一種區域弱聯繫電網孤網運行穩定控制方法
2023-09-15 21:14:40 3
一種區域弱聯繫電網孤網運行穩定控制方法
【專利摘要】本發明涉及一種基於區域弱聯繫電網外送方式下孤網穩定控制方法，本發明是一種基於軌跡的動態仿真分析方法，依據搜索-校驗的方法，結合電壓、頻率變化軌跡，分析了不同外送功率下電網的運行特性，綜合考慮了區域電網機組涉網保護、電網運行狀態變化、發電機組超速保護、區域電網高周切機措施、連鎖切機、低頻減載等多方面因素，制定出了適用於實際電網需求的外送區域電網孤網運行穩定控制策略，協調優化區域電網二道防線、三道防線及發電機超速保護配置方案，採用本發明的穩定控制方法能保證區域電網孤網穩定運行、減少負荷損失，具有較好的適應性，考慮因素較為全面，具有一定的實用價值和良好的推廣前景。
【專利說明】—種區域弱聯繫電網孤網運行穩定控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電力系統領域的控制方法，具體涉及一種區域弱聯繫電網孤網運行穩定控制方法。
【背景技術】
[0002]隨著電網的發展，大部分地區已形成較為堅強的500kV主網架，結構合理、層次清晰，安全可靠性較好。但是隨著500/220kV電磁環網解環工作的逐步開展，發生局部電網故障、極端天氣或地質災害以及人為操作失誤，均可能導致與主網聯繫薄弱的地區電網與主網解列，形成孤網運行的情況。故障後局部地區電網外送功率較大時，形成孤網後地區電網頻率升高越限問題突出，嚴重可能導致電網頻率崩潰、火電機組超速保護反覆振蕩等情況發生。因此，必須研究出科學、合理的區域弱聯繫電網外送方式下孤網穩定控制方法。
【發明內容】
[0003]針對現有技術的不足，本發明的目的是提供一種區域弱聯繫電網孤網運行穩定控制方法。採用本發明的穩定控制方法能保證區域電網孤網穩定運行、減少負荷損失，具有較好的適應性，考慮因素較為全面，具有一定的實用價值和良好的推廣前景。
[0004]本發明的目的是採用下述技術方案實現的:
本發明提供一種區域弱聯繫電網孤網運行穩定控制方法，包括下述步驟:
1)對區域電網進行收資分析，建立研究區域電網數據模型，配置區域電網孤網運行過程中影響電網頻率、電壓變化水平的相關模型和參數；
2)對所研究區域電網的運行方式進行調研收資，對豐小、豐大以及枯小、枯大多種運行方式進行統計分析，確定該區域電網最大功率外送方式；
3)確定區域電網孤網運行集中切機策略表；
4)確定保證地區孤網安全穩定運行的高頻切機方案最大切機量配置，同時根據切機量進行初步機組組合；
5)按照上述步驟I)?4)，逐步減少地區電網外送功率，降低孤網後有功功率過剩比例，結合電壓、頻率變化軌跡，分析不同外送功率下電網的運行特性，依據故障後頻率穩定分析結果將最大切機量逐步進行輪次配置，最終得到地區電網高頻切機方案；
6)依據步驟4)和步驟5)對豐小、豐大和枯小枯大多種運行方式進行適應性分析，確定最終的聞頻切機方案；
7)對所研究區域電網火電機組超速保護配置情況進行調研收資，根據不同發電機組超速保護(OPC)工作原理，配置相應的發電機組超速保護(OPC)模型和參數；
8)將原有各發電機組超速保護(OPC)配置方案帶入上述各運行方式中，根據故障後頻率穩定分析結果對發電機組超速保護(OPC)定值進行修正，保證高頻切機措施首先動作，控制孤網頻率在合理範圍內，而發電機組超速保護(OPC)系統不動作；
9 )將區域電網內發電機組超速保護(OPC)按輪次進行優化配置，避免發電機組超速保護(OPC)同時觸發動作，最終形成發電機組超速保護(OPC)配置方案。
[0005]與現有技術比，本發明達到的有益效果是:
1、本發明提供區域弱聯繫電網外送方式下孤網穩定控制方法，基於軌跡的動態仿真分析方法，依據搜索-校驗的的方法，結合電壓、頻率變化軌跡，分析了不同外送功率下電網的運行特性，綜合考了區域電網機組涉網保護、電網運行狀態變化、發電機組超速保護、區域電網高周切機措施、連鎖切機、低頻減載配置等多方面因素，制定出了適用於實際電網需求的外送區域電網孤網運行穩定控制策略，協調優化區域電網二道防線、三道防線及發電機超速保護配置方案，採用本發明的穩定控制方法能保證區域電網孤網穩定運行、減少負荷損失，具有較好的適應性，考慮因素較為全面，具有一定的實用價值和良好的推廣前景。
