一種多負荷特性匹配的低頻減載優化控制系統的製作方法

2023-05-22 09:24:56

專利名稱：一種多負荷特性匹配的低頻減載優化控制系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電力系統頻率控制領域，特別涉及一種多負荷特性匹配的低頻減載優化控制系統，用於電網出現電源損失、負荷比例突增所引起低頻故障時，為保證電網的安全、經濟、穩定運行而採用的低頻控制方法。
背景技術：
隨著市場經濟的不斷發展，電力系統需求側負荷日益增加，負荷類別更加多樣，因此為保證市場經濟效益最大化，電網整體頻率調節能力成為備受關注的主要核心問題。當電網出現低頻故障時，系統會以控制響應時間為基準分為三個調頻層次，即三次調頻，然而第3次調頻為系統最重要的防禦措施，標準定義為低頻減載方法，同時是本實用新型所體現的主要背景技術。目前低頻減載方法主要以控制時序、負荷本身調頻特性等技術目標出發，來完成低頻減載控制，但這已無法適應目前以電網安全穩定與經濟運行多目標為主導電網運行準貝U。為了適應市場經濟發展，低頻減載方法的經濟效益性已成為電網公司所關注的主要問題，因此出現了以故障等級標準來約束切負荷容量，然而切負荷容量的大小與頻率恢復特性成正比例關係，因此故障等級與頻率恢復特性間又形成一種矛盾問題。

實用新型內容針對現有技術中存在的上述不足之處，本實用新型提供一種多負荷特性匹配的低頻減載優化控制系統。其目的是在滿足事故等級限制的同時，又完成安全穩定運行，並能夠實現經濟的合理運行。本實用新型是通過以下技術方案實現的:一種多負荷特性匹配的低頻減載優化控制系統，包括多節點的發電電源、電源母線節點、變壓器單元、變壓站母線節點、輸電線路、不同特性的負荷單元及控制單元；其中，發電電源與電源母線節點相連，電源母線節點通過變壓器單元與變壓站母線節點相連，變壓站母線節點通過輸電線路與不同特性的負荷單元相連，同時變壓站母線節點通過輸電線路與其它變電站母線節點相連，控制單元與變壓站母線節點相連，實現控制單元對變壓站檢測功能，控制單元與不同特性的負荷單元相連，實現控制單元對相應特性負荷單元的操作功能。本實用新型的優點及有益效果是:本實用新型以低頻故障時經濟代價為目標，為電網頻率控制領域提供了科學的理論分析依據，將負荷分為兩種不同經濟特性負荷模型，即提出由常規負荷模型與調頻中斷負荷模型組成的新型負荷匹配模型，同時進行本實用新型所提出的控制模型計算，將得出最優分配向量，常規負荷與調頻可中斷負荷通過本實用新型控制模型得出的最優分配向量完成多負荷特性的合理優化分配，通過本實用新型的實施，不僅會在滿足事故等級限制同時，完成安全穩定運行，並能夠實現經濟合理運行。這也為電網中負荷經濟運行特性提出了新的分析角度，同時多負荷特性匹配的低頻減載控制模型的提出，為低頻減載過程的正確實施提供了決策依據。電網低頻故障運行中，對電網經濟穩定運行控制建立目標函數和邊界條件，通過求解出最優控制向量，形成控制方案進行低頻減載控制，有效的實現了電網出現低頻故障時的應急指揮策略。本實用新型為未來的低頻減載控制領域提供了科學的理論支撐，以最低經濟代價為低頻減載的控制目標，大大降低了頻率控制過程的經濟損失，從而產生了巨大的經濟效益。
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步詳細的說明。

