專利名稱：適應(yīng)頻率安全穩(wěn)定的低頻切泵及減載協(xié)調(diào)優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制領(lǐng)域，更準確地說本發(fā)明涉及一種基于控制代價實現(xiàn)電網(wǎng)低頻切泵及低頻減載優(yōu)化整定的新型方法。
背景技術(shù)：
頻率穩(wěn)定是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的重要因素，它反映了電力系統(tǒng)中有功功率供需平衡的基本狀態(tài)。頻率的異常會給電網(wǎng)、發(fā)電機、用戶帶來極為嚴重的后果。頻率的異常不僅會使電廠運行偏離經(jīng)濟性，影響整個電網(wǎng)的經(jīng)濟運行，而且還可能危及全系統(tǒng)的安全運行。隨著特高壓的投運和智能電網(wǎng)發(fā)展的需要，我國電網(wǎng)已形成跨大區(qū)互聯(lián)，頻率特 性和頻率控制問題已成為電網(wǎng)互聯(lián)運行的關(guān)鍵問題之一。當(dāng)電網(wǎng)突然發(fā)生功率缺額時，低頻減載是常用的重要控制手段?，F(xiàn)有的低頻減載方案整定時一般用單機帶集中負荷等效模型的方法，憑經(jīng)驗離線整定頻率啟動值、延時和每輪切負荷量，近年來國內(nèi)外的改進方案普遍考慮了緊急情況下的頻率變化率和電壓變化率加快切負荷。隨著抽水蓄能電廠的建設(shè)和發(fā)展，國內(nèi)外利用抽水蓄能機組進行調(diào)頻漸漸普及。抽水蓄能機組是發(fā)電、水泵兩用機組，其具有快速的響應(yīng)能力和爬坡能力。抽水蓄能機組迅速而靈敏的開、停機性能，特別適宜于調(diào)整出力，能很好地滿足電網(wǎng)負荷急劇變化的要求，從而保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。對于抽水蓄能機組低頻保護的整定，文獻[羅胤.抽水蓄能機組低頻保護整定方案[J].水電自動化與大壩監(jiān)測，2011，35 (3) :52-55]提到了從電網(wǎng)側(cè)頻率安全出發(fā)進行抽水蓄能機組的低頻保護方案整定，把水泵狀態(tài)的抽水蓄能機組當(dāng)成大容量的負荷切除，考核不同運行方式下切除抽水蓄能機組容量的負荷后對電網(wǎng)的頻率影響程度。文獻[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.]在低頻情況下優(yōu)先切除水泵狀態(tài)下的抽水蓄能機組，考慮了在極端功率缺額的情況下切除水泵后還需啟動低頻減載。文獻[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.]基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法對低頻切泵進行優(yōu)化整定，通過穩(wěn)定仿真分析獲取大量不同場景下的最優(yōu)切泵樣本，再利用這些樣本訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以后只需輸入現(xiàn)場的頻率變化率和功率缺額就會自動得出最優(yōu)切泵方案。傳統(tǒng)的低頻減載方案整定未考慮合理利用抽水蓄能機組這種高調(diào)節(jié)性元件，出于對抽水蓄能機組的保護，在頻率低到一定程度直接將它們?nèi)拷饬?，電網(wǎng)側(cè)需切除大量的負荷的來保證系統(tǒng)的頻率安全穩(wěn)定，容易造成過切負荷問題。有部分考慮了抽水蓄能機組的低頻減載整定的新方案，都基于大量的穩(wěn)定仿真分析憑經(jīng)驗反復(fù)試探得出方案，沒有指出低頻切泵與常規(guī)的低頻減載之間協(xié)調(diào)配合的方法，更沒有一種定量的方法去對不同的協(xié)調(diào)方案進行優(yōu)化和評價。為此，需要一種考慮抽水蓄能機組和低頻減載特性，在保證電網(wǎng)頻率安全的前提下，使控制代價最小的新型低頻減載優(yōu)化整定方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是給出一種低頻減載與低頻切泵協(xié)調(diào)優(yōu)化的整定方法，利用該整定方法可充分利用抽水蓄能機組的靈活的調(diào)節(jié)特性，通過低頻減載與低頻切泵協(xié)調(diào)配合使事故后頻率盡快恢復(fù)到安全范圍，通過計算不同方案綜合頻率控制代價對不同的整定方案進行比較。利用該發(fā)明提出的方法，可得到經(jīng)濟、高效的低頻減載整定方案。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)，包括下述步驟 O獲取包括抽水蓄能機組在內(nèi)的電網(wǎng)運行安排信息；
2)選取典型研究方式及可能故障場景；
3)基于頻率響應(yīng)軌跡獲取低頻切泵預(yù)選方案；
4)考慮抽水蓄能機組后低頻減載的協(xié)調(diào)配合方案整定；
