槛值ΔP₁后的功率缺额ΔP₁₁是否大于直流调制总量P₁，如果大于，进入步骤4-3；反之，进入步骤4-2；

步骤4-2：以系统损失功率ΔP与频率紧急控制门槛值ΔP₁的差值ΔP₁₁提升直流功率；

步骤4-3：判断系统损失功率总量ΔP减去频率紧急控制门槛值ΔP₁和直流调制总量P₁后的功率缺额ΔP₁₂是否大于抽蓄电泵总量P₂，如果大于，进入步骤4-5；反之，进入步骤4-4；

步骤4-4：以直流调制总量P₁提升直流，以系统损失功率总量ΔP减去频率紧急控制门槛值ΔP₁和直流调制总量P₁后的功率缺额ΔP₁₂切抽蓄电泵；

步骤4-5：判断系统损失功率总量ΔP减去频率紧急控制门槛值ΔP₁、直流调制总量P₁、抽蓄电泵总量P₂后的功率缺额ΔP₁₃是否大于可中断负荷总量P₃，如果大于，进入步骤4-7；反之，进入步骤4-8；

步骤4-6：以直流调制总量P₁提升直流，以抽蓄电泵总量P₂切抽蓄，以可中断负荷总量P₃切负荷；

步骤4-7：以直流调制总量P₁提升直流，以抽蓄电泵总量P₂切抽蓄，以功率缺额ΔP₁₃切可中断负荷。

有益效果：本发明提供的一种多资源频率紧急协调控制方法，通过充分利用电网内的直流调制、抽蓄切泵以及可中断负荷等多种频率控制资源，增加了频率控制的手段，合理的制定各项措施动作顺序以及动作措施量，通过考虑系统可承受有功缺额，在保证电网频率可恢复稳定的前提下，最大限度的发挥系统一次调频能力，充分合理的利用各项资源，解决电网低频问题，保证电网安全稳定运行。

附图说明

图1为本发明方法的流程示意图；

图2为长南线解列系统损失240万千瓦有功后系统频率变化情况图；

图3为长南线解列加天中直流闭锁后采取频率紧急控制后系统频率变化情况图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

电网发生故障造成有功缺额后，系统频率将快速下降，严重时可能引发低频减载动作，造成大量的负荷被切除，甚至电网崩溃。因此在发生严重故障时，综合使用电网内多种资源（1）直流调制；（2）切抽蓄电泵；（3）切可中断负荷等参与频率紧急控制，实现对电网频率的有效控制，尽最大可能保证电网的安全稳定运行。

如图1所示，一种多资源频率紧急协调控制方法，包括以下步骤：

步骤一：电网系统实时统计电网中各项频率紧急控制资源措施量，资源措施量包括：直流调制总量P₁，抽蓄电泵总量P₂，可中断负荷总量P₃，进入步骤二。

步骤二：判断当前电网是否满足频率紧急控制启动条件，如果满足，进入步骤三；如果不满足，返回步骤一；

满足下面任一条件，频率紧急控制启动：

①交流联网型电网，发生交流联网通道故障，通道解列，形成孤网；

②实现异步联网的电网，发生直流闭锁故障，造成有功缺额；

步骤三：判断电网系统损失功率ΔP是否大于频率紧急控制动作门槛值ΔP₁，如果大于，进入步骤四；反之，步骤结束。

其中，频率紧急控制动作门槛值ΔP₁为系统频率从50Hz跌至49.35Hz时的功率缺额，主要考虑到可中断负荷为低频减载的提前轮次，低频减载频率最高轮次为动作频率值为49.25Hz，为了保证在切除可中断负荷后尽可能保证低频减载不动作，因此可以认为电网频率跌至49.35Hz时对应的功率缺额电网是可以承受的，即定义该功率缺额为频率紧急控制动作门槛值。

步骤四：根据系统有功功率缺额情况，综合采用直流调制、抽蓄切泵、切可中断负荷实现对频率的紧急控制，具体实现过程如下：

步骤4-1：判断系统损失功率总量ΔP减去频率紧急控制门槛值ΔP₁后的功率缺额ΔP₁₁是否大于可提升直流总量P₁，如果大于，进入步骤4-3；反之，进入步骤4-2；

步骤4-2：以系统损失功率ΔP与频率紧急控制门槛值ΔP₁的差值ΔP₁₁提升直流功率，执行完该步骤，步骤结束；

步骤4-3：判断系统损失功率总量ΔP减去频率紧急控制门槛值ΔP₁和提升直流功率P₁后的功率缺额ΔP₁₂是否大于抽蓄可切泵总量P₂，如果大于，进入步骤4-5；反之，进入步骤4-4；

步骤4-4：以直流可提升功率总量P₁提升直流，以系统损失功率总量ΔP减去频率紧急控制门槛值ΔP₁和提升直流功率P₁后的功率缺额ΔP₁₂切抽蓄电泵，执行完该步骤，步骤结束；

步骤4-5：判断系统损失功率总量ΔP减去频率紧急控制门槛值ΔP₁、提升直流功率P₁、抽蓄切泵P₂后的功率缺额ΔP₁₃是否大于可中断负荷总量P₃，如果大于，进入步骤4-7；反之，进入步骤4-8；

