一种切除电解铝整流机组的负荷功率变化量计算方法与流程

本发明涉及电力系统负荷建模与分析，尤其涉及一种切除电解铝整流机组的负荷功率变化量计算方法。

背景技术：

1、随着新能源发电与联网发展，电力系统的安全稳定问题日益突出。实现负荷功率的精准控制，能够有效提高电网实施稳控策略的灵活性，降低紧急控制过程中负荷过切量与欠切量，达到稳控的精准调节。电解铝负荷因其自身的“热蓄能特性”以及可调容量大、集中易控的优点，具备参与电网功率调控的良好条件。因此，准确计算电解铝负荷在紧急控制中的功率变化量，对于维持电力系统稳定具有重要意义。

2、由于电解铝负荷单体容量大，直接对单个负荷进行投切控制，难以满足电网的紧急切负荷要求。当前针对电解铝负荷的稳控策略，通过切除并联整流机组获得较大的切负荷量。但在计算负荷切除量时，仅考虑被切除功率按切除整流机组数量占总机组数量的比例分配，计算结果容易出现较大误差。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

3、因此，本发明提供了一种切除电解铝整流机组的负荷功率变化量计算方法解决目前无法实现对负荷切除量的准确计算的问题。

4、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

5、依据电解铝等效拓扑图分析其负荷功率—电流耦合特性；

6、根据电解铝直流电流控制模式，获取切除整流机组后的负荷直流总电流的变化量；

7、根据所述电解铝负荷功率—电流耦合特性，获取负荷有功功率变化量与直流电流变化量的关系，得到所述负荷直流总电流的变化量。

8、作为本发明所述的切除电解铝整流机组的负荷功率变化量计算方法的一种优选方案，其中：所述电解铝等效拓扑图中各个整流机组供应电解铝生产所需的直流电，所述电解铝负荷的基本特性为负荷直流部分，所述负荷直流部分通过一个等效电阻r与反电动势e表示。

9、作为本发明所述的切除电解铝整流机组的负荷功率变化量计算方法的一种优选方案，其中：所述电解铝负荷的基本特性，具体表示为：

10、ud＝id·r+e (1)

11、p＝ud·id (2)

12、其中，ud为电解铝负荷直流电压，id为电解铝负荷直流总电流，r、e分别为负荷直流侧等效电阻与反电动势，p为电解铝负荷直流功率。

13、作为本发明所述的切除电解铝整流机组的负荷功率变化量计算方法的一种优选方案，其中：负荷有功功率p和直流总电流id的耦合关系，表示为：

14、p＝id(idr+e) (3)

15、作为本发明所述的切除电解铝整流机组的负荷功率变化量计算方法的一种优选方案，其中：所述电解铝直流电流控制模式包括，第一控制模式和第二控制模式；

16、所述第一控制模式为监测和闭环控制直流总电流id，使负荷保稳定；

17、所述第二控制模式为分别监测和控制各组并联的整流机组电流，每个并联机组的电流都分别受到闭环控制，以维持该支路的电流稳定。

18、作为本发明所述的切除电解铝整流机组的负荷功率变化量计算方法的一种优选方案，其中：所述获取切除整流机组后的负荷直流总电流的变化量，包括，

19、将第一控制模式切换为第二控制模式；

20、切除所述第二控制模式下若干组并联整流机组，使得负荷直流总电流的减少，从而减少负荷功率。

21、作为本发明所述的切除电解铝整流机组的负荷功率变化量计算方法的一种优选方案，其中：所述切除所述第二控制模式下若干组并联整流机组，使得负荷直流总电流的减少，从而减少负荷功率，表示为：

22、一个含m台并联整流机组的电解铝负荷，当切除n台整流机组后，直流总电流的变化量为：

23、

24、其中，δid为直流总电流的变化量，id,cut为被切除整流机组总电流，id为切除前直流总电流。

25、作为本发明所述的切除电解铝整流机组的负荷功率变化量计算方法的一种优选方案，其中：所述根据所述电解铝负荷功率—电流耦合特性，获取负荷有功功率变化量与直流电流变化量的关系，表示为：

