[发明专利]一种考虑水轮机水锤效应的电网频率动态分析方法

说明书

本发明公开了一种考虑水轮机水锤效应的电网频率动态分析方法，解决了大型互联电网全时域仿真速度慢的问题。当水轮机容量比重较高的电网中发生较大的负荷扰动时，水锤效应的存在使得电网中有功功率缺额进一步扩大，导致系统频率偏移量恶化，威胁电网的安全稳定运行，为了快速分析水锤效应对电网动态的影响，本发明基于水轮机调速器延时模型，合理地简化了水轮机‑调速器系统，推导了计及旋转备用和水锤效应的电网频率响应解析解，进一步分析了水锤效应对电网频率的影响。

技术领域

本发明属于电力系统频率分析技术领域，具体涉及一种考虑水轮机水锤效应的电网频率动态分析方法的设计。

背景技术

电力系统频率作为衡量电力系统安全稳定运行的重要指标之一，其动态行为特性随着电网之间的互联而变的更加复杂。我国四川，西藏，云南等地区水电资源丰富，随着大型水电站和抽水蓄能电站的不断建成投运、远距离输电系统的增加以及全国互联电网的逐步形成，与水电站和抽水蓄能电站相关的安全稳定问题日趋复杂。当水电比重较高的电力系统中出现较大功率波动时，水轮机水锤效应的存在会进一步破坏电网中有功功率的不平衡，最终导致电网频率恶化。2016年3月28日，云南异步联网第一次系统性整体试验结果表明水轮机组水锤效应引起云南电网频率的超低频振荡，振荡周期约20s(振荡频率约为0.05Hz)；土耳其电网、哥伦比亚电网也出现过类似问题。因此水锤效应对电网频率的影响需要引起高度的重视。

在大型互联电网中，虽然考虑系统详细模型的全时域仿真能够用来高精度地分析水锤效应对电网电网频率的影响，但是计算量大，仿真速度慢，而水锤效应在扰动负荷发生后会立即产生，因此快速分析水锤效应对电网频率的影响显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是为了能够快速分析水轮机水锤效应对大型互联电网的频率动态的影响，提出了一种考虑水轮机水锤效应的电网频率动态分析方法。

本发明的技术方案为：一种考虑水轮机水锤效应的电网频率动态分析方法，包括以下步骤：

S1、对水轮机调速器进行简化，将水轮机导水叶打开/闭合的动作过程近似为斜坡，构建水轮机斜坡模型。

S2、根据水轮机斜坡模型计算水轮机组单机系统频率响应解析解。

S3、对汽轮机调速器进行简化，将汽轮机汽门打开/闭合的动作过程近似为斜坡，构建汽轮机斜坡模型。

S4、根据汽轮机斜坡模型计算汽轮机组单机系统频率响应解析解。

S5、根据水轮机组单机系统频率响应解析解和汽轮机组单机系统频率响应解析解计算包含水轮机和汽轮机的多机系统频率响应解析解。

本发明的有益效果是：本发明基于水轮机调速器延时模型，合理地简化了水轮机-调速器系统，推导了计及旋转备用和水锤效应的电网频率响应解析解，进一步分析了水锤效应对电网频率的影响。

附图说明

图1所示为本发明实施例提供的一种考虑水轮机水锤效应的电网频率动态分析方法流程图。

图2所示为本发明实施例提供的水轮机调速器模型示意图。

图3所示为本发明实施例提供的水轮机发电机组框图。

图4所示为本发明实施例提供的水轮机导水叶动作过程的延时模型原理图。

图5所示为本发明实施例提供的调速器简化模型示意图。

图6所示为本发明实施例提供的再热汽轮机-调速器模型示意图。

图7所示为本发明实施例提供的再热汽轮机组简化模型示意图。

图8所示为本发明实施例提供的EPRI36节点系统示意图。