[0006]2、本發明提供區域弱聯繫電網外送方式下孤網穩定控制方法能夠保障區域電網孤網穩定運行，避免因為自然災害等意外事故，導致區域電網頻率崩潰、甚至出現機組反覆振蕩的風險。
[0007]
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]圖1是本發明提供的區域弱聯繫電網外送方式下孤網穩定控制方法的流程圖；
【具體實施方式】
[0009]下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】作進一步的詳細說明。
[0010]本發明提供的區域弱聯繫電網外送方式下孤網穩定控制方法的流程圖如I所示，包括下述步驟:
I)對區域電網進行收資分析，建立研究區域電網數據模型，詳細配置區域電網孤網運行過程中影響電網頻率、電壓變化水平的相關模型和參數，如:發電機組高頻保護模型、區域電網高頻切機措施、區域電網連鎖切機措施、區域電網低頻減載配置\低壓減載配置等。
[0011]2)對所研究區域電網的運行方式進行調研收資，對豐小、豐大、枯小枯大等多種運行方式進行統計分析，確定該區域電網最大功率外送方式；
3)在區域電網最小外送方式至區域電網最大外送方式區間內，對各種可能的各種外送方式進行組合，觀察並記錄區域電網集中切機動作情況、低頻減載裝置動作情況等，分析並記錄故障後最終區域電網穩態頻率、電壓是否滿足安全穩定運行約束，當最終電網頻率不滿足運行約束時，對區域電網集中切機措施進行優化，採取迭代計算的方法，得出對應的切機量，經過機組組合，形成區域電網孤網運行集中切機策略表；
上述步驟3)包括如下具體步驟:
31)對所研究區域電網的運行方式進行調研收資，對豐小、豐大、枯小枯大等多種運行方式進行統計分析，確定該區域電網最小外送方式、區域電網最大外送方式。
[0012]32)在區域電網最小外送方式至區域電網最大外送方式區間內，對各種可能的各種外送方式進行組合，採取迭代計算的方法，模擬區域電網外部聯絡線三相短路故障後孤網運行過程，分析在區域電網原有連鎖切機配置方案下，電網孤網運行是否滿足安全穩定運行要求，若滿足運行要求，進入下個外送方式；
33)採取上述步驟32)，若區域電網孤網運行不滿足安全穩定約束要求時，對區域電網切機量進行優化調整，最終保證區域電網穩態頻率、電壓約束要求。
[0013]4)選取最大外送方式為研究對象，校核原有高周切機措施是否滿足區域電網頻率、電壓穩定運行約束，當不滿足要求時，基於軌跡的動態仿真分析方法，依據搜索+校驗的方法，結合電壓、頻率變化軌跡，確定保證地區孤網安全穩定運行的高頻切機方案最大切機量配置，同時根據切機量進行初步機組組合；
步驟4)包括如下具體步驟:
41)選取最大外送方式為研究對象，校核原有高周切機措施是否滿足區域電網頻率、電壓穩定運行約束，若滿足要求，進入步驟E ;
42)若不滿足電網頻率、電壓穩定運行約束，對原有高周切機措施進行調整，結合電壓、頻率變化軌跡，確定保證地區孤網安全穩定運行的高頻切機方案最大切機量配置；
43)根據步驟42)所得的最大切機量，對最大切機量進行細化，通過機組組合確定可能的各種切機方案，對上述備選方案進行對比、排序，確定高周切機觸發定值、延時等。
[0014]5)按照上述步驟I)?4)，逐步減少地區電網外送功率，降低孤網後有功功率過剩比例，結合電壓、頻率變化軌跡，分析了不同外送功率下電網的運行特性，依據故障後頻率穩定分析結果將最大切機量逐步進行輪次配置，最終得到地區電網高頻切機方案；
6)依據步驟4)、5)對豐小、豐大、枯小枯大等多種運行方式進行適應性分析，確定最終的高頻切機方案；
7)對所研究區域電網火電機組超速保護配置情況進行調研收資，根據不同發電機組超速保護(OPC)工作原理，配置相應的發電機組超速保護(OPC)模型和參數；
步驟7)中發電機組超速保護原理為:
71)汽輪機103%超速保護:當轉速升高至額定轉速的103%(51.5Hz)時，發電機組超速保護(OPC)動作，關閉主汽調節閥和再熱調節閥，使汽輪機迅速減負荷，該過程中不關閉主汽門，汽輪機不跳開；待轉速降至3000 r/min,自動開啟主汽調節閥和再熱調節閥，維持汽輪機轉速；
72)汽輪機110%超速保護:汽輪機110%超速保護是危急保安系統，當轉速超過110%額定轉速時，迅速關閉主汽門，高壓調節汽門和中壓調節汽門，切除汽輪機，防止汽輪發電機組嚴重超速引起重大事故。危急保安系統一旦動作，鍋爐中的大量蒸汽將經過旁路釋放，汽輪機再啟動則需要很長時間；
73)負荷下跌預測功能:負荷下跌預測功能是當發電機出口開關斷開，且汽輪機功率仍保持在30%額定功率以上時，快速關閉高壓調節汽門和中壓調節汽門，當汽輪機轉速已經小於103%倍額定轉速時，中壓調節閥門被打開，高壓調節閥門仍受電液控制系統的控制，當轉速達到系統要求後，再重新併網，縮短機組重新啟動的時間。
[0015]8)將原有各發電機組超速保護配置方案帶入上述各運行方式中，根據故障後頻率、電壓穩定分析結果對超速保護定值進行修正，保證高頻切機措施首先動作，控制孤網頻率在合理範圍內，而汽輪機超速保護系統不動作；
步驟8)中孤網運行合理範圍為:
81)暫態過程最低頻率:措施配置時，控制電網解列後暫態過程中最低頻率大於區域電網低頻減載第一輪動作頻率；
82)穩態恢復頻率:措施配置時，控制電網解列運行恢復穩態後頻率在49.5?50.5Hz ；
83)暫態過程最低電壓:結合廣東電網低壓減載措施，措施配置時，控制電網解列運行時不引起低壓減載動作。
[0016]9 )將區域電網內發電機組超速保護按輪次進行優化配置，避免汽輪機超速保護同時觸發動作，最終形成發電機組超速保護配置方案。
【權利要求】
1.一種區域弱聯繫電網孤網運行穩定控制方法，其特徵在於，所述方法包括下述步驟: 1)對區域電網進行收資分析，建立研究區域電網數據模型，配置區域電網孤網運行過程中影響電網頻率、電壓變化水平的相關模型和參數； 2)對所研究區域電網的運行方式進行調研收資，對豐小、豐大以及枯小、枯大多種運行方式進行統計分析，確定該區域電網最大功率外送方式； 3)確定區域電網孤網運行集中切機策略表； 4)確定保證地區孤網安全穩定運行的高頻切機方案最大切機量配置，同時根據切機量進行初步機組組合； 5)按照上述步驟I)?4)，逐步減少地區電網外送功率，降低孤網後有功功率過剩比例，結合電壓、頻率變化軌跡，分析不同外送功率下電網的運行特性，依據故障後頻率穩定分析結果將最大切機量逐步進行輪次配置，最終得到地區電網高頻切機方案； 6)依據步驟4)和步驟5)對豐小、豐大和枯小枯大多種運行方式進行適應性分析，確定最終的聞頻切機方案； 7)對所研究區域電網火電機組超速保護配置情況進行調研收資，根據不同發電機組超速保護(OPC)工作原理，配置相應的發電機組超速保護(OPC)模型和參數； 8)將原有各發電機組超速保護(OPC)配置方案帶入上述各運行方式中，根據故障後頻率穩定分析結果對發電機組超速保護(OPC)定值進行修正，保證高頻切機措施首先動作，控制孤網頻率在合理範圍內，而發電機組超速保護(OPC)系統不動作； 9 )將區域電網內發電機組超速保護(OPC)按輪次進行優化配置，避免發電機組超速保護(OPC)同時觸發動作，最終形成發電機組超速保護(OPC)配置方案。
2.根據權利要求1所述的區域弱聯繫電網孤網運行穩定控制方法，其特徵在於上述步驟I)中，電壓變化水平的相關模型包括發電機組高頻保護模型、區域電網高頻切機措施模型、區域電網連鎖切機措施模型、區域電網低頻減載配置模型和區域電網低壓減載配置模型。
3.根據權利要求1所述的區域弱聯繫電網孤網運行穩定控制方法，其特徵在於上述步驟I)中，對區域電網進行收資分析即獲取區域電網的初始運行工況，包含發電機組高頻保護模型。
4.根據權利要求1所述的區域弱聯繫電網孤網運行穩定控制方法，其特徵在於上述步驟3)中，在區域電網最小外送方式至區域電網最大外送方式區間內，對各種外送方式進行組合，觀察並記錄區域電網集中切機動作情況和低頻減載裝置動作情況，分析並記錄故障後最終區域電網穩態頻率、電壓是否滿足安全穩定運行約束，當最終區域電網穩態頻率不滿足運行約束時，對區域電網集中切機措施進行優化，採取迭代計算的方法，得出對應的切機量，經過機組組合，形成區域電網孤網運行集中切機策略表。
