一種電力系統(tǒng)高頻切機和低頻切負荷改善頻率安全性的性能量化評價指標計算方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電力系統(tǒng)高頻切機和低頻切負荷改善頻率安全性的性能量化評價指標計算方法，屬于電力系統(tǒng)及其自動化【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明利用各負荷母線與發(fā)電機母線等值互導納模值對網(wǎng)內(nèi)機組的暫態(tài)頻率安全參與因子加權(quán)求和，考慮切負荷后負荷有功功率減少量與預(yù)想解列割集斷面有功功率減少量的比值，考慮切機量與預(yù)想解列割集斷面有功功率減少量的比值，快速計算各機組高頻切機和各負荷母線低頻切負荷的電力系統(tǒng)頻率安全控制性能量化評估指標。本發(fā)明能夠快速評估電網(wǎng)發(fā)生嚴重故障后出現(xiàn)頻率問題后各機組高頻切機或各負荷低頻切負荷措施的控制性能有效性，從而為電力系統(tǒng)高頻切機與低頻切負荷頻率穩(wěn)定優(yōu)化控制提供量化分析與決策支持。
【專利說明】一種電力系統(tǒng)高頻切機和低頻切負荷改善頻率安全性的性 能量化評價指標計算方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)及其自動化【技術(shù)領(lǐng)域】，更準確地說本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng) 高頻切機和低頻切負荷改善頻率安全性的性能量化評價指標計算方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著超、特高壓交直流、大容量輸電網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，在向目標網(wǎng)架過渡期間，互聯(lián)的 交流斷面聯(lián)系還比較薄弱，極端情況下，多回直流閉鎖、交流聯(lián)絡(luò)斷面開斷導致電網(wǎng)解列 后，電網(wǎng)內(nèi)可能會面臨嚴重的安全穩(wěn)定問題，如高頻或低頻問題。電網(wǎng)高頻切機和低頻切負 荷成為大電網(wǎng)中暫態(tài)頻率穩(wěn)定控制的必要手段。
[0003] 基于電力系統(tǒng)暫態(tài)頻率偏移量化評估理論，可計算不同發(fā)電機的暫態(tài)頻率安全參 與因子，在此基礎(chǔ)上，進一步給出高頻切機和低頻切負荷的電力系統(tǒng)頻率安全控制性能量 化評估指標，則可為電力系統(tǒng)高頻切機和低頻切負荷控制策略性能快速評估和協(xié)調(diào)優(yōu)化提 供量化分析與決策支持。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是：給出一種電力系統(tǒng)高頻切機和低頻切負荷改善頻率安全性的性 能量化評價指標計算方法，量化電力系統(tǒng)嚴重故障后出現(xiàn)頻率問題各機組高頻切機或各負 荷低頻切負荷對電力系統(tǒng)頻率穩(wěn)定的影響程度，為高頻切機和低頻切負荷控制策略性能快 速評估和協(xié)調(diào)優(yōu)化提供量化分析與決策支持。
[0005] 具體地說，本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)的，包括下列步驟：
[0006] 1)根據(jù)電力系統(tǒng)運行方式及相應(yīng)的模型與參數(shù)，采用時域仿真方法獲取預(yù)想故障 下系統(tǒng)發(fā)電機功角、母線電壓及系統(tǒng)頻率受擾軌跡，所述電力系統(tǒng)運行參數(shù)包括系統(tǒng)潮流 數(shù)據(jù)和元件動態(tài)模型參數(shù)；
