[發明專利]大容量多直流饋入電網頻率穩定自適應緊急控制方法

有效

• 申請號: 201810086357.4
• 申請日: 2018-01-29
• 公開（公告）號: CN108390397B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 徐偉;葉逢春;劉韶峰;李四勤;吳峰;任勇;張金龍;楊君軍;阮晶晶;向小蓉
• 申請（專利權）人: 國電南瑞科技股份有限公司;國網寧夏電力有限公司電力科學研究院;南瑞集團有限公司;國網寧夏電力有限公司
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 母秋松;董建林

本發明公開了一種大容量多直流饋入電網頻率穩定自適應緊急控制方法，通過壓力反饋、流量變化和汽門開度限幅三個環節在機電暫態仿真過程中模擬鍋爐蓄熱能力、汽輪機主蒸汽壓力、CCS運行模式和調速系統參數設置對火電機組調頻能力影響；通過直流閉鎖、直流功率緊急下降模擬不同的功率缺額，計算頻率穩定臨界安全對應的功率缺額；根據SFR模型計算緊急控制措施在給定時間內動作時的功率控制總量；根據計算時刻和當前時刻火電機組的運行狀態分別計算系統的一次調頻電量，實時更新安控系統中在線策略有效狀態。

技術領域

本發明涉及一種大容量多直流饋入電網頻率穩定自適應緊急控制方法，屬于電力系統自動化技術領域。

背景技術

特高壓直流輸電是支撐大范圍內能源優化配置和節能減排的主要技術手段。包含多回大容量直流輸電線路落點已經成為受端電網的主要特點。特高壓直流輸送容量和可再生新能源接入容量的規模不斷增大，正在逐步取代常規能源機組，系統整體慣性時間常數減小，燃煤火電機組的平均利用小時數不斷下降。特高壓直流閉鎖故障會導致較大的功率缺額并對系統頻率產生較大的沖擊，火電機組運行備用減少會導致頻率跌落程度增大，而系統慣性時間常數減小會導致頻率跌落速度加快。電網頻率調節能力下降，極易誘發全網頻率穩定問題。

火電機組的一次調頻能力與鍋爐的蓄熱能力、汽輪機的主蒸汽壓力、協調控制系統(CCS)的控制模式和調速系統的參數設置有關。機電暫態仿真采用的火電機組調頻系統動態模型中一般不考慮鍋爐和CCS的模型，假定主蒸汽壓力為額定值且恒定并認為調速系統的參數設置不會發生變化，由此得到的頻率穩定分析結果與實際電網故障后的頻率響應差別較大?；陔娋W典型運行方式計算的頻率穩定緊急控制策略不僅難以覆蓋所有的運行方式和故障類型，也無法考慮火電機組的運行狀態，只能按照最惡劣的運行工況來確定較為保守的緊急控制策略。因此，需要考慮鍋爐蓄熱能力、主蒸汽壓力、CCS控制模式和調速系統參數對一次調頻能力的影響，建立滿足頻率穩定緊急控制策略在線計算要求的火電機組調頻系統動態模型。

當確定火電機組頻率調節系統各環節參數后，采用系統頻率響應模型(SFR)可以通過解析的方法求出系統的最低頻率和切負荷量，但該方法將所有機組聚合為一臺機組，計算精度較差。全狀態數值仿真可以得到詳細的系統頻率動態，并可以考慮頻率動態過程的時空分布特征，但計算量往往較大。因此，可以通過全狀態數值仿真確定頻率穩定臨界安全對應的功率缺額，根據SFR模型快速計算不同功率缺額對應的緊急控制功率總量，下發至安控系統作為緊急控制在線策略。在此基礎上，結合火電機組的實時運行狀態更新安控系統中緊急控制在線策略的有效性，提高在線策略的適應性和可靠性。

發明內容

目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種大容量多直流饋入電網頻率穩定自適應緊急控制方法，基于火電機組實測的運行狀態信息，建立調頻系統的動態模型，計算滿足暫態頻率跌落程度約束的緊急控制在線策略，根據系統一次調頻電量的變化情況校核在線策略的有效性，提升頻率穩定緊急控制策略的適應性和可靠性。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種火電機組調頻系統動態模型，包括：速度負載控制環節，執行機構環節，汽門開度限制環節，汽輪機環節，鍋爐環節，壓力反饋環節，汽機主控環節，所述速度負載控制環節通過疊加環節依次與執行機構環節，汽門開度限制環節，汽輪機環節相連接；所述汽門開度限制環節另一輸出端依次與鍋爐環節、壓力反饋環節、汽機主控環節相連接，汽機主控環節輸出端通過開關與疊加環節另一輸入端相連接。

作為優選方案，所述速度負載控制環節的輸入為發電機轉速ω和電磁功率P_E，用于形成汽門開度前饋指令P_CV，f；

所述執行機構環節的輸入是通過疊加環節將汽門開度前饋指令 P_CV，f、汽門開度反饋指令P_CV，b疊加后形成汽門開度指令P_CV，執行機構環節根據該指令調節汽門開度P_GV；