本發(fā)明屬于電網(wǎng)安全穩(wěn)定分析技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種分析制定異步送端省級(jí)電網(wǎng)高頻切機(jī)策略的方法。
背景技術(shù)：
異步送端省級(jí)電網(wǎng)是省級(jí)電網(wǎng)與跨省級(jí)區(qū)域電網(wǎng)不通過(guò)交流線路連接，僅通過(guò)多回直流線路相互連接的物理結(jié)構(gòu)，電力大規(guī)模通過(guò)直流送出、省內(nèi)消納的負(fù)荷遠(yuǎn)小于外送電。異步聯(lián)網(wǎng)后，電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的巨變使得系統(tǒng)運(yùn)行特性、主要穩(wěn)定問(wèn)題、電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)均隨之發(fā)生較大變化，送端電網(wǎng)主要的安全運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)來(lái)自直流多極閉鎖或換相失敗、多回直流同時(shí)或相繼閉鎖后，大量功率富余，頻率大幅上升存在高頻率穩(wěn)定問(wèn)題。解決高頻率穩(wěn)定問(wèn)題需要直流頻率限制控制器(FLC)、直流穩(wěn)控系統(tǒng)、高頻切機(jī)策略、低頻低壓減載策略、發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻、發(fā)電機(jī)組AGC共同作用、相互配合。
大電網(wǎng)同步聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)行方式下，高頻切機(jī)策略的制定僅需要與火電廠過(guò)速保護(hù)(OPC)和低頻低壓減載相互配合，制定上難度不大；大電網(wǎng)異步聯(lián)網(wǎng)后，高頻切機(jī)策略的制定除了與火電廠過(guò)速保護(hù)(OPC)和低頻低壓減載相互配合外，還要與直流頻率限制控制器(FLC)、直流穩(wěn)控系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻、發(fā)電機(jī)組AGC相互配合，難度巨幅增大，一旦策略制定不當(dāng)，可能出現(xiàn)解決頻率穩(wěn)定的諸多措施之間配合不當(dāng)、無(wú)序動(dòng)作，導(dǎo)致電網(wǎng)頻率失穩(wěn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種分析制定異步送端省級(jí)電網(wǎng)高頻切機(jī)策略的方法，合理搭建異步聯(lián)網(wǎng)頻率穩(wěn)定的第三道防線，解決大電網(wǎng)異步運(yùn)行后所帶來(lái)的頻率穩(wěn)定難題。
技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種分析制定異步送端省級(jí)電網(wǎng)高頻切機(jī)策略的方法，所述方法包括以下步驟：
S1建立電網(wǎng)異步運(yùn)行的仿真分析模型：所述仿真分析模型包括直流系統(tǒng)模型、交流系統(tǒng)模型、直流頻率限制控制器模型、發(fā)電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)模型和發(fā)電機(jī)組AGC模型；
S2分析異步送端電網(wǎng)在不同故障下所面臨的頻率穩(wěn)定問(wèn)題：以直流單極閉鎖、直流雙極閉鎖穩(wěn)控系統(tǒng)動(dòng)作以及直流雙極閉鎖穩(wěn)控系統(tǒng)拒動(dòng)故障觸發(fā)，根據(jù)直流頻率限制控制器的投/退、直流穩(wěn)控系統(tǒng)的動(dòng)作/拒動(dòng)，結(jié)合發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻備用容量、發(fā)電機(jī)組AGC備用容量的大小分成若干種不同的運(yùn)行方式，在不同的運(yùn)行方式下分析頻率穩(wěn)定問(wèn)題；
