一種電力系統(tǒng)直流緊急功率調(diào)制改善頻率安全的控制性能量化評價(jià)指標(biāo)計(jì)算方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電力系統(tǒng)直流緊急功率調(diào)制改善頻率安全的控制性能量化評價(jià)指標(biāo)計(jì)算方法，屬于電力系統(tǒng)及其自動化【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明依據(jù)暫態(tài)安全穩(wěn)定量化信息，計(jì)算網(wǎng)內(nèi)機(jī)組的暫態(tài)頻率安全參與因子，利用直流換流站母線與網(wǎng)內(nèi)發(fā)電機(jī)母線等值互導(dǎo)納模值對網(wǎng)內(nèi)機(jī)組的暫態(tài)頻率安全參與因子加權(quán)求和，考慮直流系統(tǒng)緊急功率調(diào)制后有功功率變化與解列割集斷面有功功率變化的比值，快速計(jì)算各直流緊急功率調(diào)制的電力系統(tǒng)頻率安全控制性能量化評價(jià)指標(biāo)。本發(fā)明能夠快速評估電網(wǎng)解列后孤立電網(wǎng)發(fā)生頻率問題不同直流緊急功率調(diào)制措施的有效性，從而為電力系統(tǒng)直流緊急功率調(diào)制頻率穩(wěn)定優(yōu)化控制提供量化分析與決策支持。
【專利說明】一種電力系統(tǒng)直流緊急功率調(diào)制改善頻率安全的控制性能 量化評價(jià)指標(biāo)計(jì)算方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)及其自動化【技術(shù)領(lǐng)域】，更準(zhǔn)確地說本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng) 直流緊急功率調(diào)制頻率安全控制性能指標(biāo)計(jì)算方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著超、特高壓交直流、大容量輸電網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，在向目標(biāo)網(wǎng)架過渡期間，互聯(lián)的 交流斷面聯(lián)系還比較薄弱，極端情況下，多回直流閉鎖、交流聯(lián)絡(luò)斷面開斷導(dǎo)致電網(wǎng)解列 后，孤立電網(wǎng)內(nèi)可能會面臨嚴(yán)重的安全穩(wěn)定問題，如高頻或低頻問題。直流緊急功率調(diào)制措 施成為大電網(wǎng)中暫態(tài)頻率穩(wěn)定控制的必要手段。
[0003] 基于暫態(tài)頻率偏移量化評估理論，可計(jì)算不同發(fā)電機(jī)的暫態(tài)頻率安全參與因子， 若能在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步給出直流緊急功率調(diào)制的電力系統(tǒng)頻率安全控制性能量化評價(jià)指 標(biāo)，則可為電力系統(tǒng)暫態(tài)頻率穩(wěn)定直流緊急功率調(diào)制控制快速優(yōu)化以及交直流協(xié)調(diào)提供量 化分析與決策支持。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是：給出一種電力系統(tǒng)直流緊急功率調(diào)制頻率安全控制性能指標(biāo)， 量化電力系統(tǒng)出現(xiàn)頻率問題時(shí)各直流緊急功率調(diào)制控制對暫態(tài)頻率穩(wěn)定的影響程度，為電 力系統(tǒng)多直流緊急功率調(diào)制頻率穩(wěn)定優(yōu)化控制提供量化分析與決策支持。
[0005] 具體地說，本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的，包括下列步驟：
[0006] 1)根據(jù)電力系統(tǒng)運(yùn)行方式及相應(yīng)的模型與參數(shù)，采用時(shí)域仿真方法獲取預(yù)想故障 下系統(tǒng)發(fā)電機(jī)功角、母線電壓及系統(tǒng)頻率受擾軌跡，所述電力系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)包括系統(tǒng)潮流 數(shù)據(jù)和元件動態(tài)模型參數(shù)；
[0007] 2)計(jì)算各直流換流站母線與其所屬的網(wǎng)內(nèi)各機(jī)組的互導(dǎo)納模值，反映二者之間的 電氣距離，所述直流換流站母線包括直流整流側(cè)換流站母線和直流逆變側(cè)換流站母線；