[0007] 2)計算各個切負荷母線與其所屬網(wǎng)內(nèi)各個機組的互導納模值，反映二者之間的電 氣距離；
[0008] 3)設(shè)置暫態(tài)頻率偏移考核二元表（fra，TJ，其中為二元表中頻率偏移門檻值， Tra為頻率偏移允許持續(xù)時間，并基于暫態(tài)頻率偏移考核二元表和預(yù)想故障下發(fā)電機頻 率受擾軌跡，利用暫態(tài)頻率偏移量化評估理論給出系統(tǒng)暫態(tài)頻率安全裕度n f_min及各機組 的暫態(tài)頻率安全裕度nf.g，由此計算各個機組的暫態(tài)頻率安全參與因子p f.g;
[0009] 4)計算切機量與解列割集斷面有功功率減少量的比值，計算切負荷后負荷有功功 率減少量與解列割集斷面有功功率減少量的比值，利用負荷母線與發(fā)電機組機端母線的互 導納模值對網(wǎng)內(nèi)機組的暫態(tài)頻率安全參與因子加權(quán)求和，并計及負荷頻率調(diào)節(jié)系數(shù)，被切 機組一次頻率調(diào)節(jié)系數(shù)、機組有功出力及慣量，綜合以上參數(shù)，計算電力系統(tǒng)高頻切機和低 頻切負荷頻率安全控制性能指標。
[0010] 上述技術(shù)方案的進一步特征在于，所述步驟2)具體包括以下步驟： toon] 基于潮流計算數(shù)據(jù)，按公式（1)進行節(jié)點網(wǎng)絡(luò)方程等值簡化，計算各個負荷母線 與其所屬網(wǎng)內(nèi)各個機組的互導納模值，模值越大，說明兩者間的電氣距離越?。?br>
【權(quán)利要求】
1. 一種電力系統(tǒng)高頻切機和低頻切負荷改善頻率安全性的性能量化評價指標計算方 法，其特征在于，包括如下步驟： 1) 根據(jù)電力系統(tǒng)運行方式及相應(yīng)的模型與參數(shù)，采用時域仿真方法獲取預(yù)想故障下系 統(tǒng)發(fā)電機功角、母線電壓及系統(tǒng)頻率受擾軌跡，所述電力系統(tǒng)運行參數(shù)包括系統(tǒng)潮流數(shù)據(jù) 和元件動態(tài)模型參數(shù)； 2) 計算各個切負荷母線與其所屬網(wǎng)內(nèi)各個機組的互導納模值，反映二者之間的電氣距 離； 3) 設(shè)置暫態(tài)頻率偏移考核二元表（fra，TJ，其中為二元表中頻率偏移門檻值，Tra為 頻率偏移允許持續(xù)時間，并基于暫態(tài)頻率偏移考核二元表和預(yù)想故障下發(fā)電機頻率受 擾軌跡，利用暫態(tài)頻率偏移量化評估理論給出系統(tǒng)暫態(tài)頻率安全裕度nf.min及各機組的暫 態(tài)頻率安全裕度nf.g，由此計算各個機組的暫態(tài)頻率安全參與因子pf. g; 4) 計算切機量與解列割集斷面有功功率減少量的比值，計算切負荷后負荷有功功率減 少量與解列割集斷面有功功率減少量的比值，利用負荷母線與發(fā)電機組機端母線的互導納 模值對網(wǎng)內(nèi)機組的暫態(tài)頻率安全參與因子加權(quán)求和，并計及負荷頻率調(diào)節(jié)系數(shù)，被切機組 一次頻率調(diào)節(jié)系數(shù)、機組有功出力及慣量，綜合以上參數(shù)，計算電力系統(tǒng)高頻切機和低頻切 負荷頻率安全控制性能指標。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)高頻切機和低頻切負荷改善頻率安全性的性能量 化評價指標計算方法，其特征在于，所述步驟2)具體包括以下步驟： 基于潮流計算數(shù)據(jù)，按公式（1)進行節(jié)點網(wǎng)絡(luò)方程等值簡化，計算各個負荷母線與其 所屬網(wǎng)內(nèi)各個機組的互導納模值，模值越大，說明兩者間的電氣距離越小：