S3分析異步送端電網(wǎng)在不同故障下的電網(wǎng)頻率特性并篩選影響頻率特性的因素：影響頻率特性的因素包括調(diào)速器參數(shù)和電網(wǎng)負(fù)荷模型，所述調(diào)速器參數(shù)包括調(diào)查系數(shù)和調(diào)頻死區(qū)。
S4多項(xiàng)異步送端主網(wǎng)高頻切機(jī)策略定制；
S5校驗(yàn)各種異步送端主網(wǎng)高頻切機(jī)策略的魯棒性并選定最優(yōu)的異步送端主網(wǎng)高頻切機(jī)策略；
S6基于選定的最優(yōu)的異步送端主網(wǎng)高頻切機(jī)策略與各地方電網(wǎng)高頻切機(jī)策略相互配合，形成分層分區(qū)的省級(jí)電網(wǎng)高頻切機(jī)策略。
進(jìn)一步的，所述步驟S3中，通過(guò)分析大、小方式下異步送端電網(wǎng)在面臨大擾動(dòng)時(shí)異步送端電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程、物理機(jī)理以及頻率響應(yīng)情況來(lái)分析異步送端電網(wǎng)在不同故障下的電網(wǎng)頻率特性：
1)發(fā)生擾瞬間：由于發(fā)電機(jī)功角無(wú)法突變，發(fā)電機(jī)的輸出功率的變化量通過(guò)公式(1)計(jì)算得到：
其中，Ksik是指發(fā)電機(jī)i與擾動(dòng)點(diǎn)k之間的同步轉(zhuǎn)矩系數(shù)；ΔPL是指擾動(dòng)點(diǎn)k時(shí)刻受到的功率擾動(dòng)量，n為發(fā)電機(jī)的數(shù)量；
2)擾動(dòng)發(fā)生后至發(fā)電機(jī)調(diào)速器響應(yīng)前，發(fā)電機(jī)的輸出功率的變化量通過(guò)公式(2)計(jì)算得到：
其中，Mi為第i個(gè)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，ΔPL是指擾動(dòng)點(diǎn)k時(shí)刻受到的功率擾動(dòng)量，n為發(fā)電機(jī)的數(shù)量。
進(jìn)一步的，所述步驟S4中異步送端主網(wǎng)高頻切機(jī)策略包括四種，分別為：
1)第1類：以頻率變化值設(shè)置輪級(jí)，延時(shí)以裝置不發(fā)生誤動(dòng)的最快速度為依據(jù)；
2)第2類：?jiǎn)?dòng)頻率保持第一輪頻率變化值不變，以裝置不誤動(dòng)的最小延時(shí)設(shè)置輪級(jí)；
3)第3類：前3輪以頻率變化值設(shè)置輪級(jí)，延時(shí)以裝置不發(fā)生誤動(dòng)的最快速度為依據(jù)，后3輪的頻率變化值不變，延時(shí)以避免裝置誤動(dòng)的最小延時(shí)設(shè)置輪級(jí)；
4)第4類：以2輪為1組，分3組，每組內(nèi)部2輪頻率變化值不變，延時(shí)以避免裝置誤動(dòng)的最小延時(shí)設(shè)置輪級(jí)，3組之間以頻率變化值設(shè)置輪級(jí)。
進(jìn)一步的，所述步驟S5包括以下步驟：
在發(fā)生直流雙極閉鎖穩(wěn)控系統(tǒng)動(dòng)作、直流雙極閉鎖穩(wěn)控系統(tǒng)拒動(dòng)、多回直流閉鎖穩(wěn)控系統(tǒng)動(dòng)作、多回直流閉鎖穩(wěn)控系統(tǒng)拒動(dòng)等復(fù)雜故障下，主網(wǎng)最低頻率不能低于低頻低壓減載裝置動(dòng)作第一輪頻率限值，主網(wǎng)最高頻率不得高于火電廠過(guò)速保護(hù)動(dòng)作定值，在機(jī)組一次調(diào)頻動(dòng)作下主網(wǎng)頻率應(yīng)恢復(fù)至一次調(diào)頻死區(qū)定值范圍內(nèi)，在發(fā)電機(jī)組AGC和一次調(diào)頻共同作用下，主網(wǎng)頻率應(yīng)恢復(fù)至發(fā)電機(jī)組AGC死區(qū)定值范圍內(nèi)。
