基于线性插值法的电网损失电源切除负荷的确定方法
【专利摘要】一种基于线性插值法的电网损失电源切除负荷的确定方法，步骤为：(1)针对发电功率以及一次调频正向可调节功率每一设定值进行组合，每一组合形成一种系统运行方式；(2)针对每一种组合形成的系统运行方式，离线计算出系统运行在额定频率、最高频率、最低频率时，由于损失电源而使系统频率跌至某一设定最低频率时的损失电源功率值；(3)利用线性插值方法，计算出当前系统状态下，系统频率由额定频率、最高频率、最低频率跌至设定的最低频率时损失的电源功率值；(4)利用线性插值法，计算系统由当前频率跌至设定的最低频率时允许损失的电源功率值，当允许损失电源功率值小于实际损失电源功率值时，其差值即为需切除负荷量。本发明能够比较精确地确定所需切负荷数量，避免不必要的负荷损失。
【专利说明】
基于线性插值法的电网损失电源切除负荷的确定方法
技术领域
[0001] 本发明属于电力系统安全稳定控制领域，设及一种基于线性插值法的电网损失电 源后需要切除负荷的确定方法。
【背景技术】
[0002] 电力系统运行期间，要求电源发出功率与负荷消耗功率实时匹配，W维持电力系 统在额定频率下运行。当电力系统在运行期间突然损失部分电源时，会引起系统频率降低。 系统频率降低后，系统中的发电机W及负荷按其自身的频率特性进行调节，发电机增加出 力，负荷减少消耗。当损失电源数量较小时，通过发电机及负荷按自身频率特性的调节，可 使系统频率维持在允许范围内继续运行；当损失电源数量较大时，单纯依靠发电机及负荷 的频率特性调节无法将系统频率维持在允许范围内，需要切除系统内部分负荷，W维持系 统频率在允许范围内。
[0003] 电力系统在损失一定数量电源后，依据电力系统的容量、开机方式、负荷特性等的 不同，系统频率变化会不同，损失电源后是否需要切负荷W及需切除负荷数量也会不同。因 此，需要根据损失电源前系统的运行状态、损失电源数量W及损失电源后系统允许的频率 变化范围，确定是否需切除负荷W及切除负荷的数量。
[0004] 电力系统损失电源后，目前通常的做法是根据W往运行经验W及损失电源的数 量，主动切除一定比例的负荷，或由低频减负荷装置在检测到系统频率降低后，按预先设定 的轮次被动切除部分负荷。运种做法所切负荷量未考虑系统容量、一次调频可调节量W及 系统损失电源前运行频率的影响，为保证措施可靠发挥作用，切负荷量一般远大于所需切 负荷量，造成不必要的负荷损失。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种综合考虑系统容量、一次调频可调节量、损失电源数量W及 系统损失电源前运行频率等多项因素影响的切负荷量确定方法，能够比较精确地确定所需 切负荷数量，避免不必要的负荷损失。
[0006] 为实现上述目的，本发明提供一种基于线性插值法的电网损失电源切除负荷的确 定方法，其特征在于包括下列步骤： (1) 根据系统实际情况确定系统的发电功率变化范围W及一次调频正向可调节功率变 化范围，并在变化范围内设置若干功率值，针对发电功率W及一次调频正向可调节功率每 一设定值进行组合，每一组合形成一种系统运行方式； (2) 针对每一种组合形成的系统运行方式，离线计算出系统运行在额定频率、最高频 率、最低频率时，由于损失电源而使系统频率跌至某一设定最低频率时的损失电源功率值； (3) 自调度系统定期获得系统目前的发电功率值W及一次调频正向可调节功率值，利 用线性插值方法，计算出当前系统状态下，系统频率由额定频率、最高频率、最低频率跌至 设定的最低频率时损失的电源功率值，每获得一次系统发电功率值及一次调频正向可调节 功率值，计算一次； (4)实时监测系统运行频率及损失电源情况，当检测到系统损失电源后，利用线性插值 法，立刻启动计算系统由当前频率跌至设定的最低频率时允许损失的电源功率值，将计算 所得的允许损失电源功率值与实际损失电源功率值进行比较，当允许损失电源功率值大于 等于实际损失电源功率值时，不需采取切负荷措施；当允许损失电源功率值小于实际损失 电源功率值时，其差值即为需切除负荷量。
