專利名稱：一種針對(duì)孤立電網(wǎng)的新型低頻減載整定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制方法，特別涉及一種針對(duì)孤立電網(wǎng)的新型低頻減載整定方法。
背景技術(shù)：
孤立電網(wǎng)的頻率特性及穩(wěn)定性要求等與大電網(wǎng)有很大的不同，該類系統(tǒng)在安全穩(wěn)定方面的問(wèn)題更為突出。在制訂低頻減載方案時(shí)，不能簡(jiǎn)單照搬DL 4觀-91《電力系統(tǒng)自動(dòng)低頻減負(fù)荷技術(shù)規(guī)定》進(jìn)行整定，如果按該規(guī)定的方法計(jì)算暫態(tài)最大頻率偏差時(shí)不考慮調(diào)速器的頻率一次調(diào)節(jié)作用，只考慮發(fā)電機(jī)組的動(dòng)能變化所帶來(lái)的頻率變化將使計(jì)算所得的最大頻率偏差比實(shí)際更大；該規(guī)定也不涉及頻率的暫態(tài)變化過(guò)程，因而該規(guī)定對(duì)切負(fù)荷動(dòng)作延遲時(shí)間的確定沒(méi)有指導(dǎo)意義，整定低頻減載裝置的動(dòng)作時(shí)限時(shí)必須考慮系統(tǒng)的暫態(tài)頻率特性。只有對(duì)目標(biāo)電網(wǎng)進(jìn)行仿真計(jì)算和認(rèn)真分析，才能有針對(duì)性地解決問(wèn)題，切實(shí)可靠地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。孤立電網(wǎng)一般暫態(tài)頻率高于45Hz認(rèn)為暫態(tài)穩(wěn)定，而低頻減載裝置各輪啟動(dòng)值又在45Hz以上。如何合理設(shè)置低頻減載各輪次啟動(dòng)值及動(dòng)作時(shí)延，從而減少電網(wǎng)受到擾動(dòng)后暫態(tài)頻率在45Hz 48Hz之間，且穩(wěn)態(tài)頻率在48Hz以上低頻減載裝置動(dòng)作次數(shù)；而暫態(tài)頻率不穩(wěn)定的情況，低頻減載裝置又能夠迅速動(dòng)作成為低頻減載裝置整定時(shí)必須要考慮的問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對(duì)暫態(tài)頻率變化對(duì)孤立電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行影響的問(wèn)題，提出了一種針對(duì)孤立電網(wǎng)的新型低頻減載整定方法，提高了孤立電網(wǎng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定性。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種針對(duì)孤立電網(wǎng)的新型低頻減載整定方法，根據(jù)孤立電網(wǎng)的暫態(tài)頻率特性及系統(tǒng)對(duì)頻率的要求，單獨(dú)考慮低頻減載各輪啟動(dòng)值，在認(rèn)為暫態(tài)頻率穩(wěn)定的最低頻率值和認(rèn)為穩(wěn)態(tài)頻率穩(wěn)定的最低頻率值之間選取，且計(jì)算暫態(tài)最大頻率偏差時(shí)考慮調(diào)速器的頻率一次性調(diào)節(jié)作用，具體包括如下方法確定低頻減載動(dòng)作時(shí)延，在頻率最低的動(dòng)作輪采用常規(guī)短延時(shí)，避免暫態(tài)頻率下降過(guò)快造成系統(tǒng)失穩(wěn)；根據(jù)系統(tǒng)暫態(tài)頻率特性曲線，對(duì)低頻減載啟動(dòng)值較高的動(dòng)作輪采用長(zhǎng)延時(shí)，以躲過(guò)暫態(tài)頻率在認(rèn)為暫態(tài)頻率穩(wěn)定的最低頻率值和低頻減載啟動(dòng)頻率最大值之間；低頻減載動(dòng)作輪次為最低頻率、最短延時(shí)輪先動(dòng)作，其他頻率較大、延時(shí)較長(zhǎng)的動(dòng)作輪間采用并行或的關(guān)系動(dòng)作；對(duì)于最低頻率、最短延時(shí)輪啟動(dòng)后，頻率仍在下降，后續(xù)低頻減載動(dòng)作輪延時(shí)較長(zhǎng)，會(huì)造成系統(tǒng)暫態(tài)過(guò)程中的最大頻率偏差太大，頻率失穩(wěn)的動(dòng)作輪，將低頻減載與快速連切負(fù)荷措施相結(jié)合。