基于源荷特性的在线频率综合控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及交直流混联系统的现代电力系统保护与控制领域的低频减载方法，属 于现代电力系统保护与控制技术领域，特别涉及一种基于源荷特性的在线频率综合控制方 法。
【背景技术】
[0002] 国内外对频率稳定控制的研究已有成熟的研究成果，提出了许多相关的方法和技 术，为了能保证频率稳定于额定值附近的某个允许范围内，电力系统中稳定控制方法主要 有两种：一类是频率自动控制技术，主要用于系统正常运行时，当负荷缓慢变化或突增量较 小时可以通过负荷本身的频率静态特性进行控制，也可以投入发电机的热备用容量，控制 频率波动使其保持稳定；另外一类是紧急情况下的频率控制，是当系统中出现的有功缺额 数值较大时，为了防止系统崩溃而采取一定措施使频率恢复稳定，保证系统的稳定运行。低 频减载（underfrequencyloadshedding，UFLS)是其中一种紧急情况下的频率控制方法。 UFLS技术的主要用于当电力系统出现的有功缺额数值较大时，可以通过切除部分负荷来控 制系统频率，使频率恢复到正常运行的允许范围内，阻止事故的进一步扩大。主要方法是对 基本轮和特殊轮各轮启动频率值、各轮减载量和其他的一些参数的整定来达到频率控制的 目的。UFLS技术已有了较成熟的发展，主要算法可分为：（1)传统法、（2)半自适应法、（3) 自适应法和（4)计算机辅助算法四种。UFLS的研究中主要采用单机带负荷和多机带负荷频 率反应模型两种模型。
[0003] 目前，电力系统中应用较多的UFLS算法主要还是传统法，但面对如今电力系统多 元化、复杂化的发展，现有的UFLS的适应性无法满足，并不能很好地解决电力系统出现的 各种各样的问题。因此需要提出适应性更强、效果更佳的频率控制方法。而且，目前大部分 的UFLS的优化方法都是先设定一个目标函数，以此为判据利用数学优化算法对UFLS整个 过程进行多次迭代后选出最优的整定方案。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，对于交直流混联的电力系统，设 计了包括了自动频率控制、紧急发电控制和高压直流功率支援和低频减载的频率在线控制 策略。该控制策略的三个子策略相互配合，有针对性解决电力系统中出现的不同严重性的 频率下降的事件，针对当前的事故，该策略可以根据出现事故的严重程度和各个子策略能 解决事故严重程度的能力大于事故严重程度的原则选择出最优的频率控制方案。并且在 频率控制的过程中，利用WAMS(WideAreaMeasurementSystem，即广域监测系统）系统以 及SCADA(SupervisoryControlAndDataAcquisition，即数据采集与监视控制系统）系 统实时监测交直流混联的电力系统中的各元件的运行信息，实时地反馈于频率控制的方案 中，在线地修正控制方案。
[0005] 本发明的目的通过下述技术方案实现：
[0006] -种基于源荷特性的在线频率综合控制方法，包括以下步骤：
[0007] 对于交直流混联系统出现ΔΡ<ΔΡρ1的偶然事故，采用自动频率控制子策略，同 时手动甩负荷装置应处于待命状态；
[0008] 对于交直流混联系统出现ΔΡρ1<ΔPΔΡρ2的偶然事故，采用自动频率控制子 策略和紧急发电控制和高压直流功率支援策略；
[0009] 对于交直流混联系统出现APs>ΔΡρ2的偶然事故，采用自动频率控制子策略、紧 急发电控制和高压直流功率支援策略和低频减载策略；
[0010] 其中ΛΡ^当前事故引起的功率缺额，ΔΡρ1、ΔΡρ2(ΔΡρ1<ΔΡρ2)为策略的启动 的判据。
[0011] 进一步地，所述低频减载策略包括下列步骤：
[0012] S1、建立历史优秀UFLS整定数据库，其中UFLS参数整定的格式如下：
