一种计及负荷综合调节特性的低频低压减负荷控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种计及负荷综合调节特性的低频低压减负荷控制方法，属于电力系统稳定控制【技术领域】。本发明利用安装在负荷母线的低频低压减负荷控制装置实时测量得到的母线电压、频率、有功功率和无功功率等就地状态量信息，实时计算相应母线的瞬时负荷对地导纳Y(t)及瞬时负荷对地导纳对频率变化的灵敏度R(t)，并据此获取低频低压减负荷控制敏感指标S(t)。与传统低频低压减负荷控制方法相比，本发明可在装置的动作逻辑中有效计及负荷有功功率、无功功率的频率调节特性和电压调节特性的综合作用效果，实现对不同负荷节点的控制灵敏度识别，从而改善减负荷控制效果，降低减负荷控制代价。
【专利说明】一种计及负荷综合调节特性的低频低压减负荷控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电力系统稳定控制【技术领域】，具体涉及一种计及负荷综合调节特性的低频低压减负荷控制方法。
【背景技术】
[0002]电力系统低频低压减负荷控制作为电网安全稳定运行的最后一道防线，是保证电力系统受到极端严重扰动时，防止发生频率崩溃或电压崩溃，甚至大面积停电的重要技术手段。电网在突然发生极端严重故障导致大量有功功率或无功功率缺额后，为抑制频率、电压的大幅快速跌落或持续低频低压，需配置低频低压减负荷控制装置。
[0003]低频低压减负荷控制装置在国内外电网中得到广泛应用，但传统的低频低压减负荷控制装置仅通过测量安装母线的就地频率跌落或安装母线的就地电压跌落情况触发减负荷控制装置动作，在减负荷控制装置的动作逻辑中没有计及不同负荷之间综合调节特性(包括负荷有功功率、无功功率的频率调节特性和电压调节特性)的差异。由于频率主要决定于全网等值发电机的转子转速，不同节点之间频率动态空间分布相对较小，一旦扰动导致频率跌落越限，仅依赖就地频率量测难以体现电网内不同节点受扰程度和控制灵敏度的差异，也无法利用这种差异实现有选择性地切除负荷；同样的，文献《A Novel Online LoadShedding Strategy for Mitigating Fault-1nduced Delayed Voltage Recovery)) (IEEETransactions on Power Systems, Vol.26，N0.1，2011)指出，严重故障导致电压跌落越限时，单纯的电压量测并不是可靠反映减负荷控制灵敏度的最佳指标。因低频低压减负荷控制方案在较长时间内固定不变，无法随运行工况变化及时地对减负荷控制策略做出调整，为保证电网在遭受任何扰动的情况下所有母线的频率和电压均能快速恢复到可接受水平之上，目前的做法是在电网中配置足够多的可切负荷。可想而知，基于传统低频低压减负荷控制很容易造成过切。
[0004]国务院发布的599号《电力安全事故应急处置和调查处理条例》对电力行业的安全事故分级进行了大幅调整，明确了可造成电力事故安全风险主要因素，重新规范了事故应急处置和调查处理等工作。在电网运行控制过程中，电网运行调度部门必须主动防御因减负荷控制可能导致的电力安全事故风险。
[0005]在上述提及的电网安全稳定因素和国家政策因素的影响下，如何在确保电网安全稳定前提下尽可能改善减负荷控制效果，降低减负荷控制代价就显得尤为重要。考虑到实际电力系统中负荷分布广泛，不同类型负荷的综合调节特性可能存在较大差异(可参考中国电力出处社出版的《电力系统安全稳定控制》提供的试验数据)。文献《计及负荷频率特性的低频减载方案研究》(中国电机工程学报，2005年，25卷19期)曾提出一种计及负荷有功功率频率调节特性的低频减负荷控制方法，但该方法没有计及负荷的电压调节特性以及无功功率的频率调节特性；而且，其对负荷有功功率频率调节特性的计算需要多个采样周期的频率量测和有功功率量测，并需要在多个负荷回路间进行信息传递，难以在实际工程中得以应用。