所述將低頻減載與快速連切負(fù)荷措施相結(jié)合，當(dāng)判斷出低頻減載裝置最低頻率、 最短延時(shí)輪已動(dòng)作，頻率下降到設(shè)定比例時(shí)，設(shè)置短延時(shí)加速切原先頻率較大、延時(shí)較長(zhǎng)的動(dòng)作輪。所述低頻減載啟動(dòng)值最低的動(dòng)作輪按常規(guī)的0. 2s 0. 3s進(jìn)行設(shè)置延時(shí)。
本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明一種針對(duì)孤立電網(wǎng)的新型低頻減載整定方法，有效解決孤立電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行問(wèn)題，提高系統(tǒng)的供電可靠性，且已針對(duì)阿里電網(wǎng)進(jìn)行仿真驗(yàn)證，效果明顯。對(duì)于我國(guó)低頻減載尚存在問(wèn)題的某些孤立電網(wǎng)，在低頻減載控制策略的實(shí)現(xiàn)上具有指導(dǎo)性意義。
圖1為孤立電網(wǎng)在穩(wěn)定情況下的系統(tǒng)頻率特性曲線圖； 圖2為孤立電網(wǎng)頻率特性匯總曲線圖3為本發(fā)明系統(tǒng)穩(wěn)定情況躲過(guò)低頻減載裝置動(dòng)作所需時(shí)間圖； 圖4為本發(fā)明低頻減載前后頻率曲線比對(duì)圖5為本發(fā)明低頻減載與光伏波動(dòng)連鎖加速切負(fù)荷措施實(shí)施前后頻率曲線比對(duì)圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明在研究孤立系統(tǒng)頻率特性曲線的基礎(chǔ)上，提出了一種考慮系統(tǒng)暫態(tài)頻率特性的低頻減載新方法。本方法的主要內(nèi)容如下
(1)根據(jù)具體孤立電網(wǎng)的暫態(tài)頻率特性及系統(tǒng)對(duì)頻率的要求，單獨(dú)考慮低頻減載各輪啟動(dòng)值，在認(rèn)為暫態(tài)頻率穩(wěn)定的最低頻率值和認(rèn)為穩(wěn)態(tài)頻率穩(wěn)定的最低頻率值之間選取， 且計(jì)算暫態(tài)最大頻率偏差時(shí)考慮調(diào)速器的頻率一次調(diào)節(jié)作用。孤立電網(wǎng)與互聯(lián)大系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)頻率的控制能力不同，對(duì)頻率控制的要求也不一樣。某些孤立電網(wǎng)暫態(tài)頻率在45Hz以上，穩(wěn)態(tài)頻率在48Hz以上即認(rèn)為系統(tǒng)穩(wěn)定。而大系統(tǒng)低頻減載頻率最大的一輪定值一般都選為49Hz，個(gè)別電網(wǎng)為了考慮旋轉(zhuǎn)備用不足的問(wèn)題， 把該值提高為49. 2Hz。孤立電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)所允許的頻率波動(dòng)范圍較大，如果低頻減載各輪的啟動(dòng)值與大系統(tǒng)相同，如值設(shè)為49Hz，在孤立電網(wǎng)正常負(fù)荷波動(dòng)時(shí)，就可能引起裝置誤動(dòng)作。孤立電網(wǎng)在不同運(yùn)行方式下，暫態(tài)頻率特性差別很大，且一般情況下電網(wǎng)負(fù)荷總量較小，低頻減載裝置不宜設(shè)置太多輪次。對(duì)于電網(wǎng)負(fù)荷總量?jī)H為幾兆瓦 幾十兆瓦的孤立系統(tǒng)，低頻減載輪次可設(shè)為3輪，各輪啟動(dòng)值可在認(rèn)為暫態(tài)頻率穩(wěn)定的最低頻率值和認(rèn)為穩(wěn)態(tài)頻率穩(wěn)定的最低頻率值之間選取，具體值根據(jù)系統(tǒng)對(duì)頻率的要求而定。