一种区域弱联系电网孤网运行稳定控制方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于区域弱联系电网外送方式下孤网稳定控制方法，本发明是一种基于轨迹的动态仿真分析方法，依据搜索-校验的方法，结合电压、频率变化轨迹，分析了不同外送功率下电网的运行特性，综合考虑了区域电网机组涉网保护、电网运行状态变化、发电机组超速保护、区域电网高周切机措施、连锁切机、低频减载等多方面因素，制定出了适用于实际电网需求的外送区域电网孤网运行稳定控制策略，协调优化区域电网二道防线、三道防线及发电机超速保护配置方案，采用本发明的稳定控制方法能保证区域电网孤网稳定运行、减少负荷损失，具有较好的适应性，考虑因素较为全面，具有一定的实用价值和良好的推广前景。
【专利说明】—种区域弱联系电网孤网运行稳定控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力系统领域的控制方法，具体涉及一种区域弱联系电网孤网运行稳定控制方法。
【背景技术】
[0002]随着电网的发展，大部分地区已形成较为坚强的500kV主网架，结构合理、层次清晰，安全可靠性较好。但是随着500/220kV电磁环网解环工作的逐步开展，发生局部电网故障、极端天气或地质灾害以及人为操作失误，均可能导致与主网联系薄弱的地区电网与主网解列，形成孤网运行的情况。故障后局部地区电网外送功率较大时，形成孤网后地区电网频率升高越限问题突出，严重可能导致电网频率崩溃、火电机组超速保护反复振荡等情况发生。因此，必须研究出科学、合理的区域弱联系电网外送方式下孤网稳定控制方法。
【发明内容】
[0003]针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种区域弱联系电网孤网运行稳定控制方法。采用本发明的稳定控制方法能保证区域电网孤网稳定运行、减少负荷损失，具有较好的适应性，考虑因素较为全面，具有一定的实用价值和良好的推广前景。
[0004]本发明的目的是采用下述技术方案实现的:
本发明提供一种区域弱联系电网孤网运行稳定控制方法，包括下述步骤:
1)对区域电网进行收资分析，建立研究区域电网数据模型，配置区域电网孤网运行过程中影响电网频率、电压变化水平的相关模型和参数；
2)对所研究区域电网的运行方式进行调研收资，对丰小、丰大以及枯小、枯大多种运行方式进行统计分析，确定该区域电网最大功率外送方式；
3)确定区域电网孤网运行集中切机策略表；
4)确定保证地区孤网安全稳定运行的高频切机方案最大切机量配置，同时根据切机量进行初步机组组合；
5)按照上述步骤I)?4)，逐步减少地区电网外送功率，降低孤网后有功功率过剩比例，结合电压、频率变化轨迹，分析不同外送功率下电网的运行特性，依据故障后频率稳定分析结果将最大切机量逐步进行轮次配置，最终得到地区电网高频切机方案；
6)依据步骤4)和步骤5)对丰小、丰大和枯小枯大多种运行方式进行适应性分析，确定最终的闻频切机方案；
7)对所研究区域电网火电机组超速保护配置情况进行调研收资，根据不同发电机组超速保护(OPC)工作原理，配置相应的发电机组超速保护(OPC)模型和参数；
8)将原有各发电机组超速保护(OPC)配置方案带入上述各运行方式中，根据故障后频率稳定分析结果对发电机组超速保护(OPC)定值进行修正，保证高频切机措施首先动作，控制孤网频率在合理范围内，而发电机组超速保护(OPC)系统不动作；
9 )将区域电网内发电机组超速保护(OPC)按轮次进行优化配置，避免发电机组超速保护(OPC)同时触发动作，最终形成发电机组超速保护(OPC)配置方案。
[0005]与现有技术比，本发明达到的有益效果是:
1、本发明提供区域弱联系电网外送方式下孤网稳定控制方法，基于轨迹的动态仿真分析方法，依据搜索-校验的的方法，结合电压、频率变化轨迹，分析了不同外送功率下电网的运行特性，综合考了区域电网机组涉网保护、电网运行状态变化、发电机组超速保护、区域电网高周切机措施、连锁切机、低频减载配置等多方面因素，制定出了适用于实际电网需求的外送区域电网孤网运行稳定控制策略，协调优化区域电网二道防线、三道防线及发电机超速保护配置方案，采用本发明的稳定控制方法能保证区域电网孤网稳定运行、减少负荷损失，具有较好的适应性，考虑因素较为全面，具有一定的实用价值和良好的推广前景。
