[發明專利]一種大電網頻率時空演變過程分析系統

有效

• 申請號: 201310752744.4
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN103701121A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 黃琦;李堅;楊三根;蔡東升;井實;易建波;江晨穎
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 溫利平

技術領域

本發明屬于電網頻率時空演變技術領域，更為具體地講，涉及一種大電網頻率時空演變過程分析系統。

背景技術

我國能源分布不均、地區發展差異較大，能源的資源與需求呈逆向分布，形成了能源基地和負荷中心分離的局面。隨著“西電東送、南北互供、全國聯網”等戰略的實施以及以特高壓為特征的“堅強智能電網”的建設，使得我國形成了世界上獨一無二的超大規模互聯電網，同時形成了通過長距離高壓輸電網互聯的送端與受端電網。如四川電網、西北電網、貴州電網和云南電網均屬于典型的送端電網，向長三角和珠三角輸送大容量電力。雖然大規模互聯電網因為系統容量增大后可以有效提高電網頻率穩定性，仍有較多復雜電力系統在大擾動下維持頻率穩定的能力在不斷惡化。對于送端電網，既要保證本地區電量需求，又要通過大容量集中外送方式實現對受端電網送電。當聯絡線出現故障，導致送端電網大部分功率外送受阻，將引起送端電網頻率急劇波動，威脅電網安全。一旦未及時處理，可能引發大范圍連鎖故障。研究表明，頻率穩定是一個全局問題，在大事故演化過程起著關鍵作用，一旦頻率穩定被破壞，將引起系統的加速崩潰。因此，建立大電網頻率時空演變過程分析系統是非常有必要的，可以為后續建立有前瞻性的安全防御和多周期、多防線的安全防御體系，為實現在線預警與安全防御提供理論依據，最大限度保證電網的安全穩定和經濟運行。

電力系統頻率是電力系統運行參數中最重要的參數之一。電力系統頻率動態過程直接反映電網內部有功功率供需平衡的基本狀態，根據動態特性可以確定調頻機組的合理配置（如備用容量及分布）、系統保護與機組保護的協調配合。迄今為止，對頻率動態過程的分析多采用單機帶集中負荷模型。但是隨著電力系統的發展，網絡結構、擾動地點、負荷構成及電壓特性等因素對電力系統動態頻率特性有顯著的影響，動態過程中電力系統的頻率在空間上的分布特性逐漸顯現。單機模型忽略了線路與網絡的影響，或認為各地區系統與干擾點之間距離相等且參數相同，對于早期的電網，這樣的簡化是基本準確的。但對于現代復雜的多機系統，電網的結構和運行情況和單機模型分析的基本假設相差甚遠。因而在分析多機電力系統時，如果仍然采用單機模型的功率頻率動態過程的概念和方法，會使得分析結果和實際電網產生很大的差距，或者出現完全錯誤的結果。這使得電力工作者將注意力轉向了對大電網動態頻率的時空分布特性的研究。

例如，在文獻“韓英鐸，王仲鴻，閔勇，等.電力系統動態頻率的定義及“虛擬轉子法”頻率測量研究.清華大學學報，Vol.33(1),1993,pp.1-9”中，對動態過程中的頻率進行了分類，定義了全系統動態頻率、地區動態頻率、發電機節點動態頻率和一般節點動態頻率。在文獻“M.Parashar,J.S.Thorp,C.E.Seyler.Continuum?Modeling?of?Electromechanical?Dynamics?in?Large?Electric?Power?Systems.IEEE?Trans?on?CAS-I，Vol.51(9),2004，pp.1848–1858”中，把電力網絡(包括發電機、線路和負荷等)作為二維空間的連續函數，得到了描述非均勻電力系統的平面矢量場，利用連續機電波模型對頻率動態的傳播進行了分析。在文獻“張恒旭，劉玉田.電力系統動態頻率響應時空分布特征量化描述.中國電機工程學報，Vol.29(7),2009,pp.64-70”中，通過定義觀測空間、響應時間以及響應線性區間，提出基于觀測空間的頻率響應時空分布特征量化描述方法，并通過定義的微觀變量來量化描述系統頻率的動態行為。

由于電力網絡在地理上分布不均勻、機組及其控制器參數差異，以及不同區域負荷特性不同，使得在分析大型互聯電力系統的動態頻率時空演變過程時產生了困難。目前關于復雜電網的動態頻率特性的研究主要集中在瞬時頻率時空分布及其動態傳播、動態頻率的影響因素、頻率測量以及基于動態頻率的安全穩定評估幾個方面。對大電網頻率時空演變過程分析主要采用參數均勻、各向同性的連續機電波模型，但連續機電波模型的假設不符合實際電網中機組分布和網絡連接關系不均勻的情況，這對實際離散電網缺乏準確的描述，很難真實的反映出實際頻率的時空演變過程。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于導線分布式特性和機組離散分布的頻率時空演變過程分析系統，實現對大型互聯電網的動態頻率時空演變過程的準確分析。該系統基于電網真實條件建立，能準確反映電網頻率時空演變過程，實現對電網動態頻率的預測，該發明為實現電力系統頻率穩定控制提供了新思路。