(2)確定低頻減載動(dòng)作時(shí)延，充分考慮系統(tǒng)的暫態(tài)頻率特性，考慮頻率的暫態(tài)變化過(guò)程。在頻率最低的動(dòng)作輪采用常規(guī)短延時(shí)，避免暫態(tài)頻率下降過(guò)快造成系統(tǒng)失穩(wěn)；在頻率略高的動(dòng)作輪采用長(zhǎng)延時(shí)，以躲過(guò)暫態(tài)頻率在認(rèn)為暫態(tài)頻率穩(wěn)定的最低頻率值和低頻減載啟動(dòng)頻率最大值之間，穩(wěn)態(tài)頻率在認(rèn)為穩(wěn)態(tài)頻率穩(wěn)定的最低頻率值以上的不希望低頻減載裝置動(dòng)作的情況。孤立系統(tǒng)暫態(tài)頻率恢復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)，若在低頻減載啟動(dòng)值較高的輪次如48Hz，按常規(guī)低頻減載策略設(shè)置0. 2s 0. 3s的動(dòng)作時(shí)延，那么在孤立電網(wǎng)中被認(rèn)為系統(tǒng)頻率穩(wěn)定的情況下，低頻減載裝置會(huì)在不希望的情況下動(dòng)作。如圖1所示，為某孤立電網(wǎng)受到擾動(dòng)后，不加低頻減載措施時(shí)的頻率曲線，暫態(tài)最低頻率為45. 5975Hz，穩(wěn)態(tài)頻率為49. MHz，認(rèn)為穩(wěn)定，不希望低頻減載裝置動(dòng)作。若低頻減載裝置各輪動(dòng)作時(shí)延設(shè)為0. 2s 0. 3s，低頻減載裝置必然動(dòng)作。因此，需根據(jù)系統(tǒng)暫態(tài)頻率特性曲線，對(duì)低頻減載啟動(dòng)值較高的動(dòng)作輪大膽采用長(zhǎng)延時(shí)，以躲過(guò)系統(tǒng)頻率恢復(fù)時(shí)間。由于不穩(wěn)定情況下的系統(tǒng)頻率下降速率很快，低頻減載啟動(dòng)值最低的動(dòng)作輪不宜設(shè)置長(zhǎng)延時(shí)，仍按常規(guī)的0. 2s 0. 3s進(jìn)行設(shè)置。(3)低頻減載動(dòng)作輪次為最低頻率、最短延時(shí)輪先動(dòng)作，其他頻率較大、延時(shí)較長(zhǎng)的動(dòng)作輪間采用并行或的關(guān)系。在低頻減載動(dòng)作輪次上，一般采用頻率由大到小逐輪動(dòng)作或者同時(shí)動(dòng)作。本發(fā)明在采用上述時(shí)延后，進(jìn)行了大量仿真，認(rèn)為在低頻減載動(dòng)作邏輯上可以進(jìn)行改革，即最低頻率、最短延時(shí)輪先動(dòng)作，其他頻率較大、延時(shí)較長(zhǎng)的動(dòng)作輪間采用并行或的關(guān)系。采用該邏輯關(guān)系后，在更大程度上躲過(guò)了暫態(tài)頻率在45Hz 48Hz之間，且穩(wěn)態(tài)頻率在48Hz以上的不希望低頻減載動(dòng)作而動(dòng)作的情況，且不影響暫態(tài)頻率不穩(wěn)定希望低頻減載裝置動(dòng)作的情況。(4)對(duì)于某些最低頻率、最短延時(shí)輪啟動(dòng)后，頻率仍在下降，后續(xù)低頻減載動(dòng)作輪延時(shí)較長(zhǎng)，會(huì)造成系統(tǒng)暫態(tài)過(guò)程中的最大頻率偏差太大，頻率失穩(wěn)的情況，將低頻減載與快速連切負(fù)荷措施相結(jié)合。針對(duì)光伏并網(wǎng)后，由光伏電站引起的系統(tǒng)頻率不穩(wěn)定問(wèn)題，采用低頻減載與光伏波動(dòng)連鎖加速切負(fù)荷相結(jié)合的措施。該措施的實(shí)施原則為當(dāng)裝置判斷出光照強(qiáng)度下降一定比例，甚至光伏電站退出， 且低頻減載裝置最低頻率、最短延時(shí)輪已動(dòng)作并且光伏發(fā)電占系統(tǒng)總負(fù)荷達(dá)到甚至超過(guò)一定比例時(shí)，設(shè)置短延時(shí)加速切原先頻率較大、延時(shí)較長(zhǎng)的動(dòng)作輪。