[0007]本发明综合考虑系统容量、一次调频可调节量、损失电源数量W及系统损失电源 前运行频率等多项因素影响，能够比较精确地确定所需切负荷数量，避免不必要的负荷损 失。
【附图说明】 [000引 图1是本发明【具体实施方式】的流程框图。
【具体实施方式】
[0009] 参照图1，本发明【具体实施方式】包括下列步骤： 1、 根据系统负荷的季节及日变化规律W及负荷预测情况，确定系统在一定时期内（如 一年）的最大/最小发电功率。将系统发电功率由小到大平均设定为若干功率值，分别WSl (最小发电功率）、S2、S3......Sn(最大发电功率)表示;根据系统内机组一次调频参数及可能 出现的运行工况，确定系统可能出现的一次调频正向可调节功率范围，将系统一次调频正 向可调节功率范围由小到大平均设定为若干可调节功率值，分别WSTl(可能的最小一次调 频正向可调节功率）、ST2、ST3……STm(可能的最大一次调频正向可调节功率)表示。分段的 多少可根据功率的变化范围大小确定，分段越多，精度越高； 2、 设系统额定频率为f 0，正常运行期间最高频率为fmax，最低运行频率为fmin，系统损 失电源后最低控制目标频率为化。一般取化为系统低频减负荷装置第一轮动作频率定值， 即控制目标为保证系统低频减负荷装置不动作。
[0010] 定义： A f0 = f0-fL 系统允许额定频率偏差 A化=fmax-化 系统允许最大频率偏差 A扎=fmin-化 系统允许最小频率偏差 3、 根据设定的系统发电功率值(SI、S2、、S3……Sn)W及设定的系统一次调频正向可 调节功率值(ST1、ST2、ST3……STm),交叉组合形成系统的m X n种运行方式。针对每一种运 行方式，离线计算出每一种运行方式下系统损失电源后最大频率偏差分别为AfO、A化、 A化时所损失的电源功率值，定义为APSO**、APSa**、APSb**，形成如表1所示结果。
[0011] 表1
4、通过接收电网调度技术支持系统的信息，确定系统目前总发电功率W及一次调频 正向可调节功率(一次调频可增加的功率极限值）。系统总发电功率确定方法为系统内目前 运行机组发电功率的总和。系统一次调频可调节功率确定方法如下：首先根据机组参数确 定该机组一次调频最大正向可调节功率，对于风电等无一次调频能力的机组，其一次调频 可调节功率为零。对于有一次调频能力的机组，当该机组旋转备用功率大于其一次调频最 大正向可调节功率时，其一次调频最大正向可调节功率即为该机组一次调频正向可调节功 率；当该机组旋转备用功率小于或等于其一次调频最大正向可调节功率时，其旋转备用功 率即为该机组一次调频正向可调节功率。将全部机组的一次调频正向可调节功率相加，即 为系统的一次调频可调节功率。系统正常运行的总发电功率及一次调频正向可调节功率 5-10分钟更新一次。
[0012] 设系统当前总发电功率为Sx,系统当前一次调频正向可调节功率为STy。对照表1， 设Sp兰Sx兰Sq(Sp、Sq为表1中第1行中的相邻值），STs兰STy兰STt(STs、STt为表1中第1列中 的相邻值），采用线性插值方法，按式1、式2、式3计算总发电功率为Sx、一次调频正向可调节 功率为STy方式下的系统对应的A PSOxy、A PSaxy、A PSbxy，系统每更新一次总发电功 率及一次调频正向可调节功率后计算一次。
