[發(fā)明專利]一種提高電網(wǎng)頻率安全穩(wěn)定性的優(yōu)化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210584109.5
• 申請(qǐng)日: 2012-12-28
• 公開（公告）號(hào): CN103078326A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王建明;易俊;何劍;任大偉;王姍姍;孫華東;張健
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國電力科學(xué)研究院;國家電網(wǎng)公司
• 主分類號(hào): H02J3/14
• 分類號(hào): H02J3/14
• 代理公司: 北京安博達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種利用直流線路和抽水蓄能電站提高電網(wǎng)頻率安全穩(wěn)定性的優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要標(biāo)志之一是系統(tǒng)頻率穩(wěn)定。頻率穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)發(fā)生有功功率擾動(dòng)后，系統(tǒng)頻率能夠保持或恢復(fù)到允許的范圍內(nèi)，不發(fā)生頻率崩潰的能力。如果系統(tǒng)發(fā)生頻率失穩(wěn)，將導(dǎo)致大面積的停電事故，后果嚴(yán)重。隨著電力系統(tǒng)發(fā)電和輸電技術(shù)的發(fā)展，目前單臺(tái)機(jī)組最大容量達(dá)到100萬千瓦，單條特高壓交流線路輸電能力達(dá)到500萬千瓦，而未來投運(yùn)的特高壓直流線路輸電能力將達(dá)到800萬千瓦，一旦發(fā)生故障將造成巨大的功率缺額。盡管電網(wǎng)的規(guī)模也在不斷增大，但是面對(duì)如此大容量的有功功率缺額時(shí)，系統(tǒng)頻率穩(wěn)定風(fēng)險(xiǎn)在不斷加大。

目前，提高電網(wǎng)頻率穩(wěn)定性的運(yùn)行手段和控制措施包括增加機(jī)組旋轉(zhuǎn)備用容量、配置高周切機(jī)保護(hù)裝置和低頻減負(fù)荷裝置等，但這些措施均存在明顯的不足。增加機(jī)組旋轉(zhuǎn)備用容量的措施可以在故障后電網(wǎng)頻率下降時(shí)利用機(jī)組的調(diào)頻功能增加機(jī)組出力以提高電網(wǎng)頻率穩(wěn)定水平，但將導(dǎo)致機(jī)組在正常運(yùn)行中長期無法滿出力運(yùn)行，降低電廠的發(fā)電效率；配置高周切機(jī)保護(hù)裝置的措施可以在電網(wǎng)頻率升高到一定程度時(shí)由保護(hù)裝置自動(dòng)切除機(jī)組，但切除機(jī)組將減少系統(tǒng)的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和局部地區(qū)的電壓支撐能力從而對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定不利；配置低頻減負(fù)荷裝置措施屬于電力系統(tǒng)第三道防線的范疇，是電力系統(tǒng)最基本和重要的保護(hù)措施，它在電網(wǎng)頻率低于一定的門檻值后分輪次切除一定的電網(wǎng)負(fù)荷，這樣雖然盡可能避免了系統(tǒng)的崩潰，但是損失大量負(fù)荷導(dǎo)致的停電將給社會(huì)生產(chǎn)和居民生活帶來極大的影響。

由于現(xiàn)有的提高頻率穩(wěn)定性的運(yùn)行手段和控制措施存在著以上諸多不足，本發(fā)明提出了一種利用電網(wǎng)中的直流線路和抽水蓄能電站提高電網(wǎng)頻率穩(wěn)定性的優(yōu)化方法，通過能夠在保證系統(tǒng)頻率穩(wěn)定的同時(shí)減少對(duì)電廠運(yùn)行和用電負(fù)荷的影響。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提出一種既能夠保證系統(tǒng)頻率穩(wěn)定，還可以減少對(duì)電廠運(yùn)行、用電負(fù)荷影響的優(yōu)化方法。該方法尤其適用于含有直流線路和抽水蓄能電站的電力系統(tǒng)，不僅提高了電廠的發(fā)電效率和經(jīng)濟(jì)效益，還減少用電負(fù)荷損失帶來的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)影響。

