计及一次调频和负荷优先级的低频减载控制方法技术

本发明专利技术公开了计及一次调频和负荷优先级的低频减载控制方法，包括如下步骤：步骤S1：频率的变化：计算频率偏移量和计算频率变化率，同时设定频率下跌的阈值；步骤S2：计算功率的缺额：根据步骤S1中所得的频率变化率，由功率缺额与频率的变化率成正比，进行求解功率的缺额；步骤S3：聚合有响应能力的温控负荷如空调、热水器，根据温控负荷的运行状态，计算温控负荷的满意度对并对满意度进行排序；步骤S4：选择低频减载的方案；本发明专利技术的有益效果是：相对于传统的低频减载，对可控的温控负荷进行用电优先级的排序，对用户侧的影响下降到最小，电网受到扰动时，能在较短的时间内使频率恢复到允许的范围内。允许的范围内。允许的范围内。

【技术实现步骤摘要】
计及一次调频和负荷优先级的低频减载控制方法


[0001]本专利技术涉及电力系统
，具体为计及一次调频和负荷优先级的低频减载控制方法。

技术介绍

[0002]电力系统中的频率是由发电机发出的有功与负荷所需的有功所决定的，频率是电能质量的一个重要指标，风电光伏的大规模发展，电力系统对频率的支撑能力变弱，随着特高压交直流工程的建设，一旦发生直流闭锁就会引发严重的功率缺额，如果不能及时的控制，就会引起频率的迅速下跌，进一步导致系统解列，频率和电压的紧急控制装置构成了电力系统的第三道防线，当电力系统出现严重的功率缺额时，为了系统的崩溃和大面积的停电，就需使用低频减载，而对于传统的拉闸限电，负荷侧用户对停电的忍耐性下降，无法满足用户的正常用电需求，所以需要对现有的低频减载方案进行改进；
[0003]当前的低频减载都是切断负荷和线路来减小功率缺额，来提高频率，实际上可控负荷不仅仅是一些线路，而是泛在的可控的负荷，目前已有低频减载和智能家电结合，以主动的响应负荷来替代被动的切除负荷，最大程度上减少负荷的切除量降低对用户的影响，但是未考虑到智能家电这些可控负荷的优先级，还有未考虑一次调频的作用，不考虑发电机的一次调频将会导致负荷的过切，不能充分地利用旋转备用，可控负荷在提供响应功率时，也有一定的延时，这会对频率的变化产生影响。