圖1是本實用新型所控制的目標電網原理圖。
具體實施方式
本實用新型是一種多負荷特性匹配的低頻減載優化控制系統，包括多節點的發電電源、電源母線節點、變壓器單元、變壓站母線節點、輸電線路、不同特性的負荷單元及控制單元；其中，發電單元與電源母線節點相連，電源母線節點通過變壓器單元與變壓站母線節點相連，變壓站母線節點通過輸電線路與不同特性的負荷單元相連，同時變壓站母線節點通過輸電線路與其它變電站母線節點相連，控制單元與變壓站母線節點相連，實現控制單元對變壓站檢測功能，控制單元與不同特性的負荷單元相連，實現控制單元對相應特性負荷單元的操作功能。該系統應用本實用新型的多負荷特性匹配的低頻減載優化控制方法，形成控制指令並下發給各控制單元，控制單元控制相應特性的負荷單元，完成不同特性負荷單元協調優化的減載動作，有效實現了多負荷特性匹配的低頻減載優化控制系統功能。如圖1所示，在本實施方式中，圖1為9節點系統，其中Gl、G2、G3為三個發電單元，BUS1、BUS2、BUS3、BUS4、BUS5、BUS6、BUS7、BUS8、BUS9 為 9 條母線節點，T1、T2、T3 為三臺變壓器，Pu、Pl2、Pu為三個常規負荷單元，PFIu、Pm2、Pm3三個調頻中斷負荷單元，K1、K2、K3、K4、K5、K6為負荷對應的控制單元，以常規負荷與調頻中斷負荷的最優匹配控制方式來切斷相應負荷。本實施方式中，系統運行的各變量取值:一種多負荷特性匹配的低頻減載優化控制方法，即對上述具有新型負荷匹配模式的電網進行低頻減載優化控制方法，包括如下步驟:步驟1:實時檢測電網中9母線節點的頻率值，此時電網中Gl、G2兩個發電單元出現故障；步驟2:檢測單元將電網頻率信息傳輸到調度監控中心，並進行實時分析:檢測電網每個節點頻率為49.0Hz，此時電網出現了低頻故障；步驟3:電網出現低頻故障時，調度中心按本實用新型的控制方法計算出的控制方案進行控制；本實施方式中控制方法具體步驟如下:步驟3.1:把區域內負荷模型定義為常規負荷與頻率中斷負荷組合的新型負荷匹配模型，並同時定義其對應的控制代價模型。定義新型負荷匹配模型表達式為:P_=PdV，如圖所示，負荷向量SP_=[pu，Pl2，Pl3，Pfili PfIL2，PfIL3]，PLl_PL2_PL3_PFILl_PFIL2_PFIL3_5000kw。[0022]其中&代表常規負荷，Pfil調頻可中斷負荷。[0023]Pl常規負荷的控制代價模型為=Mtjbj (L) =Q (c) Δ PlBl ；[0024]其中:Μ__α)表示常規負荷的控制代價，Q (C)為損失正常負荷的代價係數，c為事故等級數，為常規負荷的切負荷量，Bl常規負荷電價。[0025]Pfil調頻可中斷負荷的控制代價模型=Mtjbj (IL) = [Cpm+S (p, t) ] Δ PilBfil ；[0026]其中=Mtjw(IL)表示調頻中斷負荷的控制代價，Cpm為不定時性的補償係數、S (p，t) 負荷中斷量為P時隨時間增長而補償係數的增長函數，APttS調頻中斷負荷的切負荷量， Bfil調頻中斷負荷補償基準電價。[0027]步驟3.2:根據已定義的新型負荷匹配模型，構建多負荷特性匹配的低頻減載控制模型；[0028]目標函數:
權利要求1.一種多負荷特性匹配的低頻減載優化控制系統，其特徵在於:包括多節點的發電電 源、電源母線節點、變壓器單元、變壓站母線節點、輸電線路、不同特性的負荷單元及控制單 元;其中，發電電源與電源母線節點相連，電源母線節點通過變壓器單元與變壓站母線節 點相連，變壓站母線節點通過輸電線路與不同特性的負荷單元相連，同時變壓站母線節點 通過輸電線路與其它變電站母線節點相連，控制單元與變壓站母線節點相連，實現控制單 元對變壓站檢測功能，控制單元與不同特性的負荷單元相連，實現控制單元對相應特性負 荷單元的操作功能。
專利摘要本實用新型涉及電力系統頻率控制領域，特別涉及一種多負荷特性匹配的低頻減載優化控制系統，用於電網出現電源損失、負荷比例突增所引起低頻故障時，為保證電網的安全、經濟、穩定運行而採用的低頻控制方法。本實用新型由發電電源與電源母線節點相連，電源母線節點通過變壓器單元與變壓站母線節點相連，變壓站母線節點通過輸電線路與不同特性的負荷單元相連，同時變壓站母線節點通過輸電線路與其它變電站母線節點相連，控制單元與變壓站母線節點相連，控制單元與不同特性的負荷單元相連。本實用新型在滿足事故等級限制同時，完成安全穩定運行，實現經濟合理運行。以最低經濟代價為低頻減載的控制目標，大大降低頻率控制過程的經濟損失，經濟效益巨大。
文檔編號H02J3/00GK202978267SQ20122065263
公開日2013年6月5日 申請日期2012年11月30日 優先權日2012年11月30日
發明者張濤, 李家珏, 王超, 張強, 宋雲東, 曾輝, 劉勁松, 王剛 申請人:遼寧省電力有限公司電力科學研究院, 東北電力科學研究院有限公司, 國家電網公司