[发明专利]一种电力系统低频减载虚拟实验实现方法和系统

说明书

本发明公开了一种电力系统低频减载虚拟实验实现方法和系统，构建计及低频减载过程的单机等值扩展模型和平均系统频率模型，利用构建的两个模型进行参数配置，对电力系统低频减载进行虚拟实验，本发明通过建立计及低频减载过程的单机等值扩展模型和平均系统频率模型，分别对单机系统和多机系统进行频率动态响应分析，突破了现有实验仿真系统只针对传统电力网络进行仿真的框架。

技术领域

本发明涉及一种电力系统低频减载虚拟实验实现方法和系统。

背景技术

如今电力系统呈现出了大机组、高电压、远距离的发展趋势，并且伴随着区域联网以及交直流输电的运行方式，虽然提高了系统互联运行的经济性，但也增加了发电厂和用户之间的距离，形成电力系统内发电量与用电量的局部不平衡，严重影响了系统在大扰动的作用下维持自身频率稳定的能力。造成系统频率的下降，严重时甚至导致全网频率的崩溃。

当系统产生有功功率的缺额而使系统频率下降到异常的工作状态时，必须迅速采取相应的措施来使得频率尽快地恢复稳定。其中，低频减载就是一种通过减小负荷量，来减小系统的有功缺额和频率偏移，使系统频率迅速稳定并恢复到正常允许的工作范围之内的稳定控制措施。在近几十年国内外数次的大停电事故中，低频减载措施在使频率迅速恢复稳定，阻止事故进一步扩大方面起到了重要作用。因而，能够正确认识频率在有功功率发生不平衡以及低频减载措施动作之后的动态特性对理解电力系统的安全稳定运行具有重要意义。

然而，目前国内高校电气专业在本科期间的实验教学课程缺乏对低频减载相关基础内容的教学，使得学生对该部分内容认知少，深度浅，也无法从数据上、图像中直观地了解该过程中主要参数的特性和变化情况。并且，由于硬件实验设备在维护、安全和经济性上存在劣势，并且采用硬件设备的实验内容较为固化，缺乏拓展能力，因而虚拟实验系统在实际应用中有着更大的优势和需求。此外，目前对电力系统低频减载过程的仿真主要是在PSASP、PSS/E等综合仿真软件中编写自定义模块实现，或者通过在其他编程环境中编写程序包并与PSS/E等软件建立接口，操作相对复杂，且对编程能力要求高，难以适用于本科期间的实验教学。

由此可见，设计一款操作方便、功能全面的电力系统低频减载虚拟实验系统是十分必要的。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种电力系统低频减载虚拟实验实现方法和系统，本发明通过建立计及低频减载过程的单机等值扩展模型和平均系统频率模型，分别对单机系统和多机系统进行频率动态响应分析，突破了现有实验仿真系统只针对传统电力网络进行仿真的框架。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种电力系统低频减载虚拟实验实现方法，构建计及低频减载过程的单机等值扩展模型和平均系统频率模型，其中：

所述计及低频减载过程的单机等值扩展模型包括发电机转子模块、负荷模块、低频减载动作模块和发电机原动机-调速器模块，

所述发电机转子模块的输出量是频率的变化量，输入量是发电机机械功率和电磁功率的差值；

所述负荷模块的输出量提供给发电机转子模块，输入量是发电机转子模块的输出量；

所述低频减载动作模块的输出量提供给发电机转子模块，输入量是发电机转子模块的输出量；

所述发电机原动机-调速器模块的输出量提供给发电机转子模块，输入量是发电机转子模块的输出量，其输出量和输入量的关系取决于原动机-调速器系统选取的模型；

所述平均系统频率模型包括各发电机的转子模块、各负荷模块、各发电机原动机-调速器系统模块和频率处理模块，所述各发电机的转子模块、各负荷模块和各发电机原动机-调速器系统模块和单机等值扩展模型中的相应模块相同，各模块与相应的发电机和负荷一一对应，频率处理模块是对各台发电机组的频率输出量加权平均，得到统一变化的系统频率响应；