[0006]因此，迫切需要一种能够在装置实时控制算法中计及不同负荷综合调节特性的新型低频低压减负荷控制方法。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是:实现在电网发生严重故障后的频率或电压快速跌落过程中，利用安装在负荷母线的低频低压减负荷控制装置实时测量的负荷母线电压、频率、负荷有功功率和无功功率信息，获取母线的负荷综合调节特性，并据此来区别不同负荷母线之间的控制灵敏度，调整装置动作时的减负荷策略，达到改善减负荷控制效果，降低减负荷控制代价的目的。
[0008]具体地说，本发明是采用以下的技术方案来实现的，包括下列步骤:
[0009]I)设电网中η个负荷母线处安装了低频低压减负荷控制装置，则对其中任一负荷母线i (i=l，2，…，η)而言，利用安装在负荷母线i处的低频低压减负荷控制装置实时测量电网在正常运行工况下该母线的初始电压Utl1、初始频率?.Μ、初始有功功率Ptli及初始无功功率Q0i ；
[0010]2)负荷母线i处的低频低压减负荷控制装置检测电网是否发生扰动或者母线频率越限或电压越限，若是则转至步骤3)，否则返回至步骤I)继续进行实时测量；
[0011]3)利用负荷母线i处的低频低压减负荷控制装置实时测量电网在遭受扰动或者母线频率、电压越限后该母线的电压Ui (t)、频率fi (t)、有功功率Pi (t)及无功功率Qi (t)，其中t为时间，以检测到扰动发生时刻或者母线频率、电压满足越限条件时刻为计时开始；Ui(t)为标么值，其余为有名值；
[0012]4)负荷母线i处的低频低压减负荷控制装置判断是否满足闭锁条件，若是则返回至步骤3)，否则根据实时测量的电压Ui (t)、频率& (t)、有功功率Pi (t)及无功功率Qi (t)，计算标幺化的母线i瞬时负荷对地导纳Yi(t)、母线i的瞬时负荷对地导纳Yi (t)对母线频率变化的灵敏度Ri (t)以及该母线的低频低压减负荷控制敏感指标Si⑴；
[0013]5)若负荷母线i处的低频低压减负荷控制装置监测到该母线的就地状态量Vi (t)下降到当前动作轮次j设定的动作门滥^—」,则计算当前动作轮次j的减负荷量L1-」；否则返回步骤3)；
[0014]其中，j=l，2，…m，m为负荷母线i处的低频低压减负荷控制装置设定的减负荷控制轮次总数；
[0015]6)若计算出的轮次j的减负荷量Li j等于0，则取消本轮次动作，返回步骤3);否则按Lu实施减负荷控制；
[0016]如当前动作轮次不是最后一轮动作，则修正下一动作轮次对应的免切系数，进行步骤7)，否则直接进入步骤7)；
[0017]7)若负荷母线i处的低频低压减负荷控制装置所有轮次均已动作或监测到母线频率、电压均已恢复至可接受水平之上，则结束本方法，否则返回步骤3)。
[0018]上述技术方案的进一步特征在于:在所述步骤2)中，所述母线频率越限为母线频率低于49.8Hz，所述母线电压越限为母线电压低于0.95pu。
`[0019]上述技术方案的进一步特征在于:在所述步骤4)中，利用以下公式计算标么化的母线i瞬时负荷对地导纳Yi (t):
【权利要求】
1.一种计及负荷综合调节特性的低频低压减负荷控制方法,其特征在于,包括如下步骤: 1)设电网中η个负荷母线处安装了低频低压减负荷控制装置，则对其中任一负荷母线i(1=1,2,…，η)而言，利用安装在负荷母线i处的低频低压减负荷控制装置实时测量电网在正常运行工况下该母线的初始电压Utl1、初始频率fM、初始有功功率Ptli及初始无功功率^ ； 2)负荷母线i处的低频低压减负荷控制装置检测电网是否发生扰动或者母线频率越限或电压越限，若是则转至步骤3)，否则返回至步骤I)继续进行实时测量； 3)利用负荷母线i处的低频低压减负荷控制装置实时测量电网在遭受扰动或者母线频率、电压越限后该母线的电压Ui (t)、频率& (t)、有功功率Pi (t)及无功功率Qi (t)，其中t为时间，以检测到扰动发生时刻或者母线频率、电压满足越限条件时刻为计时开始；Ui(t)为标么值，其余为有名值； 4)负荷母线i处的低频低压减负荷控制装置判断是否满足闭锁条件，若是则返回至步骤3)，否则根据实时测量的电压Ui (t)、频率& (t)、有功功率Pi (t)及无功功率Qi (t)，计算标幺化的母线i瞬时负荷对地导纳Yi (t)、母线i瞬时负荷对地导纳Yi (t)对母线频率变化的灵敏度Ri (t)以及该母线的低频低压减负荷控制敏感指标Si (t)； 5)若负荷母线i处的低频低压减负荷控制装置监测到该母线的就地状态量Vi(t)下降到当前动作轮次j设定的动作门槛，则计算当前动作轮次j的减负荷量Lu ;否则返回步骤3)； 其中，j=l，2，一num为负荷母线i处的低频低压减负荷控制装置设定的减负荷控制轮次总数； 6)若计算出的轮次j的减负荷量Lu等于O，则取消本轮次动作，返回步骤3);否则按Li」实施减负荷控制； 如当前动作轮次不是最后一轮动作，则修正下一动作轮次对应的免切系数，进行步骤7)，否则直接进入步骤7)； 7)若负荷母线i处的低频低压减负荷控制装置所有轮次均已动作或监测到母线频率、电压均已恢复至可接受水平之上，则结束本方法，否则返回步骤3)。
2.根据权利要求1所述的计及负荷综合调节特性的低频低压减负荷控制方法，其特征在于，在所述步骤2)中，所述母线频率越限为母线频率低于49.8Hz，所述母线电压越限为母线电压低于0.95pu。
3.根据权利要求1所述的计及负荷综合调节特性的低频低压减负荷控制方法，其特征在于，在所述步骤4)中，利用以下公式计算标幺化的母线i瞬时负荷对地导纳YJt):
Y(t\ = pAt)-j QrXt)1_ 其中，冬⑴=#，QAO = T。
4.根据权利要求1所述的计及负荷综合调节特性的低频低压减负荷控制方法，其特征在于，在所述步骤4)中，利用以下公式计算负荷母线i的瞬时负荷对地导纳Kt)对母线频率变化的灵敏度Ri (t)和该母线的低频低压减负荷控制敏感指标Si (t):
5.根据权利要求1所述的计及负荷综合调节特性的低频低压减负荷控制方法，其特征在于，所述步骤5)中，对低频减负荷控制而言，就地状态量Vi (t)和动作门槛Vsrt」为频率fi (t)和轮次j设定的低频动作门槛；对低压减负荷控制而言，就地状态量Vi (t)和动作门槛vsrt」为电压Ui⑴和轮次j设定的低压动作门槛uset」。
6.根据权利要求1所述的计及负荷综合调节特性的低频低压减负荷控制方法，其特征在于，所述步骤5)中，利用以下公式计算负荷母线i处的低频低压减负荷控制装置当前动作轮次j的减负荷量Li j:
7.根据权利要求6所述的计及负荷综合调节特性的低频低压减负荷控制方法，其特征在于，所述&的计算方法为，根据负荷母线的电气拓扑分布，划定一个包含上述η个负荷母线的闭合面，并将其视为一个等值负荷母线，以闭合面受入有功功率和无功功率作为等值负荷母线的有功功率和无功功率，以η个负荷母线的电压均值作为等值负荷母线的电压，η个负荷母线的频率均值作为等值负荷母线的频率，按照计算负荷母线的低频低压减负荷控制敏感指标的方法，计算得到低频低压减负荷控制敏感指标均值。
8.根据权利要求6所述的计及负荷综合调节特性的低频低压减负荷控制方法，其特征在于，所述kavd—j在j=l时等于0.7,表示低频低压减负荷控制敏感指标低于低频低压减负荷控制敏感指标均值70%以下的母线不参与首轮减负荷控制。
9.根据权利要求1所述的计及负荷综合调节特性的低频低压减负荷控制方法，其特征在于，所述步骤6)中，按以下公式修正下一动作轮次对应的免切系数:
【文档编号】H02J3/14GK103501007SQ201310461365
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年9月30日 优先权日:2013年9月30日
【发明者】侯玉强, 李威, 任先成, 崔晓丹, 吕亚洲 申请人:南京南瑞集团公司, 江苏省电力公司