技术实现思路

[0004]为了改进现有低频减载方法中的不足，提高用户的用电体验，本专利技术提供了计及一次调频和负荷优先级的低频减载方案，包括以下步骤：
[0005]S1：频率的变化：计算频率偏移量和计算频率变化率，同时设定频率下跌的阈值；
[0006]S2：计算功率的缺额：根据步骤S1中所得的频率变化率，利用功率缺额与频率变化率成正比，求解功率缺额；
[0007]采用如上方式，根据频率的变化率和频率值来计算功率的缺额；
[0008]S3：聚合有响应能力的温控负荷，包括空调、热水器，根据温控负荷的运行状态，计算温控负荷的满意度，并对满意度进行排序；
[0009]采用如上方式，温控负荷的满意度排序是对用户侧可控的温控负荷进行满意度的计算排序，根据排序来确定切除负荷的顺序；
[0010]S4：选择低频减载的方案：根据步骤S3中计算所得已排序好温控负荷满意度进行有序的切断负荷，最大程度上利用主动响应的负荷来替代被动切除的负荷；
[0011]采用如上方式，选择低频减载的方案具体为：设定一个扰动阈值，根据功率的缺额来确定是大扰动还是小扰动，若是小扰动，则仅由用户侧的需求响应来填补功率的缺额，若是打扰动，则先由用户侧的需求响应来填补，剩余的部分由低频减载装置来切除，这样能最大程度上减少被动切负荷的量。
[0012]进一步在于，还包括如下：
[0013]步骤S1中包括，
[0014]1)实时监测系统的频率的偏移量和频率的变化率
[0015]2)系统频率偏移时功率缺额的计算，算法如下：
[0016]电力系统受到扰动时，频率会发生偏移，频率的偏移量和功率缺额成正比，根据某时刻频率的变化量估算出此时的功率缺额，如下式(1)：
[0017][0018][0018][0019]式中：Mi为发电机i的惯性时间常数；m为发电机的数量；fN为系统的额定频率50Hz；fc为系统惯量中心的频率；为系统产生的功率缺额；为m台发电机的等效惯性时间常数；fi第i台发电机实时的频率；
[0020]通过估算出来的功率缺额，若功率缺额大于可响应的负荷功率，则按最大可削减容量进行削减，剩余的功率缺额由低频减载装置进行分级削减，若功率缺额小于可响应的负荷功率，则按照可控负荷满意度排序进行切断负荷。
[0021]进一步在于，步骤S3包括，
[0022]1)温控负荷满意度的计算算法如下：
[0023]温控负荷包括：空调、热水器，温控负荷的通断状态和居民用电体验直接相关，对温控负荷的满意度进行排序，确定切断负荷的先后顺序是至关重要的，定义了负荷满意度的计算公式，如下式(2)：
[0024][0025]式中：E为负荷满意度；
[0026]定义温控负荷等效热力学模型如下式(3)：
[0027]T
int+1
＝T
ot+1
+DQR
‑
(T
ot+1
+DQR
‑
T
int
)e
‑
Δt/RC
；
[0028]将式(3)变为式(4)：
[0029][0030]式中：T
ot+1
为t+1时刻的室外温度，T
int
和T
int+1
分别为t时刻t+1时刻的室内温度，Q为温控负荷的等值热功率，C为温控负荷的等效热容；R为等效热阻，D＝{0,1}为启停状态变量，0表示温控负荷开启状态，1表示温控负荷关闭状态；
[0031]以空调、热水器为代表的温控负荷，当其温度达到温控负荷满意度下限时就会开启，当其温度达到温控负荷满意度上限时就会关闭，当其温度在用户满意度区间内时会保持前一时刻的运行状态。
[0032]2)频率阈值的确定和低频减载装置动作的阈值：
[0033]首先对S3步骤中所得到的温控负荷的满意度进行排序，再利用可响应的温控负荷
和低频减载装置相结合，设定温控负荷响应的频率为49.5Hz，当检测到频率下降到49.5Hz时，首先温控负荷按照满意度排序进行响应，延时一段时间后，若频率上升则低频减载装置不需要动作，若频率继续下降则低频减载装置分级切除功率缺额，此方法，利用泛在可响应的负荷来替代被动切除的负荷，同时也考虑到了可响应负荷的优先级，提高了用户侧的用电体验最大程度上减少了切负荷的量；
[0034]每一级切负荷的量如下式(5)：
[0035][0036]式中：K
s
为系统的单位调节系数；f
h
为恢复频率；f
i
为第i级低频减载装置动作值；f
N
为系统的额定频率；ΔP
i
为第i级切除的负荷量；ΔP为系统产生的功率缺额；
[0037]设置一个功率缺额阈值ΔP
L0
，将其与功率缺额ΔP比较，可将扰动分为两类，大扰动和小扰动，当ΔP＞ΔP
L0
时，此时为大扰动应该切除所有可响应的温控负荷以防止频率下降的过低，剩余的功率缺额由低频减载装置动作，当ΔP＜ΔP
L0
时，此时为小扰动可由温控负荷进行响应，小扰动时，需要根据温控负荷满意度的先后顺序，按照顺序进行切断负荷。
[0038]进一步在于，步骤S4其分级低频减载的动作频率和切负荷量如下：
[0039]在低频减载过程中为充分利用旋转备用，低频减载装置的动作频率不应太高，频率起始的动作不应超过49Hz，设置4个基本轮，每轮的频率差为0.2Hz，每轮频率动作的阈值分别为：49Hz，48.8Hz，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.计及一次调频和负荷优先级的低频减载控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：频率的变化：计算频率偏移量和计算频率变化率，同时设定频率下跌的阈值；步骤S2：计算功率的缺额：根据步骤S1中所得的频率变化率，利用功率缺额与频率变化率成正比，求解功率缺额；步骤S3：聚合有响应能力的温控负荷，包括空调、热水器，根据温控负荷的运行状态，计算温控负荷的满意度，并对满意度进行排序；步骤S4：选择低频减载的方案：根据步骤S3中计算所得已排序好温控负荷满意度进行有序的切断负荷，最大程度上利用主动响应的负荷来替代被动切除的负荷。2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，步骤S1包括，1)实时监测系统的频率的偏移量和频率的变化率；2)系统频率偏移时功率缺额的计算，算法如下：电力系统受到扰动时，频率会发生偏移，频率的偏移量和功率缺额成正比，根据某时刻频率的变化量估算出此时的功率缺额，如下式(1)：频率的变化量估算出此时的功率缺额，如下式(1)：式中：Mi为发电机i的惯性时间常数；m为发电机的数量；fN为系统的额定频率50Hz；fc为系统惯量中心的频率；为系统产生的功率缺额；为m台发电机的等效惯性时间常数；fi第i台发电机实时的频率；通过估算出来的功率缺额，若功率缺额大于可响应的负荷功率，则按最大可削减容量进行削减，剩余的功率缺额由低频减载装置进行分级削减，若功率缺额小于可响应的负荷功率，则按照可控负荷满意度排序进行切断负荷。3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，步骤S3包括，1)温控负荷满意度的计算算法如下：温控负荷包括：空调、热水器，温控负荷的通断状态和居民用电体验直接相关，对温控负荷的满意度进行排序，定义了负荷满意度的计算公式，如下式(2)：式中：E为负荷满意度；定义温控负荷等效热力学模型如下式(3)：T
int+1
＝T
ot+1
+DQR
‑
(T
ot+1
+DQR
‑
T
int
)e
‑
Δt/RC
；将式(3)变为式(4)：式中：T
ot+1
为t+1时刻的室外温度，T<...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁佳，陆广昊，袁天格，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：