[發明專利]基于孤網潮流轉移原理的電網高頻穩定預測控制方法

有效

• 申請號: 201310419134.2
• 申請日: 2013-09-16
• 公開（公告）號: CN103501145A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 鄧樸;皮顯松;李慶生;趙慶明;農靜;張裕;鐘以林;高華;李麗娟;李雪凌
• 申請（專利權）人: 貴州電網公司電網規劃研究中心
• 主分類號: H02P9/04
• 分類號: H02P9/04
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 趙彥棟

技術領域

本發明涉及電網安全控制領域和汽輪發電機組熱力控制領域，尤其涉及一種基于孤網潮流轉移原理的電網高頻穩定預測控制方法。

背景技術

自電力系統誕生到至今，頻率緊急調節任務由機組調速系統一次調頻承擔，從初期的愛迪生飛擺發展成現今的數字電液調節系統（DEH），盡管技術發生了巨大變化，但是一次調頻的控制原理上從未發生過改變。一次調頻在原理上是根據頻率偏移對機組功率的偏差控制，實際上是在電網狀態發生突變，機組功率控制目標不明確情況下的一種“摸著石頭過河”的調節方式，由于轉速和頻率由電網機電暫態過程產生，一次調頻對原動機功率調整的包含了機電暫態過程，見圖1，因此輪機的調整速度不能快于機電暫態的過程。這是在解列大擾動情況下一次調頻性能不良，輪機轉速和電網頻率飛升的根本原因。在送端電網解列時，如果發電與負荷功率不平衡程度較大，轉速飛升很容易高于110%，就會危及汽輪機葉片的安全，導致汽輪機危急遮斷系統停機，從而嚴重影響電網穩定。

為防止轉速飛升高于110%，在轉速大于103%時，汽輪發電機組超速保護（OPC）會動作，關閉蒸汽閥門快速降低機組出力，可以使電網頻率快速返回到正常，以保障汽輪機安全。但是當OPC動作結束時，閥門的控制又轉回到調速器的一次調頻和功率控制，此時的調速器失去了正確的功率控制設定，仍然保持在解列前的、很大程度上超過孤網負荷水平的功率設定，使得機組又開始增加出力，電網又再次返回到高頻狀態，從而引起OPC再次動作。這一過程循環反復，導致電網頻率和機組功率呈周期性的鋸齒狀大幅波動，最終導致孤網大面積失電。這種情況，在國內送端電網解列事故中多次出現。

同樣，火電機組的鍋爐主控是偏差控制方式，在解列時大擾動情況下，鍋爐燃料和汽壓調整過程很難跟上汽輪機功率調整過程，容易在甩負荷過程中形成汽壓飛升，引發安全門動作事故。

本發明申請人的研究發現，在現行標準、規程和規范性文件所規定的技術條件下，火電機組調速系統的高頻穩定裕度很低，解列時如果火電機組功率超過負荷功率的9%（即電網不平衡率）時，孤網頻率就不會穩定。尤其是大機小網構成的送端電網，電網安全穩定控制系統和高頻切機自動裝置不能發揮作用的情況下，高頻穩定難以保障，嚴重影響了送端電網和機組的安全穩定可靠運行。

解決送端電網解列時高頻穩定問題的關鍵在于，準確預測出孤網方式下機組的功率，加快原動機功率調整過程，使之能夠跟上或超過電力系統的機電暫態過程，有效控制頻率飛升，防止OPC振蕩；加快鍋爐燃料和汽壓調整過程，使之能夠跟上汽輪機甩負荷的功率調整過程，保障汽壓穩定，防止安全門動作。發明內容

本發明要解決的技術問題：提供一種基于孤網潮流轉移原理的電網高頻穩定預測控制方法，以解決現有技術采用一次調頻技術，存在的在送端電網解列時，發電機組與負荷功率不平衡程度較大時，原動機控制響應速度慢，原動機調整跟不上電網的變化過程，形成嚴重的轉速飛升，轉速容易高于110%，危及汽輪機葉片的安全，導致汽輪機危急遮斷系統停機，從而嚴重影響電網穩定和火電機組在解列時大擾動情況下，鍋爐燃料和汽壓調整過程很難跟上汽輪機功率調整過程，容易在甩負荷過程中形成汽壓飛升，引發安全門動作事故等問題。

本發明利用電網潮流轉移電磁暫態過程對孤網內各臺機組的發電機功率分配的平衡、協調和與安穩裝置動作的無關的特性，在高頻緊急狀態下，采集發電機功率，將之計算校正成為調速器功率控制目標，并按功率控制目標立即實施預測（超弛）控制，這種基于孤網潮流轉移原理的電網高頻穩定預測控制方法，具有優良的高頻穩定控制性能，并能夠產生顯著的安全經濟效益；

本發明技術方案：

一種基于孤網潮流轉移原理的電網高頻穩定預測控制方法，它包括下述步驟：

步驟1、采集機組發電機功率、機組轉速、電網頻率和超速保護動作信號；

步驟2、將步驟1所述的信號經復合邏輯運算生成電網高頻緊急狀態判斷信號；所述的復合邏輯運算為邏輯與、邏輯或和邏輯非的組合；

步驟3、根據步驟2的邏輯運算的判斷結果，當電網判斷處于高頻緊急狀態時，將電網高頻緊急狀態信號進行展寬；

步驟4、在高頻緊急狀態信號發出時，將該時刻機組的發電機功率P0存入存儲器，在電網高頻緊急狀態信號展寬期間保持不變；

步驟5、根據步驟4存儲器中的發電機功率P0計算機組功率控制目標Pobj，

步驟6、在高頻緊急狀態信號展寬期間，機組的功率預測控制系統根據功率控制目標Pobj對機組功率進行控制。