[0013] APSOxy = [(STt-STy)(Sq-Sx)APSOps +(STt-STy)(Sx-Sp)APSOqs + (STy-STs)(Sq-Sx)APSOpt +(STy-STs)(Sx-Sp)APSOqt] / (Sq-Sp)(STt-STs)-----------------------------------(1) APSaxy = [(STt-STy)(Sq-Sx)APSaps +(STt-STy)(Sx-Sp)APSaqs + (STy-STs)(Sq-Sx)APSapt +(STy-STs)(Sx-Sp)APSaqt] / (Sq-Sp)(STt-STs)------------------------------------(2) APSbxy = [(STt-STy)(Sq-Sx)APSbps +(STt-STy)(Sx-Sp)APSbqs + (STy-STs)(Sq-Sx)APSbpt +(STy-STs)(Sx-Sp)APSbqt] / (Sq-Sp)(STt-STs)----------------------------------(3) 5、利用电网安装的安全稳定控制装置实时检测电网频率W及各机组运行情况，当检测 到系统损失电源后(设损失电源前系统运行频率为f，损失电源数量为A PS)，即可启动计算 当前系统运行状态下允许的最大损失电源数量A PSmax。当系统运行频率^fO时， 利用式4计算当前系统允许的最大损失电源数量;当系统运行频率fO < 时，利用式 5计算当前系统允许的最大损失电源数量。
[0014] APSmax = [ (f0-f) A PSbxy +(f-fmin) A PSOxy] /(f〇-fmin)---------(4) A PSmax = [ (fmax-f) A PSOxy +(f-fO) A PSaxy] /Xfmax-fO)---------巧） 计算AP: AP= APS -APSmax-----------------------------------------(6) 当A P ^ 0时，系统损失电源后，依靠自身的频率调节特性可W维持系统频率在允许范 围内，不会引起低频减负荷装置动作。
[0015] 当A P〉〇时，系统损失电源后，如不采取切负荷措施，将引起低频减负荷装置动作。 为防止低频减负荷装置动作，需主动切除部分负荷，需切除负荷量为A P。
【主权项】
1. 一种基于线性插值法的电网损失电源切除负荷的确定方法，其特征在于包括下列步 骤： (1) 根据系统实际情况确定系统的发电功率变化范围以及一次调频正向可调节功率变 化范围，并在变化范围内设置若干功率值，针对发电功率以及一次调频正向可调节功率每 一设定值进行组合，每一组合形成一种系统运行方式； (2) 针对每一种组合形成的系统运行方式，离线计算出系统运行在额定频率、最高频 率、最低频率时，由于损失电源而使系统频率跌至某一设定最低频率时的损失电源功率值； (3) 自调度系统定期获得系统目前的发电功率值以及一次调频正向可调节功率值，利 用线性插值方法，计算出当前系统状态下，系统频率由额定频率、最高频率、最低频率跌至 设定的最低频率时损失的电源功率值，每获得一次系统发电功率值及一次调频正向可调节 功率值，计算一次； (4) 实时监测系统运行频率及损失电源情况，当检测到系统损失电源后，利用线性插值 法，立刻启动计算系统由当前频率跌至设定的最低频率时允许损失的电源功率值，将计算 所得的允许损失电源功率值与实际损失电源功率值进行比较，当允许损失电源功率值大于 等于实际损失电源功率值时，不需采取切负荷措施；当允许损失电源功率值小于实际损失 电源功率值时，其差值即为需切除负荷量。
【文档编号】H02J3/24GK105978002SQ201610464664
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月24日
【发明人】张嵩, 余加喜, 张宇, 毛李帆, 张忠华, 姜伟明, 吴锋, 郭佳, 王建华
【申请人】中国电力工程顾问集团东北电力设计院有限公司, 海南电网有限责任公司