5)計算不同方案綜合頻率控制代價；
6)比較各方案的優(yōu)劣獲得最優(yōu)方案。上述步驟2)典型研究方式及可能故障場景的選取基于概率統(tǒng)計信息，通過對歷年電網(wǎng)數(shù)據(jù)的分析，統(tǒng)計出電網(wǎng)各種運行方式累計運行時間、出現(xiàn)故障的類型及次數(shù)得出概率分布情況，結(jié)合電網(wǎng)規(guī)劃網(wǎng)架、負荷水平、電源建設(shè)、抽水蓄能接入情況，選取有代表性的研究方式，在研究方式基礎(chǔ)上進行電網(wǎng)安全穩(wěn)定分析得出可能的故障集。上述步驟3)基于頻率響應(yīng)軌跡進行低頻切泵初步方案整定，以暫態(tài)頻率偏移可接受裕度進行初選，然后通過計算低頻切泵后頻率變化積分進一步篩選，只有暫態(tài)頻率偏移可接受裕度較大同時頻率變化積分較小幾套方案最后被留下作為預(yù)選低頻切泵方案。上述步驟4)低頻減載與低頻切泵之間的協(xié)調(diào)配合是通過電網(wǎng)故障后頻率變化率來設(shè)定，采用“粗糙調(diào)節(jié)+精細調(diào)節(jié)”協(xié)調(diào)的辦法，對于嚴重故障采用“緊急輪+基本輪”加快切除全部水泵和部分負荷。上述步驟5)控制代價計算表達式為
權(quán)利要求
1.適應(yīng)頻率安全穩(wěn)定的低頻切泵及減載協(xié)調(diào)優(yōu)化方法，包括以下步驟 1)獲取包括抽水蓄能機組運行狀態(tài)在內(nèi)的電網(wǎng)運行安排信息； 2)選取典型研究方式及可能故障場景； 3)基于頻率響應(yīng)軌跡獲取低頻切泵預(yù)選方案； 4)考慮抽水蓄能機組后低頻減載的協(xié)調(diào)配合方案整定； 5)計算不同方案綜合頻率控制代價； 6)比較各方案的優(yōu)劣獲得最優(yōu)方案。
2.根據(jù)權(quán)利I要求所述的適應(yīng)頻率安全穩(wěn)定的低頻切泵及減載協(xié)調(diào)優(yōu)化方法，所述步驟3)中，低頻切泵方案是根據(jù)頻率響應(yīng)軌跡通過計算頻率變化積分和暫態(tài)頻率偏移可接受裕度來優(yōu)選幾組低頻切泵的預(yù)選方案。
3.根據(jù)權(quán)利I要求所述的適應(yīng)頻率安全穩(wěn)定的低頻切泵及減載協(xié)調(diào)優(yōu)化方法，所述步驟4)中，考慮抽水蓄能機組后低頻減載的協(xié)調(diào)配合整定是通過故障情況下頻率變化率設(shè)定，將低頻切泵當(dāng)做粗糙調(diào)節(jié)方案用于緩解頻率急劇下降的趨勢，低頻減載當(dāng)做精細調(diào)節(jié)方案在頻率變化趨勢緩解后用于使頻率恢復(fù)到合理的運行范圍，同時使切負荷量最小最優(yōu)，采用“粗糙調(diào)節(jié)+精細調(diào)節(jié)”控制模式，嚴重故障下采用“緊急輪+基礎(chǔ)輪”加快切除全部水泵和部分負荷。
4.根據(jù)權(quán)利I要求所述的適應(yīng)頻率安全穩(wěn)定的低頻切泵及減載協(xié)調(diào)優(yōu)化方法，所述步驟5)中，綜合控制代價是先計算每種故障場景下某種方案的控制代價，然后根據(jù)故障和運行方式出現(xiàn)概率進行加權(quán)求和，控制代價是考慮了穩(wěn)定頻率恢復(fù)情況懲罰，切負荷與切泵的經(jīng)濟代價，暫態(tài)頻率安全穩(wěn)定性，抽水蓄能機組抽水轉(zhuǎn)發(fā)電獎勵/(7),所述控制代價表達式為UD=ろ*らΣ K,；I + CfiiΣ Iap,,I + W + /(D。
全文摘要
本發(fā)明屬電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制領(lǐng)域，提出了一種適應(yīng)頻率安全穩(wěn)定的低頻切泵及減載協(xié)調(diào)優(yōu)化方法，其特征在于獲取包括抽水蓄能機組運行狀態(tài)在內(nèi)的電網(wǎng)運行安排信息；選取典型運行方式及故障場景；基于頻率響應(yīng)軌跡獲取低頻切泵預(yù)選方案；計及抽水蓄能機組動作后低頻減載的協(xié)調(diào)配合方案整定；計算綜合頻率控制代價，獲得最優(yōu)方案。本發(fā)明提供的方案，綜合低頻切泵與低頻減載配合整定，在保證系統(tǒng)頻率安全的前提下，優(yōu)先調(diào)整抽水蓄能機組的狀態(tài)和出力，減少低頻減載和發(fā)電機低周保護的動作，實現(xiàn)故障情況下頻率控制代價最小。
文檔編號H02J3/14GK102629760SQ201110414780
公開日2012年8月8日 申請日期2011年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月13日
發(fā)明者付紅軍, 周霞, 姚峰, 孫建華, 張建立, 李威, 李琳, 羅劍波, 趙娟 申請人:國網(wǎng)電力科學(xué)研究院, 河南電力調(diào)度通信中心