針對(duì)上述發(fā)明，以西藏阿里地區(qū)電網(wǎng)為例進(jìn)行驗(yàn)證。該地區(qū)截止2010年底，總裝機(jī)容量為16. 4MW，其中水電裝機(jī)6. 4MW (4X 1. 6MW)，柴油機(jī)組容量1(MW (4X 2. 5麗);2010 年度最大負(fù)荷4300kW，屬于典型的“大機(jī)小網(wǎng)”型孤立電網(wǎng)。1、確定低頻減載啟動(dòng)值阿里電網(wǎng)在不同運(yùn)行方式下，暫態(tài)頻率特性差別很大，且該地區(qū)電網(wǎng)負(fù)荷總量較小。根據(jù)該系統(tǒng)穩(wěn)定性要求暫態(tài)頻率偏差在-5Hz +2Hz之內(nèi)(注 “_”表示小于50Hz，“ + ”表示大于50Hz)，穩(wěn)態(tài)頻率在48Hz以上可認(rèn)為系統(tǒng)頻率穩(wěn)定。根據(jù)這一要求且結(jié)合阿里電網(wǎng)受擾動(dòng)后不加低頻減載措施時(shí)PSASP軟件的頻率特性仿真曲線對(duì)低頻減載啟動(dòng)值進(jìn)行設(shè)置，因阿里電網(wǎng)負(fù)荷總量很小，故低頻減載僅設(shè)3輪，各輪啟動(dòng)值分別為 46Hz，47Hz，48Hz。2、根據(jù)低頻減載啟動(dòng)值，研究低頻減載動(dòng)作時(shí)限圖2列舉了阿里電網(wǎng)各運(yùn)行方式下受擾動(dòng)后加低頻減載措施前暫態(tài)頻率低于48Hz的頻率特性曲線，該曲線由PSASP軟件仿真獲得。由此可知，阿里地區(qū)暫態(tài)頻率在45Hz 48Hz之間，且穩(wěn)態(tài)頻率在48Hz以上的不希望低頻減載動(dòng)作而動(dòng)作的情況，系統(tǒng)恢復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)，但在絕大多數(shù)情況下較暫態(tài)不穩(wěn)定的情況恢復(fù)時(shí)間略短。因此，可以在低頻減載啟動(dòng)值較高的47Hz和48Hz大膽采用長(zhǎng)延時(shí)。表1和表2分別匯總了阿里電網(wǎng)柴油機(jī)不參與一次調(diào)頻和柴油機(jī)參與一次調(diào)頻情況下，系統(tǒng)不加低頻減載時(shí)，擾動(dòng)后暫態(tài)頻率在45Hz 48Hz之間，且穩(wěn)態(tài)頻率在48Hz以上的運(yùn)行方式和對(duì)應(yīng)的擾動(dòng)情況，以分析該情況下不使低頻減載裝置動(dòng)作所需的低頻減載各輪次的時(shí)間延遲。兩表中的⑷、 M2、Δ 3分別對(duì)應(yīng)擾動(dòng)后的暫態(tài)過(guò)程中系統(tǒng)頻率低于46Ηζ、47Ηζ、48Ηζ的時(shí)間長(zhǎng)度，見圖3。
由表 1 可知，Tiiaz(M1) = 5.5 max[At2)= 8.5 s ；max= 13.6 s
所以，當(dāng)柴油機(jī)不參與一次調(diào)頻時(shí)，要使擾動(dòng)后暫態(tài)頻率在45Hz 48Hz之間，且穩(wěn)態(tài)頻率在48Hz以上的情況，低頻減載不動(dòng)作則必須46Hz輪動(dòng)作延遲時(shí)間大于5. 5s，47Hz輪動(dòng)作延遲時(shí)間大于8. 5s, 48Hz輪動(dòng)作延遲時(shí)間大于13. 6s，各穩(wěn)定運(yùn)行方式躲過(guò)低頻減載裝置動(dòng)作所需的時(shí)間(柴油機(jī)不參與一次調(diào)頻)列于表1。
權(quán)利要求