26、

27、其中，δpra、ρ分别为负荷有功功率变化率、直流总电流变化率，取值范围均为[-1,1]；e为反电动势，为定值；ud为原负荷直流电压。

28、作为本发明所述的切除电解铝整流机组的负荷功率变化量计算方法的一种优选方案，其中：所述直流总电流变化率ρ，表示为：

29、

30、其中，id为直流总电流；id′和δid分别为变化后的直流总电流、直流总电流变化量。

31、作为本发明所述的切除电解铝整流机组的负荷功率变化量计算方法的一种优选方案，其中：将所述切除整流机组后的负荷直流总电流的变化量带入所述直流总电流变化率ρ，可得到一个含m台并联整流机组的电解铝负荷，当切除n台整流机组后，功率切除量为：

32、

33、其中，ud为切除前负荷直流电压，e为反电动势。

34、与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明建立多并联整流机组切除的稳态模型，准确计算了切除整流机组后电解铝负荷的变化量，有利于实现负荷功率的精准控制，从而降低紧急控制过程中负荷过切量与欠切量，提高电力系统稳定性与经济性。

技术特征：

1.一种切除电解铝整流机组的负荷功率变化量计算方法，其特征在于，

2.如权利要求1所述的切除电解铝整流机组的负荷功率变化量计算方法，其特征在于，所述电解铝等效拓扑图中各个整流机组供应电解铝生产所需的直流电，所述电解铝负荷的基本特性为负荷直流部分，所述负荷直流部分通过一个等效电阻r与反电动势e表示。

3.如权利要求1或2所述的切除电解铝整流机组的负荷功率变化量计算方法，其特征在于，所述电解铝负荷的基本特性，具体表示为：

4.如权利要求3所述的切除电解铝整流机组的负荷功率变化量计算方法，其特征在于，负荷有功功率p和直流总电流id的耦合关系，表示为：

5.如权利要求4所述的切除电解铝整流机组的负荷功率变化量计算方法，其特征在于，所述电解铝直流电流控制模式包括，第一控制模式和第二控制模式；

6.如权利要求5所述的切除电解铝整流机组的负荷功率变化量计算方法，其特征在于，所述获取切除整流机组后的负荷直流总电流的变化量，包括，

7.如权利要求4-6任一所述的切除电解铝整流机组的负荷功率变化量计算方法，其特征在于，所述切除所述第二控制模式下若干组并联整流机组，使得负荷直流总电流的减少，从而减少负荷功率，表示为：

8.如权利要求7所述的切除电解铝整流机组的负荷功率变化量计算方法，其特征在于，所述根据所述电解铝负荷功率—电流耦合特性，获取负荷有功功率变化量与直流电流变化量的关系，表示为：

9.如权利要求8所述的切除电解铝整流机组的负荷功率变化量计算方法，其特征在于，

10.如权利要求9所述的切除电解铝整流机组的负荷功率变化量计算方法，其特征在于，将所述切除整流机组后的负荷直流总电流的变化量带入所述直流总电流变化率ρ，可得到一个含m台并联整流机组的电解铝负荷，当切除n台整流机组后，功率切除量为：

技术总结
本发明公开了一种切除电解铝整流机组的负荷功率变化量计算方法，包括：依据电解铝等效拓扑图分析其负荷功率—电流耦合特性；根据电解铝直流电流控制模式，获取切除整流机组后的负荷直流总电流的变化量；根据所述电解铝负荷功率—电流耦合特性，获取负荷有功功率变化量与直流电流变化量的关系，得到所述负荷直流总电流的变化量。本发明建立多并联整流机组切除的稳态模型，准确计算了切除整流机组后电解铝负荷的变化量，有利于实现负荷功率的精准控制，从而降低紧急控制过程中负荷过切量与欠切量，提高电力系统稳定性与经济性。

技术研发人员：李玲芳,陈义宣,廖思阳,孙鹏,段平生,徐箭,高杉雪,司大军,吴琛,皮山泉,张杰,贺聪,陈耀文,游广增,陈姝敏,何烨,黄润
受保护的技术使用者：云南电网有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13