有益效果：本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較，具有的優(yōu)點(diǎn)是：通過(guò)本發(fā)明方法提供的分析制定異步送端省級(jí)電網(wǎng)高頻切機(jī)策略的方法，合理搭建異步聯(lián)網(wǎng)頻率穩(wěn)定的第三道防線，解決大電網(wǎng)異步運(yùn)行后所帶來(lái)的頻率穩(wěn)定難題。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明方法流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說(shuō)明。
參照?qǐng)D1，本發(fā)明的一種分析制定異步送端省級(jí)電網(wǎng)高頻切機(jī)策略的方法，包括以下步驟：
建立電網(wǎng)異步運(yùn)行的仿真分析模型；建立的電網(wǎng)異步運(yùn)行的仿真分析模型，模型中除常規(guī)的直流系統(tǒng)模型、交流系統(tǒng)模型外，還包括直流頻率限制控制器(FLC)模型、發(fā)電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)模型、發(fā)電機(jī)組AGC模型，模型建立的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)能夠真實(shí)反映省級(jí)電網(wǎng)與跨省級(jí)區(qū)域電網(wǎng)僅通過(guò)多回直流線路相互連接的物理結(jié)構(gòu)。
分析異步送端電網(wǎng)的在不同故障下所面臨的頻率穩(wěn)定問(wèn)題；分析異步送端電網(wǎng)的在不同故障下所面臨的頻率穩(wěn)定問(wèn)題時(shí)，需要根據(jù)直流頻率限制控制器(FLC)的投/退、直流穩(wěn)控系統(tǒng)的動(dòng)作/拒動(dòng)，結(jié)合發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻備用容量、AGC備用容量的大小分成多種不同的運(yùn)行方式，在不同的運(yùn)行方式下分析頻率穩(wěn)定問(wèn)題；
分析異步送端電網(wǎng)在不同故障下的電網(wǎng)頻率特性并篩選影響頻率特性的因素；分析異步送端電網(wǎng)的在不同故障下的電網(wǎng)頻率特性時(shí)，主要側(cè)重分析大、小方式下異步電網(wǎng)在面臨大擾動(dòng)時(shí)送端電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程、機(jī)理、以及頻率響應(yīng)情況。
1)發(fā)生擾瞬間。由于發(fā)電機(jī)功角無(wú)法突變，發(fā)電機(jī)的輸出功率的變化量按公式(1)計(jì)算得到：
其中，Ksik是指發(fā)電機(jī)i與擾動(dòng)點(diǎn)k之間的同步轉(zhuǎn)矩系數(shù)；ΔPL是指擾動(dòng)點(diǎn)k時(shí)刻受到的功率擾動(dòng)量，n為發(fā)電機(jī)的數(shù)量；發(fā)電機(jī)輸出功率的變化量與發(fā)電機(jī)i與擾動(dòng)點(diǎn)k之間的同步轉(zhuǎn)矩系數(shù)相關(guān)。初始角度差越小，擾動(dòng)點(diǎn)的電氣距離越近，則發(fā)電機(jī)i對(duì)擾動(dòng)功率的分擔(dān)量就越大。
2)擾動(dòng)發(fā)生后至發(fā)電機(jī)調(diào)速器響應(yīng)前，發(fā)電機(jī)的輸出功率的變化量按公式(2)計(jì)算得到：