[0008]3)設(shè)置暫態(tài)頻率偏移考核二元表（fra，TJ，其中為二元表中頻率偏移門檻值， Tra為頻率偏移允許持續(xù)時(shí)間，并基于暫態(tài)頻率偏移考核二元表和預(yù)想故障下發(fā)電機(jī)頻 率受擾軌跡，利用暫態(tài)頻率偏移量化評估理論給出系統(tǒng)暫態(tài)頻率安全裕度ηf_ min及各機(jī)組 的暫態(tài)頻率安全裕度nf.g，由此計(jì)算各個(gè)機(jī)組的暫態(tài)頻率安全參與因子Pf.g ;
[0009] 4)計(jì)算解列割集斷面有功功率變化與直流系統(tǒng)緊急功率調(diào)制后有功功率變化的 比值，利用直流換流站母線與所屬網(wǎng)內(nèi)發(fā)電機(jī)組機(jī)端母線的互導(dǎo)納模值對機(jī)組的暫態(tài)頻率 安全參與因子加權(quán)求和，綜合以上參數(shù)，計(jì)算電力系統(tǒng)直流緊急功率調(diào)制頻率安全控制性 能指標(biāo)。
[0010] 上述技術(shù)方案的進(jìn)一步特征在于，所述步驟2)具體包括以下步驟：
[0011] 基于潮流計(jì)算數(shù)據(jù)，按公式（1)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)方程等值簡化，計(jì)算各直流換流站 母線與其所屬的電網(wǎng)內(nèi)各個(gè)機(jī)組的互導(dǎo)納模值，模值越大，說明兩者間的電氣距離越小：

【權(quán)利要求】
1. 一種電力系統(tǒng)直流緊急功率調(diào)制改善頻率安全的控制性能量化評價(jià)指標(biāo)計(jì)算方法， 其特征在于，包括如下步驟： 1) 根據(jù)電力系統(tǒng)運(yùn)行方式及相應(yīng)的模型與參數(shù)，采用時(shí)域仿真方法獲取預(yù)想故障下系 統(tǒng)發(fā)電機(jī)功角、母線電壓及系統(tǒng)頻率受擾軌跡，所述電力系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)包括系統(tǒng)潮流數(shù)據(jù) 和元件動態(tài)模型參數(shù)； 2) 計(jì)算各直流換流站母線與其所屬的網(wǎng)內(nèi)各機(jī)組的互導(dǎo)納模值，反映二者之間的電氣 距離，所述直流換流站母線包括直流整流側(cè)換流站母線和直流逆變側(cè)換流站母線； 3) 設(shè)置暫態(tài)頻率偏移考核二元表（fra，TJ，其中為二元表中頻率偏移門檻值，Tra為 頻率偏移允許持續(xù)時(shí)間，并基于暫態(tài)頻率偏移考核二元表和預(yù)想故障下發(fā)電機(jī)頻率受 擾軌跡，利用暫態(tài)頻率偏移量化評估理論給出系統(tǒng)暫態(tài)頻率安全裕度nf.min及各機(jī)組的暫 態(tài)頻率安全裕度nf.g，由此計(jì)算各個(gè)機(jī)組的暫態(tài)頻率安全參與因子pf. g; 4) 計(jì)算解列割集斷面有功功率變化與直流系統(tǒng)緊急功率調(diào)制后有功功率變化的比值， 利用直流換流站母線與所屬網(wǎng)內(nèi)發(fā)電機(jī)組機(jī)端母線的互導(dǎo)納模值對機(jī)組的暫態(tài)頻率安全 參與因子加權(quán)求和，綜合以上參數(shù)，計(jì)算電力系統(tǒng)直流緊急功率調(diào)制頻率安全控制性能指 標(biāo)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)直流緊急功率調(diào)制改善頻率安全的控制性能量化 評價(jià)指標(biāo)計(jì)算方法，其特征在于，所述步驟2)具體包括以下步驟： 基于潮流計(jì)算數(shù)據(jù)，按公式（1)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)方程等值簡化，計(jì)算各直流換流站母線 與其所屬的電網(wǎng)內(nèi)各個(gè)機(jī)組的互導(dǎo)納模值，模值越大，說明兩者間的電氣距離越?。?br> 上述式中，總、h、A分別為機(jī)組機(jī)端母線、直流整流側(cè)換流站母線、直流逆變側(cè)換 流站母線注入電流向量，4、屹、6分別為機(jī)組機(jī)端母線、直流整流側(cè)換流站母線、直流 逆變側(cè)換流站母線電壓向量，Yre、YKK、Y11分別為機(jī)組機(jī)端母線、直流整流側(cè)換流站母線、直 流逆變側(cè)換流站母線的等值自導(dǎo)納子矩陣；Yffi為直流整流側(cè)換流站母線與機(jī)組機(jī)端母線 的等值互導(dǎo)納子矩陣，Ym為機(jī)組機(jī)端母線與直流整流側(cè)換流站母線的等值互導(dǎo)納子矩陣， 等值互導(dǎo)納子矩陣Ym中元素 Ig的模值I I為第r個(gè)直流系統(tǒng)的直流整流側(cè)換流站母線 