本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種提高電網(wǎng)頻率安全穩(wěn)定性的優(yōu)化方法，包括如下步驟：

（1）確定目標(biāo)電力系統(tǒng)的電網(wǎng)規(guī)模、電網(wǎng)特性、運(yùn)行方式和安全穩(wěn)定控制裝置的整定情況；

（2）確定電網(wǎng)發(fā)生故障后是否存在電網(wǎng)頻率越限的風(fēng)險(xiǎn)，如果存在，則繼續(xù)進(jìn)行步驟（3）；否則，結(jié)束該優(yōu)化方法；

（3）實(shí)施切除抽水蓄能電站機(jī)組的措施，該措施包括：

當(dāng)電網(wǎng)頻率過低時(shí)，則切除運(yùn)行在電泵模式下的抽水蓄能電站機(jī)組；

當(dāng)電網(wǎng)頻率過高時(shí)，則切除運(yùn)行在發(fā)電模式下的抽水蓄能電站機(jī)組；

如果實(shí)施該措施后，電網(wǎng)仍存在頻率越限的風(fēng)險(xiǎn)，則繼續(xù)進(jìn)行步驟（4）；否則，結(jié)束該優(yōu)化方法；

（4）根據(jù)電網(wǎng)頻率升高或降低情況、直流送端或受端情況以及速升或速降直流線路功率的調(diào)節(jié)量，來決定速升或速降直流線路功率的控制措施；

（5）在采取切除抽水蓄能電站機(jī)組措施基礎(chǔ)上，選擇速升或速降直流線路功率的啟動(dòng)頻率，通過仿真計(jì)算確定直流線路功率速升或速降的調(diào)節(jié)量，以保證電網(wǎng)的頻率穩(wěn)定并避免損失負(fù)荷和水火電機(jī)組。

進(jìn)一步地，步驟（1）的所述電網(wǎng)規(guī)模包括電網(wǎng)負(fù)荷總量、發(fā)電機(jī)出力總量、發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)備用比例、單臺(tái)發(fā)電機(jī)、單個(gè)電廠和單條輸電線路的最大功率；

所述電網(wǎng)特性包括電網(wǎng)一次和二次調(diào)頻特性、負(fù)荷模型以及負(fù)荷頻率因子特性；

所述運(yùn)行方式包括線路接線方式、區(qū)間交流聯(lián)絡(luò)線功率和直流線路送電功率；

所述安全穩(wěn)定控制裝置的整定情況包括電力系統(tǒng)配置的安全穩(wěn)定控制措施、機(jī)組高頻和低頻保護(hù)裝置整定值和電網(wǎng)低頻減負(fù)荷裝置的整定值；

所述安全穩(wěn)定控制措施包括下述任意一種至全部：切除發(fā)電機(jī)組、切負(fù)荷和線路解列。

進(jìn)一步地，步驟（2）的所述判斷電網(wǎng)頻率越限包括電網(wǎng)頻率過低和頻率過高兩種情況：

所述電網(wǎng)頻率過低包括故障后電網(wǎng)最低頻率達(dá)到或接近低頻減負(fù)荷裝置基本輪的動(dòng)作頻率，還包括電網(wǎng)的頻率長期接近或低于低頻減負(fù)荷裝置的特殊輪動(dòng)作值（此時(shí)電網(wǎng)存在低頻減負(fù)荷裝置動(dòng)作而損失大量負(fù)荷的風(fēng)險(xiǎn)）；

所述電網(wǎng)頻率過高包括故障后電網(wǎng)最高頻率達(dá)到或接近發(fā)電機(jī)組高周保護(hù)的動(dòng)作值（此時(shí)電網(wǎng)中發(fā)電機(jī)組可能由于保護(hù)動(dòng)作大量跳機(jī)并導(dǎo)致系統(tǒng)失穩(wěn)）。