1.一種針對(duì)孤立電網(wǎng)的新型低頻減載整定方法，其特征在于，根據(jù)孤立電網(wǎng)的暫態(tài)頻率特性及系統(tǒng)對(duì)頻率的要求，單獨(dú)考慮低頻減載各輪啟動(dòng)值，在認(rèn)為暫態(tài)頻率穩(wěn)定的最低頻率值和認(rèn)為穩(wěn)態(tài)頻率穩(wěn)定的最低頻率值之間選取，且計(jì)算暫態(tài)最大頻率偏差時(shí)考慮調(diào)速器的頻率一次性調(diào)節(jié)作用，具體包括如下方法確定低頻減載動(dòng)作時(shí)延，在頻率最低的動(dòng)作輪采用常規(guī)短延時(shí)，避免暫態(tài)頻率下降過(guò)快造成系統(tǒng)失穩(wěn)；根據(jù)系統(tǒng)暫態(tài)頻率特性曲線，對(duì)低頻減載啟動(dòng)值較高的動(dòng)作輪采用長(zhǎng)延時(shí)，以躲過(guò)暫態(tài)頻率在認(rèn)為暫態(tài)頻率穩(wěn)定的最低頻率值和低頻減載啟動(dòng)頻率最大值之間；低頻減載動(dòng)作輪次為最低頻率、最短延時(shí)輪先動(dòng)作， 其他頻率較大、延時(shí)較長(zhǎng)的動(dòng)作輪間采用并行或的關(guān)系動(dòng)作；對(duì)于最低頻率、最短延時(shí)輪啟動(dòng)后，頻率仍在下降，后續(xù)低頻減載動(dòng)作輪延時(shí)較長(zhǎng)，會(huì)造成系統(tǒng)暫態(tài)過(guò)程中的最大頻率偏差太大，頻率失穩(wěn)的動(dòng)作輪，將低頻減載與快速連切負(fù)荷措施相結(jié)合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述針對(duì)孤立電網(wǎng)的新型低頻減載整定方法，其特征在于，所述將低頻減載與快速連切負(fù)荷措施相結(jié)合，當(dāng)判斷出低頻減載裝置最低頻率、最短延時(shí)輪已動(dòng)作，頻率下降到設(shè)定比例時(shí)，設(shè)置短延時(shí)加速切原先頻率較大、延時(shí)較長(zhǎng)的動(dòng)作輪。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述針對(duì)孤立電網(wǎng)的新型低頻減載整定方法，其特征在于，所述低頻減載啟動(dòng)值最低的動(dòng)作輪按常規(guī)的0. 2s 0. 3s進(jìn)行設(shè)置延時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種針對(duì)孤立電網(wǎng)的新型低頻減載整定方法，根據(jù)孤立電網(wǎng)的暫態(tài)頻率特性及系統(tǒng)對(duì)頻率的要求，單獨(dú)考慮低頻減載各輪啟動(dòng)值，在認(rèn)為暫態(tài)頻率穩(wěn)定的最低頻率值和認(rèn)為穩(wěn)態(tài)頻率穩(wěn)定的最低頻率值之間選取，進(jìn)行頻率一次性調(diào)節(jié)作用，確定低頻減載動(dòng)作時(shí)延，在頻率最低的動(dòng)作輪采用常規(guī)短延時(shí)；根據(jù)系統(tǒng)暫態(tài)頻率特性曲線，對(duì)低頻減載啟動(dòng)值較高的動(dòng)作輪采用長(zhǎng)延時(shí)；低頻減載動(dòng)作輪次為最低頻率、最短延時(shí)輪先動(dòng)作，其他頻率較大、延時(shí)較長(zhǎng)的動(dòng)作輪間采用并行或的關(guān)系動(dòng)作。有效解決孤立電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行問(wèn)題，提高系統(tǒng)的供電可靠性，對(duì)于我國(guó)低頻減載尚存在問(wèn)題的某些孤立電網(wǎng)，在低頻減載控制策略的實(shí)現(xiàn)上具有指導(dǎo)性意義。
文檔編號(hào)H02J3/00GK102270844SQ20111021131
公開日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2011年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月27日
發(fā)明者張菲菲, 德吉措姆, 曹煒, 沙旦華, 王大宏, 王琢, 祁曉卿, 高應(yīng)云, 魯煒, 麥興賓 申請(qǐng)人:上海電力學(xué)院, 西藏電力有限公司