其中，Mi為第i個(gè)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，ΔPL是指擾動(dòng)點(diǎn)k時(shí)刻受到的功率擾動(dòng)量，n為發(fā)電機(jī)的數(shù)量。該公式表明發(fā)電機(jī)按慣性常數(shù)分擔(dān)不平衡功率。
3)發(fā)電機(jī)調(diào)速器開始響應(yīng)后。調(diào)速器開始動(dòng)作，改變?cè)瓌?dòng)機(jī)輸出功率，進(jìn)而改變發(fā)電機(jī)的電氣輸出功率；
篩選影響頻率特性的各種因素時(shí)，主要考慮調(diào)速器參數(shù)和電網(wǎng)負(fù)荷模型，調(diào)速器參數(shù)中又以調(diào)差系數(shù)和調(diào)頻死區(qū)為核心；
1)調(diào)速器參數(shù)。異步電網(wǎng)在發(fā)生大擾動(dòng)時(shí)，一般在2～3s后發(fā)電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)開始參與一次調(diào)頻，其性能與頻率的恢復(fù)特性密切相關(guān)，調(diào)速器參數(shù)中對(duì)機(jī)組一次調(diào)頻性能影響較大的因素包括調(diào)差系數(shù)和調(diào)頻死區(qū)。異步電網(wǎng)對(duì)發(fā)電機(jī)調(diào)速器參數(shù)的運(yùn)行規(guī)定為：水電機(jī)組調(diào)差系數(shù)bp＝4％，20MW以下水電機(jī)組的調(diào)頻死區(qū)為0.1Hz，20MW以上水電機(jī)組的調(diào)頻死區(qū)為0.05HZz；火電機(jī)組調(diào)差系數(shù)bp＝5％，調(diào)頻死區(qū)0.033Hz。機(jī)組調(diào)差系數(shù)與一次調(diào)頻的調(diào)節(jié)深度成反比，調(diào)差系數(shù)越大，機(jī)組分擔(dān)的一次調(diào)頻功率越小，頻率恢復(fù)速率越慢。水電機(jī)組的調(diào)差系數(shù)bp由4％增大為6％時(shí)，僅會(huì)導(dǎo)致調(diào)速器對(duì)頻率的響應(yīng)速度降低，而對(duì)暫態(tài)過(guò)程中最高頻率影響不大。當(dāng)調(diào)速器調(diào)頻死區(qū)逐漸增大時(shí)，機(jī)組一次調(diào)頻的調(diào)節(jié)深度會(huì)相應(yīng)減弱，頻率恢復(fù)過(guò)程變慢，暫態(tài)過(guò)程中最高頻率增大。20MW以上水電機(jī)組的調(diào)頻死區(qū)由0.01Hz增大為0.2Hz，暫態(tài)過(guò)程中最高頻率相差不超過(guò)0.06Hz。
2)負(fù)荷模型。不同負(fù)荷模型對(duì)應(yīng)不同頻率響應(yīng)特性。負(fù)荷采用南方電網(wǎng)常用的兩種模型，即“30％恒阻抗+40％恒電流+30％恒功率”模型和“50％電動(dòng)機(jī)+50％恒阻抗”模型。同一直流閉鎖故障下，“50％電動(dòng)機(jī)+50％恒阻抗”模型比“30％恒阻抗+40％恒電流+30％恒功率”的負(fù)荷模型，暫態(tài)過(guò)程中頻率響應(yīng)幅度有所減小。
制定幾種異步送端主網(wǎng)高頻切機(jī)策略；制定的高頻切機(jī)策略要適應(yīng)大電網(wǎng)異步運(yùn)行，方法與直流頻率限制控制器(FLC)、直流穩(wěn)控系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻功能、發(fā)電機(jī)組自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)協(xié)調(diào)配合。