5.根據權利要求4所述的區域弱聯繫電網孤網運行穩定控制方法，其特徵在於上述步驟3)包括下述步驟: 31)對所研究區域電網的運行方式進行調研收資，對豐小、豐大和枯小枯大多種運行方式進行統計分析，確定該區域電網最小外送方式以及區域電網最大外送方式； 32)在區域電網最小外送方式至區域電網最大外送方式區間內，對各種外送方式進行組合，採取迭代計算的方式，模擬區域電網外部聯絡線三相短路故障後孤網運行過程，分析在區域電網原有連鎖切機配置方案下，電網孤網運行是否滿足安全穩定運行要求，若滿足運行要求，進入下個區域電網的功率外送方式或潮流外送方式； 33)採取上述步驟32)，若區域電網孤網運行不滿足安全穩定約束要求時，對區域電網切機量進行優化調整，最終保證區域電網穩態頻率、電壓約束要求。
6.根據權利要求1所述的區域弱聯繫電網孤網運行穩定控制方法，其特徵在於上述步驟4)包括下述步驟: 41)選取最大外送方式為研究對象，校核原有高周切機措施是否滿足區域電網穩態頻率和電壓安全穩定運行約束，若滿足要求，進入步驟5)； 42)若不滿足區域電網穩態頻率和電壓安全穩定約束，對原有高周切機措施進行調整，結合電壓、頻率變化軌跡，確定保證地區孤網安全穩定運行的高頻切機方案最大切機量配置； 43)根據步驟42)所得的最大切機量，對最大切機量進行細化，通過機組組合確定各種切機方案，對上述備選方案進行對比和排序，確定高周切機觸發定值和延時。
7.根據權利要求1所述的區域弱聯繫電網孤網運行穩定控制方法，其特徵在於上述步驟7)中，配置相應的機組超速保護(OPC)模型包括配置發電機組超速保護模型，並考慮風電機組超速保護動作對電網頻率造成的影響。
8.根據權利要求7所述的區域弱聯繫電網孤網運行穩定控制方法，其特徵在於上述步驟7)中發電機組超速保護(OPC)原理為: 71)汽輪機103%超速保護:當轉速升高至額定轉速的103%時，即51.5Hz時，發電機組超速保護(OPC)動作，關閉主汽調節閥和再熱調節閥，使汽輪機迅速減負荷，該過程中不關閉主汽門，汽輪機不跳開；待轉速降至3000 r/min,自動開啟主汽調節閥和再熱調節閥，維持汽輪機轉速； 72)汽輪機110%超速保護:汽輪機110%超速保護是危急保安系統，當轉速超過110%額定轉速時，迅速關閉主汽門，高壓調節汽門和中壓調節汽門，切除汽輪機，防止汽輪發電機組嚴重超速引起重大事故，危急保安系統動作，鍋爐中的大量蒸汽將經過旁路釋放，汽輪機再啟動則需要2(Γ30分鐘以上； 73)負荷下跌預測功能:負荷下跌預測功能是當發電機出口開關斷開，且汽輪機功率仍保持在30%額定功率以上時，快速關閉高壓調節汽門和中壓調節汽門，當汽輪機轉速已經小於103%倍額定轉速時，中壓調節閥門被打開，高壓調節閥門仍受機組電液控制系統的控制，當轉速達到系統要求後，再重新併網，縮短機組重新啟動的時間。
9.根據權利要求1至8任一項所述的區域弱聯繫電網孤網運行穩定控制方法，其特徵在於上述步驟2廣7)中，結合連鎖切機措施、高頻切機措施和汽輪機超速保護三種措施之間的配合進行。
10.根據權利要求9所述的區域弱聯繫電網孤網運行穩定控制方法，其特徵在於上述步驟8)中孤網運行合理範圍為: . 81)暫態過程最低頻率:措施配置時，控制電網解列後暫態過程中最低頻率大於區域電網低頻減載第一輪動作頻率； . 82)穩態恢復頻率:措施配置時，控制電網解列運行恢復穩態後頻率在49.5?.50.5Hz ；.83)暫態過程最低電壓:結合電網低壓減載措施，控制電網解列運行時不引起低壓減載動作。
【文檔編號】H02J3/00GK104201668SQ201410396675
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月13日 優先權日:2014年8月13日
【發明者】黃河, 楊琦, 張勇, 邱麗萍, 梅勇, 宋雲亭, 徐光虎, 王青, 張建新, 唐曉駿 申請人:中國南方電網有限責任公司, 中國電力科學研究院