专利名称：适应频率安全稳定的低频切泵及减载协调优化方法
技术领域：
本发明属于电力系统稳定控制领域，更准确地说本发明涉及一种基于控制代价实现电网低频切泵及低频减载优化整定的新型方法。
背景技术：
频率稳定是电力系统安全稳定运行的重要因素，它反映了电力系统中有功功率供需平衡的基本状态。频率的异常会给电网、发电机、用户带来极为严重的后果。频率的异常不仅会使电厂运行偏离经济性，影响整个电网的经济运行，而且还可能危及全系统的安全运行。随着特高压的投运和智能电网发展的需要，我国电网已形成跨大区互联，频率特 性和频率控制问题已成为电网互联运行的关键问题之一。当电网突然发生功率缺额时，低频减载是常用的重要控制手段。现有的低频减载方案整定时一般用单机带集中负荷等效模型的方法，凭经验离线整定频率启动值、延时和每轮切负荷量，近年来国内外的改进方案普遍考虑了紧急情况下的频率变化率和电压变化率加快切负荷。随着抽水蓄能电厂的建设和发展，国内外利用抽水蓄能机组进行调频渐渐普及。抽水蓄能机组是发电、水泵两用机组，其具有快速的响应能力和爬坡能力。抽水蓄能机组迅速而灵敏的开、停机性能，特别适宜于调整出力，能很好地满足电网负荷急剧变化的要求，从而保证电网安全稳定运行。对于抽水蓄能机组低频保护的整定，文献[罗胤.抽水蓄能机组低频保护整定方案[J].水电自动化与大坝监测，2011，35 (3) :52-55]提到了从电网侧频率安全出发进行抽水蓄能机组的低频保护方案整定，把水泵状态的抽水蓄能机组当成大容量的负荷切除，考核不同运行方式下切除抽水蓄能机组容量的负荷后对电网的频率影响程度。文献[S. JHuang, C. C Huang. Adaptive approach to load shedding including pumped—storageunits during underfrequency conditions[J]. IEE Proc.-Gener. Transm. Distrib. , vol. 148，No. 2,March2001.]在低频情况下优先切除水泵状态下的抽水蓄能机组，考虑了在极端功率缺额的情况下切除水泵后还需启动低频减载。文献[C.T Hsu, M. S Kang, C. SChen. Design of adaptive load shedding by artificial neural networks[J]. IEEProc. -Gener. Transm. Distrib. , vol. 152, No. 3, May2005.]基于神经网络的方法对低频切泵进行优化整定，通过稳定仿真分析获取大量不同场景下的最优切泵样本，再利用这些样本训练神经网络，以后只需输入现场的频率变化率和功率缺额就会自动得出最优切泵方案。传统的低频减载方案整定未考虑合理利用抽水蓄能机组这种高调节性元件，出于对抽水蓄能机组的保护，在频率低到一定程度直接将它们全部解列，电网侧需切除大量的负荷的来保证系统的频率安全稳定，容易造成过切负荷问题。有部分考虑了抽水蓄能机组的低频减载整定的新方案，都基于大量的稳定仿真分析凭经验反复试探得出方案，没有指出低频切泵与常规的低频减载之间协调配合的方法，更没有一种定量的方法去对不同的协调方案进行优化和评价。为此，需要一种考虑抽水蓄能机组和低频减载特性，在保证电网频率安全的前提下，使控制代价最小的新型低频减载优化整定方法。
发明内容
本发明的目的是给出一种低频减载与低频切泵协调优化的整定方法，利用该整定方法可充分利用抽水蓄能机组的灵活的调节特性，通过低频减载与低频切泵协调配合使事故后频率尽快恢复到安全范围，通过计算不同方案综合频率控制代价对不同的整定方案进行比较。利用该发明提出的方法，可得到经济、高效的低频减载整定方案。为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案实现，包括下述步骤 O获取包括抽水蓄能机组在内的电网运行安排信息；
