[发明专利]计及安控策略和一次调频特性的电网稳态频率估算方法

说明书

本发明公开了一种计及安控策略和一次调频特性的电网稳态频率估算方法，属于电力系统安全稳定分析领域。本发明基于负荷静态频率特性，通过安控动作行为和发电机一次调频特性的准静态模拟，估算故障后电网稳态频率。首先根据故障清除及其紧急控制措施实施后各个同步电网的有功不平衡量计算出各个同步电网的稳态频率；然后逐轮计算集中式低频控制系统或集中式高频控制系统动作后的电网稳态频率，再在稳态频率小于低频减载装置基本轮动作频率时，逐轮计算低频减载装置基本轮动作后电网稳态频率；最后，根据发电机一次调频能力和电网有功静态频率特性系数，计算出计及安控策略和一次调频特性的电网稳态频率。本发明计算速度快，精度能够满足工程要求。

技术领域

本发明属于电力系统安全稳定分析技术领域，更准确地说，本发明涉及一种计及安控策略和一次调频特性的电网稳态频率估算方法。

背景技术

全球能源资源与负荷中心呈逆向分布是普遍的特征，随着输电技术不断发展、电压等级不断提升，特别是中国特高压交直流工程的成功实践，为能源的高效开发、优化配置和有效利用，为实现电力跨区、大规模、高效率配置提供了解决方案和技术基础。通过建设区域间的特高压输电通道构建大电网是实现大范围配置能源资源的必由之路，由于区域间的特高压输电通道建设的投资巨大，因此，区域间的输电通道通常是满功率运行。随着区域间的输电通道不断增加，对送端电网来说，外送电占其总发电比例将越来越高，对受端电网来说，区外受电占其总负荷比例也将越来越高。由于受线路走廊和落点的限制，区域间的输电通道距离长且相对集中，多个输电通道因故障同时失去的概率也不低。若此类故障发生，则必然引发送端电网的高频问题和受端电网的低频问题。这就使原本在小电网中比较关注的频率安全稳定问题，在大电网中同样不能忽视的原因。

电网稳态频率是调度运行监控的关键信息，若能够在预想故障发生之前掌握故障后电网的稳态频率，就可以判断出经过自动发电控制(AGC)能否将电网稳态频率自动调整到频率规定范围内。对于预想故障下经过AGC不能将电网稳态频率自动调整到频率规定范围内的情况，调度运行控制人员通常需要及时对电网当前运行状态采取预防控制，以确保预想故障下电网稳态频率能够维持在规定范围内。

若大电网一、二次设备的模型和参数都与实际一致，则可以采用时域仿真的方法计算预想故障发生后频率动态过程，得到计及安控策略和一次调频特性的电网稳态频率，但实际情况是大电网一、二次设备的模型和参数与实际是有差别的。因此，以与电网频率特性紧密相关且相对准确的负荷静态频率特性、发电机一次调频模型和参数为基础，采用准静态模拟方法估算预想故障下计及安控策略和发电机一次调频特性的电网稳态频率不失为一种工程实用方法。

发明内容

本发明目的是：针对指定的电网运行状态和预想故障，提供一种快速估算预想故障下计及安控策略和一次调频特性的电网稳态频率的方法。

本发明的基本原理在于：预想故障后电网的频率动态过程与电网的惯性时间常数、有功注入不平衡量、负荷静态频率特性和发电机一次调频特性紧密相关，其中惯性时间常数影响的是电网频率下降(有功注入不平衡量小于0)或上升(有功注入不平衡量大于0)过程的时间常数，有功注入不平衡量基本决定了稳态频率的大小，负荷静态频率特性和发电机一次调频特性是通过改变有功注入不平衡量来影响稳态频率的。因此，本发明计及负荷静态频率特性、发电机一次调频特性，结合各类安控的动作时序，采用安控先动作、发电机一次调频随后动作的时序，采用准静态模拟方法估算预想故障下计及安控策略和发电机一次调频特性的电网稳态频率，基本反映了预想故障后电网频率在1分钟内的准稳态过程。

具体地说，本发明是采用以下技术方案实现的，包括以下步骤：

1)设引发电网有功注入部分失却的预想故障为F，电网当前运行状态为S₀，若电网处于稳态，则基于S₀，针对F，通过只改变与F直接相关设备的运行状态，首先确定F清除后电网中同步电网及其设备组成和有功潮流，记同步电网的个数为n，然后，计算出各个同步电网的有功不平衡量，进入步骤2)；