在不同的運(yùn)行方式下，利用直流組合故障，校驗(yàn)幾種高頻切機(jī)策略在高頻切機(jī)動(dòng)作對(duì)象、動(dòng)作頻率、切機(jī)容量和動(dòng)作延時(shí)的適應(yīng)性，選定一種最優(yōu)的主網(wǎng)高頻切機(jī)策略；
基于選定的主網(wǎng)高頻切機(jī)策略，與各地方電網(wǎng)高頻切機(jī)策略相互配合，形成分層分區(qū)的省級(jí)電網(wǎng)高頻切機(jī)策略：
制定的幾種異步送端主網(wǎng)高頻切機(jī)策略在直流雙極及以上閉鎖且穩(wěn)控措施失效、云南頻率大幅度上升的情況下，應(yīng)在有效防止誤動(dòng)的前提下，盡快完成策略的啟動(dòng)。主要的幾種高頻切機(jī)策略可分為4類：
1)第1類：以頻率變化值設(shè)置輪級(jí)，延時(shí)以裝置不發(fā)生誤動(dòng)的最快速度為依據(jù)。如各輪頻率動(dòng)作定值分別為50.8Hz、50.9Hz、51.0Hz、51.1Hz、51.2Hz、51.3Hz，各輪級(jí)延時(shí)均為0.2秒。
2)第2類：?jiǎn)?dòng)頻率保持第一輪頻率變化值不變，以裝置不誤動(dòng)的最小延時(shí)設(shè)置輪級(jí)。如高周動(dòng)作頻率定值為50.8Hz、延時(shí)分別為：0.2秒、0.4秒、0.6秒、0.8秒、1.0秒、1.2秒。
3)第3類：前3輪以頻率變化值設(shè)置輪級(jí)，延時(shí)以裝置不發(fā)生誤動(dòng)的最快速度為依據(jù)，后3輪的頻率變化值不變，延時(shí)以避免裝置誤動(dòng)的最小延時(shí)設(shè)置輪級(jí)。如：前3輪50.8Hz、50.9Hz、51.0Hz各輪級(jí)延時(shí)均為0.2秒，后3輪動(dòng)作頻率仍為51Hz，延時(shí)分別為0.4秒、0.6秒、0.8秒。
4)第4類：以2輪為1組，分3組，每組內(nèi)部2輪頻率變化值不變，延時(shí)以避免裝置誤動(dòng)的最小延時(shí)設(shè)置輪級(jí)，3組之間以頻率變化值設(shè)置輪級(jí)。如第1、2輪動(dòng)作頻率50.8Hz，2輪延時(shí)為0.2秒、0.4秒，第3、4輪動(dòng)作頻率50.9Hz，2輪延時(shí)為0.2秒、0.4秒，最后2輪動(dòng)作頻率為51Hz，2輪延時(shí)為0.2秒、0.4秒。
選定的最優(yōu)的主網(wǎng)高頻切機(jī)策略：
在發(fā)生直流雙極閉鎖穩(wěn)控系統(tǒng)動(dòng)作、直流雙極閉鎖穩(wěn)控系統(tǒng)拒動(dòng)、多回直流閉鎖穩(wěn)控系統(tǒng)動(dòng)作、多回直流閉鎖穩(wěn)控系統(tǒng)拒動(dòng)等復(fù)雜故障下，主網(wǎng)最低頻率不能低于低頻低壓減載裝置動(dòng)作第一輪頻率限值，主網(wǎng)最高頻率不得高于火電廠過(guò)速保護(hù)動(dòng)作定值，在機(jī)組一次調(diào)頻動(dòng)作下主網(wǎng)頻率應(yīng)恢復(fù)至一次調(diào)頻死區(qū)定值范圍內(nèi)，在機(jī)組AGC和一次調(diào)頻共同作用下，主網(wǎng)頻率應(yīng)恢復(fù)至AGC死區(qū)定值范圍內(nèi)。
最終形成的分層分區(qū)省級(jí)電網(wǎng)高頻切機(jī)策略應(yīng)確保地方電網(wǎng)高頻切機(jī)策略和主網(wǎng)高頻切機(jī)策略層次分明。地方電網(wǎng)高頻切機(jī)策略側(cè)重解決地區(qū)電網(wǎng)的頻率穩(wěn)定問(wèn)題，主網(wǎng)高頻切機(jī)策略側(cè)重解決主網(wǎng)頻率穩(wěn)定問(wèn)題，在面臨同一故障導(dǎo)致的同一種頻率穩(wěn)定問(wèn)題時(shí)，納入主網(wǎng)高頻切機(jī)策略的機(jī)組和納入地方電網(wǎng)高頻切機(jī)策略的機(jī)組不能無(wú)序重復(fù)動(dòng)作。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。