2)选取典型研究方式及可能故障场景；
3)基于频率响应轨迹获取低频切泵预选方案；
4)考虑抽水蓄能机组后低频减载的协调配合方案整定；
5)计算不同方案综合频率控制代价；
6)比较各方案的优劣获得最优方案。上述步骤2)典型研究方式及可能故障场景的选取基于概率统计信息，通过对历年电网数据的分析，统计出电网各种运行方式累计运行时间、出现故障的类型及次数得出概率分布情况，结合电网规划网架、负荷水平、电源建设、抽水蓄能接入情况，选取有代表性的研究方式，在研究方式基础上进行电网安全稳定分析得出可能的故障集。上述步骤3)基于频率响应轨迹进行低频切泵初步方案整定，以暂态频率偏移可接受裕度进行初选，然后通过计算低频切泵后频率变化积分进一步筛选，只有暂态频率偏移可接受裕度较大同时频率变化积分较小几套方案最后被留下作为预选低频切泵方案。上述步骤4)低频减载与低频切泵之间的协调配合是通过电网故障后频率变化率来设定，采用“粗糙调节+精细调节”协调的办法，对于严重故障采用“紧急轮+基本轮”加快切除全部水泵和部分负荷。上述步骤5)控制代价计算表达式为
权利要求
1.适应频率安全稳定的低频切泵及减载协调优化方法，包括以下步骤 1)获取包括抽水蓄能机组运行状态在内的电网运行安排信息； 2)选取典型研究方式及可能故障场景； 3)基于频率响应轨迹获取低频切泵预选方案； 4)考虑抽水蓄能机组后低频减载的协调配合方案整定； 5)计算不同方案综合频率控制代价； 6)比较各方案的优劣获得最优方案。
2.根据权利I要求所述的适应频率安全稳定的低频切泵及减载协调优化方法，所述步骤3)中，低频切泵方案是根据频率响应轨迹通过计算频率变化积分和暂态频率偏移可接受裕度来优选几组低频切泵的预选方案。
3.根据权利I要求所述的适应频率安全稳定的低频切泵及减载协调优化方法，所述步骤4)中，考虑抽水蓄能机组后低频减载的协调配合整定是通过故障情况下频率变化率设定，将低频切泵当做粗糙调节方案用于缓解频率急剧下降的趋势，低频减载当做精细调节方案在频率变化趋势缓解后用于使频率恢复到合理的运行范围，同时使切负荷量最小最优，采用“粗糙调节+精细调节”控制模式，严重故障下采用“紧急轮+基础轮”加快切除全部水泵和部分负荷。
4.根据权利I要求所述的适应频率安全稳定的低频切泵及减载协调优化方法，所述步骤5)中，综合控制代价是先计算每种故障场景下某种方案的控制代价，然后根据故障和运行方式出现概率进行加权求和，控制代价是考虑了稳定频率恢复情况惩罚，切负荷与切泵的经济代价，暂态频率安全稳定性，抽水蓄能机组抽水转发电奖励/(7),所述控制代价表达式为UD=ろ*らΣ K,；I + CfiiΣ Iap,,I + W + /(D。
全文摘要
本发明属电力系统稳定控制领域，提出了一种适应频率安全稳定的低频切泵及减载协调优化方法，其特征在于获取包括抽水蓄能机组运行状态在内的电网运行安排信息；选取典型运行方式及故障场景；基于频率响应轨迹获取低频切泵预选方案；计及抽水蓄能机组动作后低频减载的协调配合方案整定；计算综合频率控制代价，获得最优方案。本发明提供的方案，综合低频切泵与低频减载配合整定，在保证系统频率安全的前提下，优先调整抽水蓄能机组的状态和出力，减少低频减载和发电机低周保护的动作，实现故障情况下频率控制代价最小。
文档编号H02J3/14GK102629760SQ201110414780
公开日2012年8月8日 申请日期2011年12月13日 优先权日2011年12月13日
发明者付红军, 周霞, 姚峰, 孙建华, 张建立, 李威, 李琳, 罗剑波, 赵娟 申请人:国网电力科学研究院, 河南电力调度通信中心