孤立电网紧急情况下最优切负荷量的确定方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力系统紧急控制措施技术领域，尤其涉及一种适用于孤立电网紧急 情况下最优切负荷量的确定方法。
【背景技术】
[0002] 孤立电网泛指脱离大电网的小容量电网，其最大单机容量一般不小于电网容量的 8%。由于经济和历史等多方面因素，中国仍存在多个孤立运行的薄弱电网，其网内负荷占 比重，备用容量少，机组数量少，单机容量占比大，故发生单一的电源跳闸故障将会对电网 造成重大的影响，甚至会造成频率崩溃。因此，在孤网因故障失去电源后必须采取切负荷措 施来保持电网的频率稳定。
[0003] 目前，国内外研宄文献关于最优切负荷的确定的研宄主要在以下方面：①采用试 凑的经验方法；②将最优切负荷的问题转化为一般的数学问题；③采用时域的暂态仿真。 而且关于最优切负荷量的研宄主要是基于大电网，对孤立电网的相关研宄较少；另一方面 这些方法缺乏精确度或者需要复杂的数学计算。本发明提出了一种孤立电网紧急情况下的 最优切负荷量的确定方法。
【发明内容】
[0004] 为了克服已有技术存在的不足，本发明提出一种孤立电网紧急情况下最优切负荷 量的确定方法，包括：
[0005] 一种孤立电网紧急情况下最优切负荷量的确定方法，其特征在于：
中R为调速器的静态调差系数，负荷调节系数I，系统中参与一次调频机组的容量占运行机 组总容量的比值e，发电机惯性时间常数Ir调速器的时间常数Ttj，以上各时间常数为归算 到系统总额定发电功率p eN下的有名值，单位为秒，其余变量均为系统总额定发电功率 系统额定频率fN下的标幺值；
[0007] 步骤2、根据发电机的调速器特性和负荷特性建立孤立电网的频率特性的数学表 达式；
[0008] 步骤3、进一步得到孤立电网的最大频率偏差的数学表达式；
[0009] 步骤4、根据最大频率偏差的数学表达式和频率正常运行范围反推孤立电网受扰 动后初始时刻应当的功率不平衡量大小；
[0010] 步骤5、根据计算出的初始时刻应当的功率不平衡量大小确定最优切负荷量的大 小，使系统故障发生后的功率不平衡量等于计算出的应当的功率不平衡量。
[0011] 所述孤立电网紧急情况下最优切负荷量的确定方法，其特征在于：所述步骤2中 的孤立电网的频率特性Af (t)的数学表达式为
统总额定发电功率PeN为基准的功率初始不平衡量AP = PtrPui，其中Ptj为孤立电网受扰动 后总的发电功率，Pui为孤立电网受扰动后总的负荷量。
[0014] 所述孤立电网紧急情况下最优切负荷量的确定方法，其特征在于：所述步骤3中 的孤立电网的最大频率偏差Afmax为
[0017] 所述孤立电网紧急情况下最优切负荷量的确定方法，其特征在于：所述步骤4得 到孤立电网受扰动后初始时刻应当的功率不平衡量
[0019] 孤立电网正常运行的频率范围为（^in, f_)。
[0020] 本发明的有益效果：
[0021 ] 本发明方法通过严格数学公式的理论推导，定量的研宄孤立电网的最优切负荷 量，方法简单，计算速度快，效果佳，克服现有方法计算繁杂，收敛速度慢的问题，更加利于 实际的工程应用。
【附图说明】
[0022] 图1是孤立电网紧急情况下最优切负荷量的确定方法流程图。
[0023] 图2是实施例提供的某孤立电网的地理接线图。
[0024] 图3是实施例提供的某孤立电网紧急情况下按本文方法确定的切负荷量前后频 率响应曲线。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合附图，对优选实施例作详细说明。
[0026] 实施例1
[0027] 图1是计孤立电网紧急情况下最优切负荷量的确定方法流程图。
[0028] 步骤1 :获取孤立电网的运行参数
静态调差系数，负荷调节系数I，系统中参与一次调频机组的容量占运行机组总容量的比 值e，发电机惯性时间常数Ir调速器的时间常数Ttj，以上各时间常数为归算到系统总额定 发电功率P ra下有名值，单位为秒，其余变量均为P 、系统额定频率fN下的标幺值；
[0030] 步骤2 :求取孤立电网的频率特性数学表达式
[0031] 根据步骤1中的参数获得孤立电网的频率特性数学表达式为：
定发电功率Pra为基准的功率初始不平衡量AP = PtrPui，其中Ptj为孤立电网受扰动后总的 发电功率，Pui为孤立电网受扰动后总的负荷量；
[0034] 步骤3 :求得孤立电网最大频率偏差
[0035] 根据步骤2中的频率特性数学得出最大频率偏差为：
[0038] 步骤4 :求得孤立电网受扰动后初始时刻应当的功率不平衡量大小
[0039] 孤立电网正常运行的频率范围为（f^，f_)，由此可得孤立电网受扰动后初始时 刻应当的功率不平衡量为：
[0041] 步骤5 :确定应该切除的负荷量
