一种抽水蓄能和低频减载联合的紧急低频控制方法技术

本发明专利技术提供一种抽水蓄能和低频减载联合的紧急低频控制方法，通过单机等值模型推导出电力系统的频率动态响应方程、抽水蓄能机组参与调频控制过程中系统动态频率轨迹、低频减载联合抽水蓄能参与系统频率控制过程的动态频率轨迹、确定联合优化控制策略目标函数及约束条件、基于摄动分析的约束条件处理和仿真算例，验证有效性；在单机等效模型的基础上，将抽水蓄能机组的工况转换与低频减载相结合，建立频率动态响应的数学模型。建立最优模型并获得最佳动作频率点的情况下确保电力系统的频率稳定。最后，通过仿真验证了该策略的有效性，确保了电网安全稳定运行。保了电网安全稳定运行。保了电网安全稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
一种抽水蓄能和低频减载联合的紧急低频控制方法


[0001]本专利技术涉及电站蓄能领域，尤其涉及一种抽水蓄能和低频减载联合的紧急低频控制方法。

技术介绍

[0002]中国电网的结构正在发生深刻变化。电网朝着特高压交直流互联的方 向发展。送端电网通过特高压联络线将光伏、风能等新能源输送到受端电 网负荷中心。如果特高压联络线发生闭锁或者故障导致停运，受端电网将 会出现大量有功功率缺额，从而导致系统频率快速下降。目前电网中常规 调频的手段有一次调频、二次调频以及发电机AGC调频，如果上述手段不 能阻止系统频率继续下降，电力系统开始采用第三道防线低频减载来进行 频率紧急控制，从而防止系统频率崩溃。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于针对上述现有技术的不足，提供了一种抽水蓄能和低频减载联合的紧急低频控制方法，控制策略将抽水蓄能电站与低频减载进行联合控制来应对紧急低频问题，求解抽水蓄能和低频减载联合策略的每轮动作最佳频率值。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0005]本专利技术提供了一种抽水蓄能和低频减载联合的紧急低频控制方法，包括以下步骤：
[0006]S1、通过单机等值模型推导出电力系统的频率动态响应方程；
[0007]通过所述单机等值模型将整个电网的频率动态变化过程等效为一台机组来分析电力系统平均频率的动态过程；
[0008]S2、抽水蓄能机组参与调频控制过程中系统动态频率轨迹；
[0009]S3、低频减载联合抽水蓄能参与系统频率控制过程的动态频率轨迹；
[0010]S4、确定联合优化控制策略目标函数及约束条件；
[0011]抽水蓄能与低频减载联合控制策略在于合理配置确定各阶段的动作频率点，协调实现系统频率恢复的快速性与最小的负荷损失；
[0012]S5、基于摄动分析的约束条件处理；
[0013]S6、仿真算例，验证有效性。
[0014]进一步，所述S1中，所述电力系统的状态方程为：
[0015][0016]其中，T
s
为系统频率变化的时间常数；Δf为频率变化量；ΔP
OL
为系统过负荷量或者功率缺额量；T
G
为全系统发电机组调整的综合时间常数；ΔP
G
为发电机功率变化量；K
G
为发电机组的功率
‑
频率静态特性系数；ΔP
D
为负荷功率变化量；K
D
为系统负荷的频率调节效应系数；ΔP
OL0
＝P
D0
‑
P
G0
表示系统中出现的初始过负荷量或者初始功率缺额量；
[0017][0018]其中，f
∞
为故障后系统再次稳定运行的频率；f
N
为电力系统的额定频率，也为故障前的初始频率。
[0019]进一步，所述S2中：
[0020]故障导致的初始功率缺额为ΔP
OL0
，逐轮进行抽水蓄能抽水工况转静止工况，第m轮工况转换过程中，系统的实时功率缺额可由式(3)得到：
[0021][0022]第m轮工况转换过程中的频率动态变化轨迹为：
[0023][0024]抽水蓄能机组静止工况转发电工况过程中，第n轮工况转换过程中的频率动态变化轨迹为：
[0025][0026][0027]式中，为第n轮工况转换过程中，系统的实时功率缺额。
[0028]进一步，所述S3中：
[0029]N台抽水蓄能机组频率调节过程结束后，极端情况下，需逐轮启动低频减载，第h轮
低频减载阶段的频率动态变化轨迹为：
[0030][0031][0032]其中，为第h轮低频减载过程中，系统的实时功率缺额。
[0033]进一步，所述S4中，定义抽水工况转静止工况、静止工况转发电工况以及低频减载三个阶段的频率轨迹与额定频率f＝f
N
所围成的面积分别为S
P
‑
S
,S
S
‑
G
,S
shed
；