上述式中，4、4分別為機組機端母線、負荷母線注入電流向量，4、^分別為機組 機端母線、負荷母線電壓向量，Yre、Ya分別為機組機端母線、負荷母線的等值自導納子矩 陣，Ya為機組機端母線與負荷母線的等值互導納子矩陣，Yuj為負荷母線與機組機端母線的 等值互導納子矩陣，等值互導納子矩陣Yuj中元素 ylg的模值I ylg I即為第1個負荷母線與第 g個機組的互導納模值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電力系統(tǒng)高頻切機和低頻切負荷改善頻率安全性的性能量 化評價指標計算方法，其特征在于：所述步驟3)具體包括以下步驟： 3-1)設(shè)置暫態(tài)頻率偏移考核二元表TJ，其中f"為二元表中頻率偏移門檻值，Tra為頻率偏移允許持續(xù)時間，并基于暫態(tài)頻率偏移考核二元表和預(yù)想故障下發(fā)電機頻率 受擾軌跡，利用暫態(tài)頻率偏移量化評估理論給出系統(tǒng)暫態(tài)頻率安全裕度nf.min及各機組的 暫態(tài)頻率安全裕度nf.g; 3-2)按式（2)計算各個機組的暫態(tài)頻率安全參與因子Pf.g:
其中，pf.g為第g個機組的暫態(tài)頻率安全參與因子，nf.g為第g個機組的暫態(tài)頻率安全 裕度，nf.min為基于暫態(tài)頻率偏移量化評估理論給出系統(tǒng)暫態(tài)頻率安全裕度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電力系統(tǒng)高頻切機和低頻切負荷改善頻率安全性的性能量 化評價指標計算方法，其特征在于，所述步驟4)具體包括以下步驟： 4-1)按式（3)計算切機量與解列割集斷面有功功率減少量的比值：
其中，Kgll為第g個機組切除后切機量與解列割集斷面有功功率減少量的比值，A Pg為 第g個被切機組的切機量，△ Pa。為第g個機組切機前與切機后預(yù)想的孤網(wǎng)解列割集斷面有 功功率的減小值； 4-2)按式（4)計算切負荷后負荷有功功率減少量與解列割集斷面有功功率減少量的 比值：
其中，Kil為第1個負荷母線切負荷后負荷有功功率減少量與解列割集斷面有功功率 減少量的比值，AP1為第1個負荷母線切負荷前與切負荷后負荷有功功率的差值，A PA。為 第1個負荷母線切負荷前與切負荷后預(yù)想的孤網(wǎng)解列割集斷面有功功率的減少值； 4-3)基于式（2)、（3)計算得到的Pf.g、KgD，并計及機組的一次頻率調(diào)節(jié)系數(shù)K tg，機組 有功出力Pm.g，機組慣量Mg，按式（5)計算電力系統(tǒng)高頻切機的頻率安全控制性能量化評價 指標：
上述式中，Pg是第g個機組的高頻切機的電力系統(tǒng)頻率安全控制性能量化評價指標； 4-4)基于式（1)、（2)、（4)計算得到的|ylg| ，利用互導納模值|ylg|對各個機 組暫態(tài)頻率安全參與因子Pf.g加權(quán)并求和，并計及負荷有功頻率調(diào)節(jié)系數(shù)Ir1，按式（6)計 算電力系統(tǒng)低頻切負荷的頻率安全控制性能量化評價指標：
上述式中，Pfl是第1個負荷母線低頻切負荷的電力系統(tǒng)頻率安全控制性能量化評價指 標，Ng是解列后孤網(wǎng)內(nèi)所有發(fā)電機的集合。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2、3或4所述的電力系統(tǒng)高頻切機和低頻切負荷改善頻率安全性的性 能量化評價指標計算方法，其特征在于，針對預(yù)想故障只進行一次時域仿真計算以獲取各 機組高頻切機和各負荷母線低頻切負荷改善頻率安全性的性能量化評價指標。
【文檔編號】G06Q50/06GK104361533SQ201410667145
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月6日
【發(fā)明者】項麗, 任先成, 呂亞洲, 劉福鎖, 李威, 李碧君, 方勇杰, 擺世彬, 耿天翔 申請人:國網(wǎng)寧夏電力公司, 國電南瑞科技股份有限公司