與第g個(gè)機(jī)組的互導(dǎo)納模值；YK為直流逆變側(cè)換流站母線與機(jī)組機(jī)端母線的等值互導(dǎo)納子 矩陣，Yh為機(jī)組機(jī)端母線與直流逆變側(cè)換流站母線的等值互導(dǎo)納子矩陣，等值互導(dǎo)納子矩 陣Yrc中元素 yig的模值I yig I為第i個(gè)直流系統(tǒng)的直流逆變側(cè)換流站母線與第g個(gè)機(jī)組的 互導(dǎo)納模值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電力系統(tǒng)直流緊急功率調(diào)制改善頻率安全的控制性能量化 評價(jià)指標(biāo)計(jì)算方法，其特征在于：所述步驟3)具體包括以下步驟： 3-1)設(shè)置暫態(tài)頻率偏移考核二元表（fra，TJ，其中為二元表中頻率偏移門檻值，Tra為頻率偏移允許持續(xù)時(shí)間，并基于暫態(tài)頻率偏移考核二元表和預(yù)想故障下發(fā)電機(jī)頻率 受擾軌跡，利用暫態(tài)頻率偏移量化評估理論給出系統(tǒng)暫態(tài)頻率安全裕度nf.min及各機(jī)組的 暫態(tài)頻率安全裕度nf.g; 3- 2)按式（2)計(jì)算各個(gè)機(jī)組的暫態(tài)頻率安全參與因子Pf.g:
其中，pf.g為第g個(gè)機(jī)組的暫態(tài)頻率安全參與因子，nf.g為第g個(gè)機(jī)組的暫態(tài)頻率安全 裕度，nf.min為基于暫態(tài)頻率偏移量化評估理論給出系統(tǒng)暫態(tài)頻率安全裕度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電力系統(tǒng)直流緊急功率調(diào)制改善頻率安全的控制性能量化 評價(jià)指標(biāo)計(jì)算方法，其特征在于，所述步驟4)具體包括以下步驟： 4- 1)按式（3)計(jì)算解列割集斷面有功功率變化與直流系統(tǒng)緊急功率調(diào)制后有功功率 變化的比值：
其中，Kd為第d個(gè)直流系統(tǒng)有功功率變化與解列割集斷面有功功率變化的比值，I A Pd I 為第d個(gè)直流系統(tǒng)的有功變化量絕對值，△ Pa。為直流功率變化前與變化后預(yù)想的孤網(wǎng)解列 割集斷面有功功率的差值； 4-2)基于公式（1)、（2)、（3)計(jì)算得到的 |yj、|yig I、Pf. g、Kd，按式（4)、（5)、（6)計(jì)算 各直流系統(tǒng)緊急功率調(diào)制的頻率安全控制性能指標(biāo)： 若同步電網(wǎng)中只包含直流整流側(cè)換流站母線，則按公式（4)計(jì)算各直流系統(tǒng)緊急功率 調(diào)制的頻率安全控制性能量化評價(jià)指標(biāo)；若同步電網(wǎng)中只包含直流逆變側(cè)換流站母線，則 按公式（5)計(jì)算各直流系統(tǒng)緊急功率調(diào)制的頻率安全控制性能量化評價(jià)指標(biāo)；若同步電網(wǎng) 中同時(shí)包含直流整流側(cè)換流站母線和直流逆變側(cè)換流站母線，則按公式（6)計(jì)算各直流系 統(tǒng)緊急功率調(diào)制的頻率安全控制性能量化評價(jià)指標(biāo)；
上述式中，乂為解列后孤網(wǎng)內(nèi)所有發(fā)電機(jī)的集合，Pf.Kd為同步電網(wǎng)中若只包含直流整流 側(cè)換流站母線情況下各直流系統(tǒng)緊急功率調(diào)制的頻率安全控制性能量化評價(jià)指標(biāo)，Pf.Id為 同步電網(wǎng)中若只包含直流逆變側(cè)換流站母線情況下各直流系統(tǒng)緊急功率調(diào)制的頻率安全 控制性能量化評價(jià)指標(biāo)，Pf.d為同步電網(wǎng)中包含直流整流側(cè)和逆變側(cè)換流站母線情況下各 直流系統(tǒng)緊急功率調(diào)制的頻率安全控制性能量化評價(jià)指標(biāo)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2、3或4所述的電力系統(tǒng)直流緊急功率調(diào)制改善頻率安全的控制性能 量化評價(jià)指標(biāo)計(jì)算方法，其特征在于，針對預(yù)想故障只進(jìn)行一次時(shí)域仿真計(jì)算以獲取各直 流緊急功率調(diào)制改善頻率安全的控制性能量化評價(jià)指標(biāo)。
【文檔編號】H02J3/00GK104332998SQ201410667494
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月6日
【發(fā)明者】擺世彬, 任先成, 呂亞洲, 劉福鎖, 李威, 李碧君, 方勇杰, 耿天翔, 項(xiàng)麗 申請人:國網(wǎng)寧夏電力公司, 國電南瑞科技股份有限公司