[发明专利]一种计及资源动作速度的紧急频率控制方法及系统

说明书

本发明提供一种计及资源动作速度的紧急频率控制方法及系统，包括：确定发生高频故障后需要切除的系统过剩功率；基于预先构建的有功动作速度模型，计算动作时间内通过紧急频率控制资源切除系统过剩功率的最大有效有功动作量；通过比较最大有效有功动作量与系统过剩功率之间的大小，制定计及资源动作速度的紧急高频控制策略，并采用相应策略控制系统频率至目标控制峰值范围内。通过上述方案精确计算高频故障下控制系统频率峰值所需要的资源等效有功切除量，协调多种资源参与系统的紧急频率控制，兼顾不同资源的经济性和动作速度特性，使得整体上系统的紧急频率控制效果达到最好。

技术领域

本发明属于电力系统自动化技术领域，具体涉及一种计及资源动作速度的紧急频率控制方法及系统。

背景技术

随着电力系统的迅速发展，越来越多的资源并入到电网中运行，电网结构及其运行方式日趋复杂。风能资源因其对环境影响小、发电成本低、技术发展快且规模效益显著，已经成为发展最快的可再生能源，并开始大规模的并网运行。高压直流(HVDC)输电技术在快速可控性和大规模、远距离输电等方面有着不可替代的优势，其在电能传输方面得到了快速发展。因此，含风电和直流的电网在我国的电网结构中具有一定的普遍意义。

伴随着电网中资源种类的逐渐增多，系统出现故障的概率也有所提高，如风电波动性的扰动，HVDC闭锁等问题，都会导致系统进入紧急状况。电力系统发生大的故障会导致系统频率发生大幅波动、发电机跳闸以及系统解列等影响系统安全稳定运行的问题，此时，必须采取紧急控制措施来稳定系统频率。同时，在当前电力系统中，可参加紧急频率控制的资源逐渐多样化，如火电机组、风机、HVDC等，但是不同调频资源的调频性能存在差异。

目前关于切机的量、轮次以及地点对系统紧急控制的作用，直流如何参与多回路紧急功率支援，快关汽门对紧急控制的效果等方面的研究比较多，但关于紧急控制资源的动作速度特性设计紧急控制策略以及协调多种资源参与系统的紧急频率控制等问题的研究较少。

发明内容

为了填补上述现有技术的空白，本发明提供一种计及资源动作速度的紧急频率控制方法及系统，依据资源的动作特征精确计算不同资源的等效有功切除量，将系统频率峰值控制在目标阈值以下，从而有效地稳定系统频率。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

一种计及资源动作速度的紧急频率控制方法，包括：

确定发生高频故障后需要切除的系统过剩功率；

基于预先构建的有功动作速度模型，计算动作时间内通过紧急频率控制资源切除系统过剩功率的最大有效有功动作量；

通过比较所述最大有效有功动作量与系统过剩功率之间的大小，制定计及资源动作速度的紧急高频控制策略，并采用相应策略控制系统频率至目标控制峰值范围内。

优选的，所述紧急频率控制资源包括：快关汽门、高压直流输电系统和发电机组。

进一步地，通过下式确定系统发生高频故障后需要切除的系统过剩功率：

式中，P_a(t_m)为系统过剩功率，H为发电机组的惯性时间常数，f₀为系统额定频率，Δf_m为系统频率的偏差值，ΔP_m(t)为一次调频调节的机械功率，P_a(t)为系统过剩功率；D为系统的阻尼系数。

进一步地，基于预先构建的有功动作速度模型，计算动作时间内通过紧急频率控制资源切除的最大有效有功动作量包括：

基于系统频率的偏差值，计算故障发生时刻系统频率达到目标控制峰值的时间；

根据所述故障发生时刻系统频率达到目标控制峰值的时间定义动作时间；