步骤4-6：以直流可提升功率总量P₁提升直流，以抽蓄可切泵总量P₂切抽蓄，以可中断负荷总量P₃切负荷，执行完该步骤，步骤结束；

步骤4-7：以直流可提升功率总量P₁提升直流，以抽蓄可切泵总量P₂切抽蓄，以功率缺额ΔP₁₃切可中断负荷，执行完该步骤，步骤结束；

实施例1：

本实施例提出了一种多资源频率紧急协调控制方法。首先实时统计电网内各项频率控制资源的总量，然后判断电网是否满足频率紧急控制的启动条件，如果满足，根据当前系统损失功率情况和系统可用资源总量，同时考虑当前负荷水平下系统可承受的有功缺额量，确定各项频率控制资源应采取的措施量，尽最大可能保证电网安全稳定运行。通过上述频率紧急控制，在保证电网频率安全的前提下，最大限度的发挥系统一次调频能力，充分合理利用电网内多种频率控制资源，为保证电网电压安全稳定运行提供保障。

本实施例的实施过程如图1所示。

以2019年华中电网方式为例，祁韶直流功率450万千瓦，天中直流功率650万千瓦，长南线北送100万千瓦。当前网内可用频率紧急控制资源如表1所示。

表1各项频率控制资源可用措施量情况

基于2019年华中电网方式数据，负荷0.74亿千瓦，此时系统频率从50Hz跌落至49.35Hz对应的功率缺额为240万千瓦，系统频率变化曲线如图2所示。

为验证本专利所述方法的有效性，基于2019年华中电网方式数据，负荷0.74亿千瓦，祁韶直流功率450万千瓦，天中直流功率650万千瓦，长南线北送100万千瓦。天中直流双极闭锁加长南线解列，华中电网损失功率750万千瓦，此时频率紧急控制系统动作门槛值为240万千瓦，系统损失功率大于动作门槛值，频率紧急控制动作，经计算需采取直流调制240万千瓦加切可中断负荷270万千瓦，采取措施后系统频率变化情况如图3所示，由图可见系统最低频率为49.38Hz，低频减载不动作，达到了控制要求和目的，通过仿真计算证明了本方法的有效性。

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。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种多资源频率紧急协调控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

电网系统实时统计电网中各项频率紧急控制资源措施量；

判断当前电网是否满足频率紧急控制启动条件；

在满足启动条件时，判断电网系统损失功率ΔP是否大于频率紧急控制动作门槛值ΔP₁；

在电网系统损失功率ΔP大于频率紧急控制动作门槛值ΔP₁时，根据系统有功功率缺额情况，综合采用直流调制、抽蓄切泵、切可中断负荷实现对频率的紧急控制。

2.根据权利要求1所述的一种多资源频率紧急协调控制方法，其特征在于：所述频率紧急控制资源措施量包括：直流调制总量P₁，抽蓄电泵总量P₂，可中断负荷总量P₃。

3.根据权利要求1所述的一种多资源频率紧急协调控制方法，其特征在于：所述频率紧急控制启动条件：交流联网型电网，发生交流联网通道故障，通道解列，形成孤网。

4.根据权利要求1所述的一种多资源频率紧急协调控制方法，其特征在于：所述频率紧急控制启动条件：实现异步联网的电网，发生直流闭锁故障，造成有功缺额。

5.根据权利要求1所述的一种多资源频率紧急协调控制方法，其特征在于：所述频率紧急控制动作门槛值ΔP₁为系统频率从50Hz跌至49.35Hz时的功率缺额。

6.根据权利要求1所述的一种多资源频率紧急协调控制方法，其特征在于：所述根据系统有功功率缺额情况，综合采用直流调制、抽蓄切泵、切可中断负荷实现对频率的紧急控制，包括如下步骤：

步骤4-1：判断系统损失功率总量ΔP减去频率紧急控制门槛值ΔP₁后的功率缺额ΔP₁₁是否大于直流调制总量P₁，如果大于，进入步骤4-3；反之，进入步骤4-2；

步骤4-2：以系统损失功率ΔP与频率紧急控制门槛值ΔP₁的差值ΔP₁₁提升直流功率；

步骤4-3：判断系统损失功率总量ΔP减去频率紧急控制门槛值ΔP₁和直流调制总量P₁后的功率缺额ΔP₁₂是否大于抽蓄电泵总量P₂，如果大于，进入步骤4-5；反之，进入步骤4-4；

步骤4-4：以直流调制总量P₁提升直流，以系统损失功率总量ΔP减去频率紧急控制门槛值ΔP₁和直流调制总量P₁后的功率缺额ΔP₁₂切抽蓄电泵；

步骤4-5：判断系统损失功率总量ΔP减去频率紧急控制门槛值ΔP₁、直流调制总量P₁、抽蓄电泵总量P₂后的功率缺额ΔP₁₃是否大于可中断负荷总量P₃，如果大于，进入步骤4-7；反之，进入步骤4-8；

步骤4-6：以直流调制总量P₁提升直流，以抽蓄电泵总量P₂切抽蓄，以可中断负荷总量P₃切负荷；

步骤4-7：以直流调制总量P₁提升直流，以抽蓄电泵总量P₂切抽蓄，以功率缺额ΔP₁₃切可中断负荷。

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