一種自適應(yīng)孤立電網(wǎng)規(guī)模的第三道防線配置方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)本發(fā)明設(shè)及一種自適應(yīng)孤立電網(wǎng) 規(guī)模的第=道防線配置方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 為防止電網(wǎng)遭受極其嚴(yán)重故障后穩(wěn)定破壞，甚至發(fā)生大面積停電事故，電力系統(tǒng) 廣泛采用了低頻低壓減載、失步解列和高頻切機(jī)等構(gòu)成第=道防線。長(zhǎng)期W來(lái)，國(guó)內(nèi)外普遍 通過(guò)基于離線仿真分析計(jì)算來(lái)確定系統(tǒng)可能出現(xiàn)的最大頻率偏移或電壓偏移，采取逐輪整 定的方式確定低頻低壓減載方案和高頻切機(jī)方案。文獻(xiàn)《對(duì)中國(guó)低頻減載方案制定中若干 問(wèn)題的探討》還指出對(duì)于互聯(lián)電網(wǎng)應(yīng)采用統(tǒng)一的低頻減載方案。
[0003] 然而，隨著國(guó)家西部開(kāi)發(fā)，大量高耗能企業(yè)外遷西部、北部。為降低生產(chǎn)成本，提高 企業(yè)效益，運(yùn)類企業(yè)通常孤網(wǎng)運(yùn)行或?qū)⒅骶W(wǎng)作為備用電源，與其保持薄弱聯(lián)系；同時(shí)，依據(jù) 生產(chǎn)規(guī)模發(fā)展變化投入自備電廠。與復(fù)雜大電網(wǎng)相比，運(yùn)類電網(wǎng)覆蓋區(qū)域小，網(wǎng)架薄弱，電 網(wǎng)裝機(jī)規(guī)模和負(fù)荷水平十分有限，一旦發(fā)生故障導(dǎo)致電源或負(fù)荷損失等功率沖擊，容易造 成電壓和/或頻率快速失穩(wěn);而且，受產(chǎn)品市場(chǎng)環(huán)境因素影響，運(yùn)類孤立電網(wǎng)的裝機(jī)規(guī)模和 負(fù)荷水平變化較快，常規(guī)的逐輪整定第=道防線動(dòng)作方案的方法容易導(dǎo)致多輪次相繼快速 動(dòng)作造成過(guò)控，甚至低頻低壓減載與高頻切機(jī)交替動(dòng)作造成電網(wǎng)全停;而且，常規(guī)方法也無(wú) 法體現(xiàn)電網(wǎng)裝機(jī)規(guī)模發(fā)展變化對(duì)頻率電壓安全穩(wěn)定性的影響。
[0004] 因此，需要一種能夠滿足運(yùn)類孤立電網(wǎng)安全穩(wěn)定需要，既能自適應(yīng)孤立電網(wǎng)裝機(jī) 規(guī)模和負(fù)荷規(guī)模變化，又可W充分發(fā)揮電網(wǎng)自身調(diào)節(jié)能力和承受能力的第=道防線配置方 法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明目的是:基于孤立電網(wǎng)與復(fù)雜大電網(wǎng)在電網(wǎng)規(guī)模、慣量水平、無(wú)功電壓支撐 能力等方面的明顯差異，提出一種自動(dòng)適應(yīng)電網(wǎng)規(guī)模發(fā)展變化，同時(shí)能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)逐輪整 定方法不足的低頻低壓減載和高頻切機(jī)配置方案。
[0006] 具體地說(shuō)，本發(fā)明是采用W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，包括W下步驟：
[0007] 1)確定電網(wǎng)配置的低頻低壓減載配置方案的基本輪輪次數(shù)N和高頻切機(jī)配置方案 的輪次數(shù)M;根據(jù)電網(wǎng)可能出現(xiàn)的最大功率缺額水平確定總減載比例L