[0006]2、本发明提供区域弱联系电网外送方式下孤网稳定控制方法能够保障区域电网孤网稳定运行，避免因为自然灾害等意外事故，导致区域电网频率崩溃、甚至出现机组反复振荡的风险。
[0007]
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是本发明提供的区域弱联系电网外送方式下孤网稳定控制方法的流程图；
【具体实施方式】
[0009]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步的详细说明。
[0010]本发明提供的区域弱联系电网外送方式下孤网稳定控制方法的流程图如I所示，包括下述步骤:
I)对区域电网进行收资分析，建立研究区域电网数据模型，详细配置区域电网孤网运行过程中影响电网频率、电压变化水平的相关模型和参数，如:发电机组高频保护模型、区域电网高频切机措施、区域电网连锁切机措施、区域电网低频减载配置\低压减载配置等。
[0011]2)对所研究区域电网的运行方式进行调研收资，对丰小、丰大、枯小枯大等多种运行方式进行统计分析，确定该区域电网最大功率外送方式；
3)在区域电网最小外送方式至区域电网最大外送方式区间内，对各种可能的各种外送方式进行组合，观察并记录区域电网集中切机动作情况、低频减载装置动作情况等，分析并记录故障后最终区域电网稳态频率、电压是否满足安全稳定运行约束，当最终电网频率不满足运行约束时，对区域电网集中切机措施进行优化，采取迭代计算的方法，得出对应的切机量，经过机组组合，形成区域电网孤网运行集中切机策略表；
上述步骤3)包括如下具体步骤:
31)对所研究区域电网的运行方式进行调研收资，对丰小、丰大、枯小枯大等多种运行方式进行统计分析，确定该区域电网最小外送方式、区域电网最大外送方式。
[0012]32)在区域电网最小外送方式至区域电网最大外送方式区间内，对各种可能的各种外送方式进行组合，采取迭代计算的方法，模拟区域电网外部联络线三相短路故障后孤网运行过程，分析在区域电网原有连锁切机配置方案下，电网孤网运行是否满足安全稳定运行要求，若满足运行要求，进入下个外送方式；
33)采取上述步骤32)，若区域电网孤网运行不满足安全稳定约束要求时，对区域电网切机量进行优化调整，最终保证区域电网稳态频率、电压约束要求。
[0013]4)选取最大外送方式为研究对象，校核原有高周切机措施是否满足区域电网频率、电压稳定运行约束，当不满足要求时，基于轨迹的动态仿真分析方法，依据搜索+校验的方法，结合电压、频率变化轨迹，确定保证地区孤网安全稳定运行的高频切机方案最大切机量配置，同时根据切机量进行初步机组组合；
步骤4)包括如下具体步骤:
41)选取最大外送方式为研究对象，校核原有高周切机措施是否满足区域电网频率、电压稳定运行约束，若满足要求，进入步骤E ;
42)若不满足电网频率、电压稳定运行约束，对原有高周切机措施进行调整，结合电压、频率变化轨迹，确定保证地区孤网安全稳定运行的高频切机方案最大切机量配置；
43)根据步骤42)所得的最大切机量，对最大切机量进行细化，通过机组组合确定可能的各种切机方案，对上述备选方案进行对比、排序，确定高周切机触发定值、延时等。
[0014]5)按照上述步骤I)?4)，逐步减少地区电网外送功率，降低孤网后有功功率过剩比例，结合电压、频率变化轨迹，分析了不同外送功率下电网的运行特性，依据故障后频率稳定分析结果将最大切机量逐步进行轮次配置，最终得到地区电网高频切机方案；
6)依据步骤4)、5)对丰小、丰大、枯小枯大等多种运行方式进行适应性分析，确定最终的高频切机方案；
7)对所研究区域电网火电机组超速保护配置情况进行调研收资，根据不同发电机组超速保护(OPC)工作原理，配置相应的发电机组超速保护(OPC)模型和参数；
步骤7)中发电机组超速保护原理为:
71)汽轮机103%超速保护:当转速升高至额定转速的103%(51.5Hz)时，发电机组超速保护(OPC)动作，关闭主汽调节阀和再热调节阀，使汽轮机迅速减负荷，该过程中不关闭主汽门，汽轮机不跳开；待转速降至3000 r/min,自动开启主汽调节阀和再热调节阀，维持汽轮机转速；
72)汽轮机110%超速保护:汽轮机110%超速保护是危急保安系统，当转速超过110%额定转速时，迅速关闭主汽门，高压调节汽门和中压调节汽门，切除汽轮机，防止汽轮发电机组严重超速引起重大事故。危急保安系统一旦动作，锅炉中的大量蒸汽将经过旁路释放，汽轮机再启动则需要很长时间；
73)负荷下跌预测功能:负荷下跌预测功能是当发电机出口开关断开，且汽轮机功率仍保持在30%额定功率以上时，快速关闭高压调节汽门和中压调节汽门，当汽轮机转速已经小于103%倍额定转速时，中压调节阀门被打开，高压调节阀门仍受电液控制系统的控制，当转速达到系统要求后，再重新并网，缩短机组重新启动的时间。
[0015]8)将原有各发电机组超速保护配置方案带入上述各运行方式中，根据故障后频率、电压稳定分析结果对超速保护定值进行修正，保证高频切机措施首先动作，控制孤网频率在合理范围内，而汽轮机超速保护系统不动作；
步骤8)中孤网运行合理范围为:
81)暂态过程最低频率:措施配置时，控制电网解列后暂态过程中最低频率大于区域电网低频减载第一轮动作频率；
82)稳态恢复频率:措施配置时，控制电网解列运行恢复稳态后频率在49.5?50.5Hz ；
83)暂态过程最低电压:结合广东电网低压减载措施，措施配置时，控制电网解列运行时不引起低压减载动作。
[0016]9 )将区域电网内发电机组超速保护按轮次进行优化配置，避免汽轮机超速保护同时触发动作，最终形成发电机组超速保护配置方案。
【权利要求】
1.一种区域弱联系电网孤网运行稳定控制方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤: 1)对区域电网进行收资分析，建立研究区域电网数据模型，配置区域电网孤网运行过程中影响电网频率、电压变化水平的相关模型和参数； 2)对所研究区域电网的运行方式进行调研收资，对丰小、丰大以及枯小、枯大多种运行方式进行统计分析，确定该区域电网最大功率外送方式； 3)确定区域电网孤网运行集中切机策略表； 4)确定保证地区孤网安全稳定运行的高频切机方案最大切机量配置，同时根据切机量进行初步机组组合； 5)按照上述步骤I)?4)，逐步减少地区电网外送功率，降低孤网后有功功率过剩比例，结合电压、频率变化轨迹，分析不同外送功率下电网的运行特性，依据故障后频率稳定分析结果将最大切机量逐步进行轮次配置，最终得到地区电网高频切机方案； 6)依据步骤4)和步骤5)对丰小、丰大和枯小枯大多种运行方式进行适应性分析，确定最终的闻频切机方案； 7)对所研究区域电网火电机组超速保护配置情况进行调研收资，根据不同发电机组超速保护(OPC)工作原理，配置相应的发电机组超速保护(OPC)模型和参数； 8)将原有各发电机组超速保护(OPC)配置方案带入上述各运行方式中，根据故障后频率稳定分析结果对发电机组超速保护(OPC)定值进行修正，保证高频切机措施首先动作，控制孤网频率在合理范围内，而发电机组超速保护(OPC)系统不动作； 9 )将区域电网内发电机组超速保护(OPC)按轮次进行优化配置，避免发电机组超速保护(OPC)同时触发动作，最终形成发电机组超速保护(OPC)配置方案。
2.根据权利要求1所述的区域弱联系电网孤网运行稳定控制方法，其特征在于上述步骤I)中，电压变化水平的相关模型包括发电机组高频保护模型、区域电网高频切机措施模型、区域电网连锁切机措施模型、区域电网低频减载配置模型和区域电网低压减载配置模型。
3.根据权利要求1所述的区域弱联系电网孤网运行稳定控制方法，其特征在于上述步骤I)中，对区域电网进行收资分析即获取区域电网的初始运行工况，包含发电机组高频保护模型。
4.根据权利要求1所述的区域弱联系电网孤网运行稳定控制方法，其特征在于上述步骤3)中，在区域电网最小外送方式至区域电网最大外送方式区间内，对各种外送方式进行组合，观察并记录区域电网集中切机动作情况和低频减载装置动作情况，分析并记录故障后最终区域电网稳态频率、电压是否满足安全稳定运行约束，当最终区域电网稳态频率不满足运行约束时，对区域电网集中切机措施进行优化，采取迭代计算的方法，得出对应的切机量，经过机组组合，形成区域电网孤网运行集中切机策略表。
