[发明专利]一种水电主导的孤岛电网频率稳定规划分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水电主导的孤岛电网频率稳定规划分析方法,属于电力系统安全稳定分析的技术领域。

技术背景

云南水电资源丰富，2015年、2020年和2030年云南水电装机将分别达到6486万千瓦、7896万千瓦和11461万千瓦，占全省电力总装机的75%左右。作为南方电网大型水电外送基地，2015年、2020年及其远景水电送出规模分别达到为1910万千瓦和3310万千万，外送直流规模为4回和8回。为减少云南电网交直流相互影响，将云南电网与南方电网主网交流联络断开，实现云南电网孤网运行。

作为水电集中送出的孤岛电网，云南电网面临的安全稳定问题由联网方式下的功角稳定问题转变为孤岛运行方式下的频率稳定问题。如何在规划阶段寻求一种研究水电主导的孤岛电网频率稳定问题的分析方法，能反映出水电主导的孤岛电网系统频率稳定的特点，能涵盖未来规划电网发展对频率稳定影响的多种不确定因素，提高仿真结果的可靠性和包容性，最终才能提出有效的应对措施。

发明内容

本发明的目的在于提出一种水电主导的孤岛电网频率稳定规划分析方法。本发明针对水电主导的孤岛电网的系统运行特点，提出一种基于火电/水电调速器、直流频率限制功能FLC和负荷频率特性控制的频率稳定分析方法，保证在规划阶段分析结果的可靠性和偏保守性。

本发明的频率稳定规划分析方法，包括如下步骤：

1）对于水电主导的孤岛电网，首先关闭孤岛系统内的火电机组和小水电机组的调速器，不考虑其一次调频作用；

2）启动孤岛电网中直流频率限制功能（FLC控制），对孤岛系统频率进行调节；

3）孤岛电网中大型水电调速器启动，根据电网频率的变化自动增加或减小机组功率，使功率达到新的平衡，并维持频率在一定范围，实现发电机一次调频；

4）发挥负荷频率特性的调节作用，对频率进行控制。

上述步骤1）中，对于分布广、数量多且属于地方调度的小型水电站，一方面其确切装机规模无法统计，未来规划建设规模也无法明确，另一方面小水电调速器等设备配置不完善，在规划分析阶段为提高频率稳定仿真结果的可靠性，采用偏保守的仿真方法：关闭单机容量为50MW及以下水电机组的调速器；对于水电占主导的孤岛电网，在丰水期网内火电开机占全网开机比例较低，在规划阶段采用保守的仿真方法：关闭所有火电机组的调速器。

上述步骤2）中,直流频率限制器（FLC）的反应速度快，充分发挥孤岛电网中直流频率限制器(FLC)的作用，当孤岛电网频率变化时，首先通过快速调整外送功率来达到控制送端系统频率的目的。

上述步骤3）中,由于水电机组调速器的调节幅度和调节速度的调频性能比火电机组优良；对于水电占主导的孤岛电网，中大型水电调速器的调频调节功能对维持电网频率稳定至关重要，其调速器的死区与直流频率限制器（FLC）死区相互配合，在FLC启动后系统频率超过其死区后启动。

上述步骤4）中，仿真计算中考虑到负荷随系统频率变化，设定负荷频率因子反应由频率变成导致的负荷变化，有功负荷频率因子L_DP表示频率变化1％引起的有功变化百分数，无功负荷频率因子L_DQ表示频率变化1％引起的无功变化百分数，L_DF和L_DQ的取值根据系统负荷特性确定。系统频率变化Δf引起的有功负荷变化量为ΔP=Δf×L_DP无功负荷变化量为ΔQ=Δf×L_DQ

本发明根据水电主导的孤岛电网的系统运行特点，在规划阶段分析其频率稳定问题给系统帶来的影响，为保证结果的可靠性从影响水电孤岛系统频率稳定的几个方面，提出一种新的有效的频率稳定分析方法，提高了模拟仿真结果的可靠性和包容性。

附图说明

图1是本发明方法的实现流程图。

具体实施方式

参照附图1，对本方法进行详细描述：

1）首先关闭孤岛系统内的火电机组和单机容量为50MW及以下水电机组的调速器。

2）启动孤岛电网中直流频率限制功能（FLC控制），对孤岛系统频率进行调节。

3）启动孤岛电网中大型水电调速器，根据电网频率的变化自动增加或减小机组功率，使功率达到新的平衡，并维持频率在一定范围，实现发电机一次调频。

4）通过设定的负荷随频率变化的因子，发挥负荷频率特性的调节作用，对频率进行控制。