[0013] 〈fi，At"ΔPshed,1;f2，Δt2，ΔPshed,2;f3，Δt3，ΔPshed,3;…η，Δtn，ΔPshed,n〉
[0014] 其中fn为第n轮减载的动作频率，Δtn为第n轮减载的时延，ΔPstedn为第n轮减 载的负荷切除量，同时需要记录减载过程中当频率下降到UFLS各轮启动值时的有功功率 缺额和频率变化率，如下：
[0017] 其中P#。和为交直流混联系统初始有功功率缺额和初始频率变化率， j；为频率下降到第η轮启动值时的有功功率缺额和频率变化率；
[0018] S2、采集交直流混联系统中故障地点以及故障瞬间频率变化率；
[0019] S3、将初始频率变化率/:。作为启动判据进行快速减载；
[0020] S4、计算交直流混联系统中不平衡有功功率；
[0021] S5、利用交直流混联系统中实际数据更新历史整定，进行动态修正UFLS整定方 案；
[0022] S6、利用模糊控制技术对低频减载策略进行在线控制。
[0023] 进一步地，所述S5利用交直流混联系统中实际数据更新历史整定，进行动态修正 UFLS整定方案具体包括：
[0024] S51、UFLS装置的初始化
[0025] 计算出系统在扰动初始时刻的频率变化率j和有功功率缺额Wdefi。，在历史优 秀UFLS整定数据库中匹配故障地点、系统有功功率缺额百分比，选择最符合的一组历史方 案初始化UFLS装置，如下：
[0026] UFLS初始化方案：〈Α，Δt1;Δ2，Δt2，ΔPshed,2;f3，Δt3，ΔPshed,3;…>
[0027] 假设Pdefi"和为频率下降到UFLS第n启动值时的有功功率缺额和频率变化 率?^>+1和为频率下降到UFLS第η启动值后一个采样时刻的有功功率缺额和频率 变化率；
[0028]S52、建立模糊控制模型；
[0029] 将选取的历史数据作为模糊控制系统的给定输入量，将交直流混联系统实际测量 所得的数据作为实际输入量，并且假定初始功率缺额和初始频率变化率的误差作为最大误 差，即：
[0032] 令初始功率缺额的误差和下一采样时刻的功率缺额的误差的变化率作为最大误 差变化率：
[0036]S53、模糊域转化；
[0037] 分别求出频率变化率误差ef、频率变化率误差的变化率@、功率缺额误差ep、功率 缺额误差的变化率i，通过量化因子&f、K%f、、p、K%p分别将输入变量频率变化率误差、 频率变化率误差的变化率、功率缺额误差、功率缺额误差变化率模糊化，得出相应的模糊论 ±或，分别计算出Ef、ECf、Ep和ECp。
[0038] 进一步地，所述S6利用模糊控制技术对低频减载策略进行在线控制具体包括：
[0039]S61、计算计算误差e和误差变化率^其中所述误差e是给定值和实际测量值相比 较得出的，而所述误差变化率〖是所述误差e在一个采样周期内增量；
[0040]S62、对输入量、输出量的模糊化；
[0041 ] S63、制订模糊控制规则和进行模糊推理；
[0042]S64、运行查表法进行模糊量控制量的精确化。
[0043] 进一步地，所述历史优秀UFLS整定数据库包括各轮动作频率、各轮动作时延、各 轮减载的负荷切除量以及各轮启动时的有功功率缺额和频率变化率。
[0044] 进一步地，考虑切负荷有效性和经济性制定所述低频减载策略，具体如下：
[0045]a、考虑切负荷有效性和经济性，建立采用计及节点负荷的切除对频率恢复稳定的 有效度和节点单位切负荷的费用的目标函数
[0046]
[0047] 其中，a和b分别是节点负荷的切除对频率恢复的有效度和节点单位切负荷的费 用的权重，1为切除节点负荷的经济费用，f为点负荷切除对频率恢复的有效度；
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