[0034][0035][0036]建立所述联合优化控制策略目标函数的数学模型：
[0037][0038]其中，为抽水蓄能电站启动频率上下限；为低频减载阶段动作频率的上下限。
[0039]进一步，所述S5中：
[0040]利用摄动分析法定义轨迹灵敏度矩阵A，将暂态安全性约束局部线性化为如下形式：
[0041]η
fi
+AΔf
i+1
≥ε
f
ꢀꢀꢀ
(11)
[0042]式中，η
fi
是功率缺额向量为ΔP
i
时计算得到的频率裕度向量；Δf
i+1
为第i+1次要求解的频率变化量；ε
f
为暂态频率安全临界值，即式(10)的频率动作限值；
[0043]其中，
[0044][0045][0046][0047]式中，a
fi
为暂态频率偏移安全裕度对第i轮功率缺额ΔP
i
的轨迹灵敏度；η
f
(ΔP
i
,τ
i
)为对第i轮功率缺额ΔP
i
施加摄动量τ
i
后求得的暂态频率偏移安全裕度；f
cr,j
为下一轮j的频率偏移门槛值；t
cr,j
为下一轮j动作的暂态过程时长。
[0048]本专利技术的有益效果为：首先，在单机等效模型的基础上，将抽水蓄能机组的工况转换与低频减载相结合，建立频率动态响应的数学模型。建立最优模型并获得最佳动作频率点的情况下确保电力系统的频率稳定。最后，通过仿真验证了该策略的有效性，确保了电网安全稳定运行。
附图说明
[0049]图1抽水蓄能与低频减载联合的动态频率轨迹图；
[0050]图2 EPRI
‑
36节点系统接线图；
[0051]图3功率缺额为618MW的母线频率变化；
[0052]图4对比仿真图；
[0053]图5某地区实际电网网架图；
[0054]图6 2000MW功率缺额图；
[0055]图7仿真频率曲线对比图。
具体实施方式
[0056]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0057]1、一种抽水蓄能和低频减载联合的紧急低频控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0058]S1、通过单机等值模型推导出电力系统的频率动态响应方程；
[0059]通过所述单机等值模型将整个电网的频率动态变化过程等效为一台机组来分析电力系统平均频率的动态过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抽水蓄能和低频减载联合的紧急低频控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、通过单机等值模型推导出电力系统的频率动态响应方程；通过所述单机等值模型将整个电网的频率动态变化过程等效为一台机组来分析电力系统平均频率的动态过程；S2、抽水蓄能机组参与调频控制过程中系统动态频率轨迹；S3、低频减载联合抽水蓄能参与系统频率控制过程的动态频率轨迹；S4、确定联合优化控制策略目标函数及约束条件；抽水蓄能与低频减载联合控制策略在于合理配置确定各阶段的动作频率点，协调实现系统频率恢复的快速性与最小的负荷损失；S5、基于摄动分析的约束条件处理；S6、仿真算例，验证有效性。2.根据权利要求1所述的一种抽水蓄能和低频减载联合的紧急低频控制方法，其特征在于：所述S1中，所述电力系统的状态方程为：其中，T
s
为系统频率变化的时间常数；Δf为频率变化量；ΔP
OL
为系统过负荷量或者功率缺额量；T
G
为全系统发电机组调整的综合时间常数；ΔP
G
为发电机功率变化量；K
G
为发电机组的功率
‑
频率静态特性系数；ΔP
D
为负荷功率变化量；K
D
为系统负荷的频率调节效应系数；ΔP
OL0
＝P
D0
‑
P
G0
表示系统中出现的初始过负荷量或者初始功率缺额量；其中，f
∞
为故障后系统再次稳定运行的频率；f
N
为电力系统的额定频率，也为故障前的初始频率。3.根据权利要求1所述的一种抽水蓄能和低频减载联合的紧急低频控制方法，其特征在于，所述S2中：故障导致的初始功率缺额为ΔP
OL0
，逐轮进行抽水蓄能抽水工况转静止工况，第m轮工况转换过程中，系统的实时功率缺额可由式(3)得到：
第m轮工况转换过程中的频率动态变化轨迹为：抽水蓄能机组静止工况转发电工况过程中，第n轮工况转换过程中的频率动态变化轨迹为：迹为：式中，为第n轮工况转...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺忠尉，向勇，刘恩，任亮，张元刚，罗鹏，余金蔓，郑青青，邓明辉，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：