[000引 2)獲取孤立電網(wǎng)的頻率和電壓安全穩(wěn)定約束、孤立電網(wǎng)內(nèi)設(shè)備承受頻率和電壓偏 移的最大能力約束W及機(jī)組超速保護(hù)動(dòng)作約束，所述孤立電網(wǎng)的頻率和電壓安全穩(wěn)定約束 包括孤立電網(wǎng)的低頻約束、孤立電網(wǎng)的低壓約束和孤立電網(wǎng)的高頻約束，所述孤立電網(wǎng)內(nèi) 設(shè)備承受頻率和電壓偏移的最大能力約束包括孤立電網(wǎng)內(nèi)設(shè)備的低頻約束、孤立電網(wǎng)內(nèi)設(shè) 備的低壓約束和孤立電網(wǎng)內(nèi)設(shè)備的高頻約束；
[0009] 上述各約束均W相應(yīng)的動(dòng)作定值和相應(yīng)的持續(xù)時(shí)間構(gòu)成；
[0010] 3)將高頻切機(jī)配置方案劃分為2個(gè)部分，分別稱為高頻切機(jī)速動(dòng)區(qū)和高頻切機(jī)補(bǔ) 償區(qū)，其中高頻切機(jī)速動(dòng)區(qū)用于快速抑制機(jī)組高頻，高頻切機(jī)補(bǔ)償區(qū)用于避免功率沖擊不 大時(shí)多輪高頻切機(jī)相繼動(dòng)作造成過(guò)控的問(wèn)題，劃分時(shí)高頻切機(jī)速動(dòng)區(qū)的輪次數(shù)Mi應(yīng)滿足Mi < kcM，并確定高頻切機(jī)速動(dòng)區(qū)首輪W及高頻切機(jī)補(bǔ)償區(qū)最后一輪的動(dòng)作定值和持續(xù)時(shí)間； [0011 ]將低頻低壓減載配置方案劃分為2個(gè)部分，分別稱為低頻低壓減載速動(dòng)區(qū)和低頻 低壓減載補(bǔ)償區(qū)，其中低頻低壓減載速動(dòng)區(qū)用于快速抑制低頻低壓，低頻低壓減載補(bǔ)償區(qū) 用于避免功率沖擊不大時(shí)多輪低頻低壓相繼動(dòng)作造成過(guò)控的問(wèn)題，劃分時(shí)低頻低壓速動(dòng)區(qū) 的輪次數(shù)化W及低頻低壓速動(dòng)區(qū)的減載比例^應(yīng)滿足化含心閑^^ ^ ksL，并確定低頻低壓速 動(dòng)區(qū)首輪W及低頻低壓補(bǔ)償區(qū)最后一輪的動(dòng)作定值和持續(xù)時(shí)間；
[0012] 上述k。為高頻切機(jī)或低頻低壓減載的速動(dòng)輪次占比，ks為低頻低壓減載的速動(dòng)減 載占比；
[0013] 4)根據(jù)高頻切機(jī)速動(dòng)區(qū)首輪W及高頻切機(jī)補(bǔ)償區(qū)最后一輪的動(dòng)作定值和持續(xù)時(shí) 間，由高頻切機(jī)速動(dòng)區(qū)首輪和高頻切機(jī)補(bǔ)償區(qū)最后一輪開(kāi)始，W高頻切機(jī)速動(dòng)區(qū)最后一輪 的動(dòng)作定值和高頻切機(jī)補(bǔ)償區(qū)首輪的動(dòng)作定值級(jí)差最大化原則逐步整定其它輪次的動(dòng)作 定值和持續(xù)時(shí)間；
[0014] 根據(jù)低頻低壓減載速動(dòng)區(qū)首輪W及低頻低壓減載補(bǔ)償區(qū)最后一輪的動(dòng)作定值和 持續(xù)時(shí)間，由低頻低壓減載速動(dòng)區(qū)首輪和低頻低壓減載補(bǔ)償區(qū)最后一輪開(kāi)始，W低頻低壓 減載速動(dòng)區(qū)最后一輪的動(dòng)作定值和低頻低壓減載補(bǔ)償區(qū)首輪的動(dòng)作定值級(jí)差最大化原則 逐步整定其它輪次的動(dòng)作定值和持續(xù)時(shí)間；
[0015] 5)在步驟4)已整定好的高頻切機(jī)配置方案的基礎(chǔ)上，對(duì)于高頻切機(jī)各輪次，再增 加一組動(dòng)作定值和持續(xù)時(shí)間，作為高頻切機(jī)各輪次的第二級(jí)配置方案，已整定好的高頻切 機(jī)配置方案作為高頻切機(jī)各輪次的第一級(jí)配置方案，其中高頻切機(jī)各輪次的第二級(jí)配置方 案的動(dòng)作定值應(yīng)大于各輪次的第一級(jí)配置方案的動(dòng)作定值但小于機(jī)組超速保護(hù)動(dòng)作約束 的動(dòng)作定值；
[0016] 6)按可切負(fù)荷減載控制代價(jià)由小到大的順序安排低頻低壓減載各輪次切負(fù)荷對(duì) 象和切除比例，完成低頻低壓減載配置方案的配置；