[0042] 根据计算出的初始时刻应当的功率不平衡量确定应该切除的负荷量，使系统故障 发生后的功率不平衡量等于计算出的应当的功率不平衡量。
[0043] 实施例2
[0044] 图2为某市区域电网地理接线图。该区域电网由五家拥有自备电厂的电解铝企业 联网孤网运行，共有发电机10台，其中350丽机组2台，150丽机组2台，155丽机组3台， 135丽机组3台。目前该区域电网运行机组9台，其中350丽机组2台，150丽机组2台， 155MW机组3台，135MW机组2台，负荷总量为1300MW。
[0045] 首先，获取孤立电网的运行参数。发电机的频率调节效应系数Ktj= 20 ;以系统的 总额定功率为基准的负荷调节系数I^= 1. 5 ;系统中参与一次调频机组的容量占运行机组 总容量的比值e = 100% ;发电机惯性时间常数TT = 1(IS;调速器的时间常数Te= 3s。
[0046] 其次，根据以上参数可求取孤立电网频率特性的数学表达式为：
[0050] 再次，根据孤立电网正常运行频率范围为49. 5~50. 5Hz，求得孤立电网受扰动后 应当的初始功率不平衡量大小为
[0051] AP*=0.5X1735/6. 116 = 141. 8MW
[0052] 若孤立电网中自备电厂3中350MW机组出现故障调停，跳停前的出力为324MW，此 时功率缺额为324MW，为了不影响正常的频率需切除的负荷为324MW-141. 8MW = 182. 2MW。
[0053] 最后通过PSASP电力系统暂态仿真软件验证切除上述负荷。
[0054] 如图3所示，孤立电网350MW机组故障调停后不采取切负荷措施系统将频率失稳， 采取本发明方法计算出的最优切负荷量，切除负荷182. 2MW，最低频率为49. 5Hz，恢复到正 常的范围以内。
[0055] 上述实施例仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于 此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替 换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范 围为准。
【主权项】
1. 一种孤立电网紧急情况下最优切负荷量的确定方法，其特征在于： 步骤1、获取孤立电网的运行参数，包括：发电机的频率调节效应系数，其中R 为调速器的静态调差系数，负荷调节系数I，系统中参与一次调频机组的容量占运行机组 总容量的比值0，发电机惯性时间常数调速器的时间常数L，以上各时间常数为归算到 系统总额定发电功率PeN下的有名值，单位为秒，其余变量均为系统总额定发电功率PeN和系 统额定频率fN下的标幺值； 步骤2、根据发电机的调速器特性和负荷特性建立孤立电网的频率特性的数学表达 式； 步骤3、进一步得到孤立电网的最大频率偏差的数学表达式； 步骤4、根据最大频率偏差的数学表达式和频率正常运行范围反推孤立电网受扰动后 初始时刻应当的功率不平衡量大小； 步骤5、根据计算出的初始时刻应当的功率不平衡量大小确定最优切负荷量的大小，使 系统故障发生后的功率不平衡量等于计算出的应当的功率不平衡量。2. 根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述步骤2中的孤立电网的频率特性 Af(t)的数学表达式为式中中间变量Ks=Kd0Ke，中间变量，中间变量，中间 变量，t为时间，单位为秒，以功率出现不平衡前的系统总 额定发电功率PeN为基准的功率初始不平衡量AP= ，其中P。为孤立电网受扰动后总 的发电功率，为孤立电网受扰动后总的负荷量。3. 根据权利要求2所述方法，其特征在于：所述步骤3中的孤立电网的最大频率偏差 Af-为式中中间变量，中间变量4. 根据权利要求3所述方法，其特征在于：所述步骤4得到孤立电网受扰动后初始时 刻应当的功率不平衡量孤立电网正常运行的频率范围为（fmin，fmax)。
【专利摘要】本发明属于电力系统紧急控制措施技术领域，公开了一种适用于孤立电网紧急情况下最优切负荷量的确定方法。其特征是：根据发电机的调速器特性和负荷特性得到孤立电网的频率特性的数学表达式，进一步可以得到孤立电网的最大频率偏差的数学表达式；根据最大频率偏差公式和频率正常运行范围反推系统受扰动后初始时刻应当的功率不平衡量大小；然后根据计算出的初始时刻应当的功率不平衡量大小确定最优切负荷的大小。本发明方法建立在严格的数学公式理论推导基础之上，定量的得到最佳的切负荷量，该方法不仅原理简单，计算方便，而且可以更精确的确定孤立电网最小的切负荷量。
【IPC分类】H02J3/24, H02J3/14
【公开号】CN104993489
【申请号】CN201510401457
【发明人】肖仕武, 祁志远
【申请人】华北电力大学
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年7月9日