5.根据权利要求4所述的区域弱联系电网孤网运行稳定控制方法，其特征在于上述步骤3)包括下述步骤: 31)对所研究区域电网的运行方式进行调研收资，对丰小、丰大和枯小枯大多种运行方式进行统计分析，确定该区域电网最小外送方式以及区域电网最大外送方式； 32)在区域电网最小外送方式至区域电网最大外送方式区间内，对各种外送方式进行组合，采取迭代计算的方式，模拟区域电网外部联络线三相短路故障后孤网运行过程，分析在区域电网原有连锁切机配置方案下，电网孤网运行是否满足安全稳定运行要求，若满足运行要求，进入下个区域电网的功率外送方式或潮流外送方式； 33)采取上述步骤32)，若区域电网孤网运行不满足安全稳定约束要求时，对区域电网切机量进行优化调整，最终保证区域电网稳态频率、电压约束要求。
6.根据权利要求1所述的区域弱联系电网孤网运行稳定控制方法，其特征在于上述步骤4)包括下述步骤: 41)选取最大外送方式为研究对象，校核原有高周切机措施是否满足区域电网稳态频率和电压安全稳定运行约束，若满足要求，进入步骤5)； 42)若不满足区域电网稳态频率和电压安全稳定约束，对原有高周切机措施进行调整，结合电压、频率变化轨迹，确定保证地区孤网安全稳定运行的高频切机方案最大切机量配置； 43)根据步骤42)所得的最大切机量，对最大切机量进行细化，通过机组组合确定各种切机方案，对上述备选方案进行对比和排序，确定高周切机触发定值和延时。
7.根据权利要求1所述的区域弱联系电网孤网运行稳定控制方法，其特征在于上述步骤7)中，配置相应的机组超速保护(OPC)模型包括配置发电机组超速保护模型，并考虑风电机组超速保护动作对电网频率造成的影响。
8.根据权利要求7所述的区域弱联系电网孤网运行稳定控制方法，其特征在于上述步骤7)中发电机组超速保护(OPC)原理为: 71)汽轮机103%超速保护:当转速升高至额定转速的103%时，即51.5Hz时，发电机组超速保护(OPC)动作，关闭主汽调节阀和再热调节阀，使汽轮机迅速减负荷，该过程中不关闭主汽门，汽轮机不跳开；待转速降至3000 r/min,自动开启主汽调节阀和再热调节阀，维持汽轮机转速； 72)汽轮机110%超速保护:汽轮机110%超速保护是危急保安系统，当转速超过110%额定转速时，迅速关闭主汽门，高压调节汽门和中压调节汽门，切除汽轮机，防止汽轮发电机组严重超速引起重大事故，危急保安系统动作，锅炉中的大量蒸汽将经过旁路释放，汽轮机再启动则需要2(Γ30分钟以上； 73)负荷下跌预测功能:负荷下跌预测功能是当发电机出口开关断开，且汽轮机功率仍保持在30%额定功率以上时，快速关闭高压调节汽门和中压调节汽门，当汽轮机转速已经小于103%倍额定转速时，中压调节阀门被打开，高压调节阀门仍受机组电液控制系统的控制，当转速达到系统要求后，再重新并网，缩短机组重新启动的时间。
9.根据权利要求1至8任一项所述的区域弱联系电网孤网运行稳定控制方法，其特征在于上述步骤2广7)中，结合连锁切机措施、高频切机措施和汽轮机超速保护三种措施之间的配合进行。
10.根据权利要求9所述的区域弱联系电网孤网运行稳定控制方法，其特征在于上述步骤8)中孤网运行合理范围为: . 81)暂态过程最低频率:措施配置时，控制电网解列后暂态过程中最低频率大于区域电网低频减载第一轮动作频率； . 82)稳态恢复频率:措施配置时，控制电网解列运行恢复稳态后频率在49.5?.50.5Hz ；.83)暂态过程最低电压:结合电网低压减载措施，控制电网解列运行时不引起低压减载动作。
【文档编号】H02J3/00GK104201668SQ201410396675
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月13日 优先权日:2014年8月13日
【发明者】黄河, 杨琦, 张勇, 邱丽萍, 梅勇, 宋云亭, 徐光虎, 王青, 张建新, 唐晓骏 申请人:中国南方电网有限责任公司, 中国电力科学研究院