[0017] 依切機(jī)控制代價(jià)由小到大的順序安排高頻切機(jī)各輪次的切機(jī)對(duì)象，完成高頻切機(jī) 配置方案的配置；
[0018] 7)當(dāng)電網(wǎng)規(guī)模發(fā)生變化，新增可切負(fù)荷或投運(yùn)可切機(jī)組時(shí)，按負(fù)荷或機(jī)組的控制 代價(jià)重新排序，并按速動(dòng)區(qū)安排控制代價(jià)較小的負(fù)荷或機(jī)組，補(bǔ)償區(qū)安排控制代價(jià)較大的 負(fù)荷或機(jī)組的原則配置到相應(yīng)輪次。
[0019] 上述技術(shù)方案的進(jìn)一步特征在于，所述步驟3)中的kc為0.5，ks為0.55。
[0020] 上述技術(shù)方案的進(jìn)一步特征在于，所述步驟3)中W孤立電網(wǎng)的低頻約束和孤立電 網(wǎng)的低壓約束作為低頻低壓速動(dòng)區(qū)首輪的動(dòng)作定值和持續(xù)時(shí)間，W孤立電網(wǎng)的高頻約束作 為高頻切機(jī)速動(dòng)區(qū)首輪的動(dòng)作定值和持續(xù)時(shí)間；W孤立電網(wǎng)內(nèi)設(shè)備的低頻約束和孤立電網(wǎng) 內(nèi)設(shè)備的低壓約束作為低頻低壓補(bǔ)償區(qū)最后一輪的動(dòng)作定值和持續(xù)時(shí)間，W孤立電網(wǎng)內(nèi)設(shè) 備的高頻約束作為高頻切機(jī)補(bǔ)償區(qū)最后一輪的動(dòng)作定值和持續(xù)時(shí)間。
[0021] 本發(fā)明的有益效果如下：本發(fā)明將孤立電網(wǎng)機(jī)組、負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)信息納入第=道 防線的方案配置和輪次整定，并將其分成速動(dòng)區(qū)和補(bǔ)償區(qū)，前者響應(yīng)快速，用于快速平息電 網(wǎng)功率缺額，抑制低頻低壓或機(jī)組高頻;后者動(dòng)作條件苛刻，用于充分發(fā)揮孤立電網(wǎng)內(nèi)機(jī)組 和負(fù)荷的調(diào)節(jié)特性，并有效避免傳統(tǒng)配置方法因輪次間級(jí)差過(guò)小導(dǎo)致的多輪次相繼動(dòng)作造 成的過(guò)控問(wèn)題。增加的高頻切機(jī)第二級(jí)配置還避免機(jī)組因超速保護(hù)動(dòng)作導(dǎo)致的汽口快關(guān)或 快開(kāi)造成機(jī)組振蕩。
【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1是本發(fā)明的流程圖。
[0023] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)際電網(wǎng)接線圖。
[0024] 圖3為基于本發(fā)明實(shí)施例的機(jī)組脫網(wǎng)后母線頻率偏差曲線圖。
[0025] 圖4為基于常規(guī)方法配置低頻低壓減載的機(jī)組脫網(wǎng)后母線頻率偏差曲線圖。
[0026] 圖5為基于本發(fā)明實(shí)施例和常規(guī)方法配置高頻切機(jī)的電網(wǎng)負(fù)荷供電線路開(kāi)斷后發(fā) 電機(jī)頻率曲線對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面結(jié)合實(shí)施例并參照附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[002引實(shí)施例1:
