[发明专利]基于孤网潮流转移原理的电网高频稳定预测控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电网安全控制领域和汽轮发电机组热力控制领域，尤其涉及一种基于孤网潮流转移原理的电网高频稳定预测控制方法。

背景技术

自电力系统诞生到至今，频率紧急调节任务由机组调速系统一次调频承担，从初期的爱迪生飞摆发展成现今的数字电液调节系统（DEH），尽管技术发生了巨大变化，但是一次调频的控制原理上从未发生过改变。一次调频在原理上是根据频率偏移对机组功率的偏差控制，实际上是在电网状态发生突变，机组功率控制目标不明确情况下的一种“摸着石头过河”的调节方式，由于转速和频率由电网机电暂态过程产生，一次调频对原动机功率调整的包含了机电暂态过程，见图1，因此轮机的调整速度不能快于机电暂态的过程。这是在解列大扰动情况下一次调频性能不良，轮机转速和电网频率飞升的根本原因。在送端电网解列时，如果发电与负荷功率不平衡程度较大，转速飞升很容易高于110%，就会危及汽轮机叶片的安全，导致汽轮机危急遮断系统停机，从而严重影响电网稳定。

为防止转速飞升高于110%，在转速大于103%时，汽轮发电机组超速保护（OPC）会动作，关闭蒸汽阀门快速降低机组出力，可以使电网频率快速返回到正常，以保障汽轮机安全。但是当OPC动作结束时，阀门的控制又转回到调速器的一次调频和功率控制，此时的调速器失去了正确的功率控制设定，仍然保持在解列前的、很大程度上超过孤网负荷水平的功率设定，使得机组又开始增加出力，电网又再次返回到高频状态，从而引起OPC再次动作。这一过程循环反复，导致电网频率和机组功率呈周期性的锯齿状大幅波动，最终导致孤网大面积失电。这种情况，在国内送端电网解列事故中多次出现。

同样，火电机组的锅炉主控是偏差控制方式，在解列时大扰动情况下，锅炉燃料和汽压调整过程很难跟上汽轮机功率调整过程，容易在甩负荷过程中形成汽压飞升，引发安全门动作事故。

本发明申请人的研究发现，在现行标准、规程和规范性文件所规定的技术条件下，火电机组调速系统的高频稳定裕度很低，解列时如果火电机组功率超过负荷功率的9%（即电网不平衡率）时，孤网频率就不会稳定。尤其是大机小网构成的送端电网，电网安全稳定控制系统和高频切机自动装置不能发挥作用的情况下，高频稳定难以保障，严重影响了送端电网和机组的安全稳定可靠运行。

解决送端电网解列时高频稳定问题的关键在于，准确预测出孤网方式下机组的功率，加快原动机功率调整过程，使之能够跟上或超过电力系统的机电暂态过程，有效控制频率飞升，防止OPC振荡；加快锅炉燃料和汽压调整过程，使之能够跟上汽轮机甩负荷的功率调整过程，保障汽压稳定，防止安全门动作。发明内容

本发明要解决的技术问题：提供一种基于孤网潮流转移原理的电网高频稳定预测控制方法，以解决现有技术采用一次调频技术，存在的在送端电网解列时，发电机组与负荷功率不平衡程度较大时，原动机控制响应速度慢，原动机调整跟不上电网的变化过程，形成严重的转速飞升，转速容易高于110%，危及汽轮机叶片的安全，导致汽轮机危急遮断系统停机，从而严重影响电网稳定和火电机组在解列时大扰动情况下，锅炉燃料和汽压调整过程很难跟上汽轮机功率调整过程，容易在甩负荷过程中形成汽压飞升，引发安全门动作事故等问题。

本发明利用电网潮流转移电磁暂态过程对孤网内各台机组的发电机功率分配的平衡、协调和与安稳装置动作的无关的特性，在高频紧急状态下，采集发电机功率，将之计算校正成为调速器功率控制目标，并按功率控制目标立即实施预测（超弛）控制，这种基于孤网潮流转移原理的电网高频稳定预测控制方法，具有优良的高频稳定控制性能，并能够产生显著的安全经济效益；

本发明技术方案：

一种基于孤网潮流转移原理的电网高频稳定预测控制方法，它包括下述步骤：

步骤1、采集机组发电机功率、机组转速、电网频率和超速保护动作信号；

步骤2、将步骤1所述的信号经复合逻辑运算生成电网高频紧急状态判断信号；所述的复合逻辑运算为逻辑与、逻辑或和逻辑非的组合；

步骤3、根据步骤2的逻辑运算的判断结果，当电网判断处于高频紧急状态时，将电网高频紧急状态信号进行展宽；

步骤4、在高频紧急状态信号发出时，将该时刻机组的发电机功率P0存入存储器，在电网高频紧急状态信号展宽期间保持不变；

步骤5、根据步骤4存储器中的发电机功率P0计算机组功率控制目标Pobj，

步骤6、在高频紧急状态信号展宽期间，机组的功率预测控制系统根据功率控制目标Pobj对机组功率进行控制。