[0029] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該實(shí)施例W實(shí)際孤立電網(wǎng)為例進(jìn)行孤立電網(wǎng)的第=道防線 配置。如圖2所示，該電網(wǎng)當(dāng)前運(yùn)行工況下，裝機(jī)和負(fù)荷配置為:燃?xì)怆姀S有2臺(tái)30MW機(jī)組:燃 氣#1和燃?xì)?2;余熱電廠有2臺(tái)40MW機(jī)組:余熱#1和余熱#2;350MW火電機(jī)組總共6臺(tái)，按火 電#1~火電#6次序投運(yùn)，目前已投運(yùn)3臺(tái)：火電#1~火電#3?；痣?4~火電#6依據(jù)遠(yuǎn)期電網(wǎng) 發(fā)展規(guī)劃逐臺(tái)投運(yùn)。
[0030] 本實(shí)施例進(jìn)行孤立電網(wǎng)的第=道防線配置方法的步驟如圖1所示。圖1中步驟1描 述的是確定電網(wǎng)配置的低頻低壓減載配置方案的基本輪輪次數(shù)N和高頻切機(jī)配置方案的輪 次數(shù)M。本實(shí)施例根據(jù)電網(wǎng)拓?fù)浜涂汕胸?fù)荷站點(diǎn)，確定的N = 6,結(jié)合遠(yuǎn)期發(fā)展規(guī)劃確定M = 10?？紤]最為嚴(yán)重的功率沖擊擾動(dòng)場(chǎng)景，可能出現(xiàn)的最大功率缺額為40%，將總減載比例L 確定為45 %。
[0031] 圖1中步驟2描述的是獲取孤立電網(wǎng)的頻率和電壓安全穩(wěn)定約束、孤立電網(wǎng)內(nèi)設(shè)備 承受頻率和電壓偏移的最大能力約束W及機(jī)組超速保護(hù)動(dòng)作約束，所述孤立電網(wǎng)的頻率和 電壓安全穩(wěn)定約束包括孤立電網(wǎng)的低頻約束、孤立電網(wǎng)的低壓約束和孤立電網(wǎng)的高頻約 束，所述孤立電網(wǎng)內(nèi)設(shè)備承受頻率和電壓偏移的最大能力約束包括孤立電網(wǎng)內(nèi)設(shè)備的低頻 約束、孤立電網(wǎng)內(nèi)設(shè)備的低壓約束和孤立電網(wǎng)內(nèi)設(shè)備的高頻約束;上述各約束均W相應(yīng)的 動(dòng)作定值和相應(yīng)的持續(xù)時(shí)間構(gòu)成。
[0032] 具體而言，本實(shí)施例獲取的各約束如下：
[0033] 孤立電網(wǎng)的頻率和電壓安全穩(wěn)定約束為：低頻約束[49 . OHz，0.2s]，低壓約束 [0.90P.U.，0.4s]，高頻約束[51.2Hz，0.6s]。
[0034] 獲取的孤立電網(wǎng)內(nèi)設(shè)備承受頻率和電壓偏移的最大能力約束為：低頻約束 [47.細(xì)z，0.2s]，低壓約束[0.75P.U.，0.4s]，高頻約束[52.2Hz，0.8s]。
[0(X3日]機(jī)組超速保護(hù)動(dòng)作約束為[52.甜Z ,Os ]。
[0036]圖1中步驟3描述的是將高頻切機(jī)配置方案和低頻低壓減載配置方案分別劃分為 相應(yīng)的速動(dòng)區(qū)和補(bǔ)償區(qū)。具體而言，將高頻切機(jī)配置方案劃分為2個(gè)部分，分別稱為高頻切 機(jī)速動(dòng)區(qū)和高頻切機(jī)補(bǔ)償區(qū)，劃分時(shí)高頻切機(jī)速動(dòng)區(qū)的輪次數(shù)化應(yīng)滿足Ml ^ kcM。
[0037] 將低頻低壓減載配置方案劃分為2個(gè)部分，分別稱為低頻低壓減載速動(dòng)區(qū)和低頻 低壓減載補(bǔ)償區(qū)，劃分時(shí)低頻低壓速動(dòng)區(qū)的輪次數(shù)化W及低頻低壓速動(dòng)區(qū)的減載比例^應(yīng) 滿足化 > 心財(cái)口1^1 > ksL。
[0038] 上述kc為高頻切機(jī)或低頻低壓的速動(dòng)輪次占比，典型值為0.5"ks為低頻低壓的速 動(dòng)減載占比，典型值為0.55。故將上述數(shù)值確定為山=25%，化=4，11 = 4。11選擇小于等于 kcM目的是盡量發(fā)揮發(fā)電機(jī)自身調(diào)頻能力和保留孤立電網(wǎng)慣量和無(wú)功支撐，避免主動(dòng)切機(jī)。
[0039] 上述速動(dòng)區(qū)和補(bǔ)償區(qū)劃分的目的是:速動(dòng)區(qū)的頻率或電壓動(dòng)作定值偏離額定值較 小，用于快速抑制低頻低壓或機(jī)組高頻，其動(dòng)作依據(jù)