[发明专利]一种电力系统高频切机和低频切负荷改善频率安全性的性能量化评价指标计算方法

摘要

本发明公开了一种电力系统高频切机和低频切负荷改善频率安全性的性能量化评价指标计算方法，属于电力系统及其自动化技术领域。本发明利用各负荷母线与发电机母线等值互导纳模值对网内机组的暂态频率安全参与因子加权求和，考虑切负荷后负荷有功功率减少量与预想解列割集断面有功功率减少量的比值，考虑切机量与预想解列割集断面有功功率减少量的比值，快速计算各机组高频切机和各负荷母线低频切负荷的电力系统频率安全控制性能量化评估指标。本发明能够快速评估电网发生严重故障后出现频率问题后各机组高频切机或各负荷低频切负荷措施的控制性能有效性，从而为电力系统高频切机与低频切负荷频率稳定优化控制提供量化分析与决策支持。

主权项

一种电力系统高频切机和低频切负荷改善频率安全性的性能量化评价指标计算方法，其特征在于，包括如下步骤：1)根据电力系统运行方式及相应的模型与参数，采用时域仿真方法获取预想故障下系统发电机功角、母线电压及系统频率受扰轨迹，所述电力系统运行参数包括系统潮流数据和元件动态模型参数；2)计算各个切负荷母线与其所属网内各个机组的互导纳模值，反映二者之间的电气距离，包括以下步骤：基于潮流计算数据，按公式(1)进行节点网络方程等值简化，计算各个负荷母线与其所属网内各个机组的互导纳模值，模值越大，说明两者间的电气距离越小：I·GI·L=YGGYGLYLGYLLV·GV·L---(1)]]>上述式中，分别为机组机端母线、负荷母线注入电流向量，分别为机组机端母线、负荷母线电压向量，YGG、YLL分别为机组机端母线、负荷母线的等值自导纳子矩阵，YGL为机组机端母线与负荷母线的等值互导纳子矩阵，YLG为负荷母线与机组机端母线的等值互导纳子矩阵，等值互导纳子矩阵YLG中元素ylg的模值|ylg|即为第l个负荷母线与第g个机组的互导纳模值；3)设置暂态频率偏移考核二元表(fcr,Tcr)，其中fcr为二元表中频率偏移门槛值，Tcr为频率偏移fcr允许持续时间，并基于暂态频率偏移考核二元表和预想故障下发电机频率受扰轨迹，利用暂态频率偏移量化评估理论给出系统暂态频率安全裕度ηf.min及各机组的暂态频率安全裕度ηf.g，由此计算各个机组的暂态频率安全参与因子Pf.g，包括以下步骤：3‑1)设置暂态频率偏移考核二元表(fcr,Tcr)，其中fcr为二元表中频率偏移门槛值，Tcr为频率偏移fcr允许持续时间，并基于暂态频率偏移考核二元表和预想故障下发电机频率受扰轨迹，利用暂态频率偏移量化评估理论给出系统暂态频率安全裕度ηf.min及各机组的暂态频率安全裕度ηf.g；3‑2)按式(2)计算各个机组的暂态频率安全参与因子Pf.g：Pf.g=(100-ηf.g)(100-ηf.min)---(2)]]>其中，Pf.g为第g个机组的暂态频率安全参与因子，ηf.g为第g个机组的暂态频率安全裕度，ηf.min为基于暂态频率偏移量化评估理论给出系统暂态频率安全裕度；4)计算切机量与解列割集断面有功功率减少量的比值，计算切负荷后负荷有功功率减少量与解列割集断面有功功率减少量的比值，利用负荷母线与发电机组机端母线的互导纳模值对网内机组的暂态频率安全参与因子加权求和，并计及负荷频率调节系数，被切机组一次频率调节系数、机组有功出力及惯量，综合以上参数，计算电力系统高频切机和低频切负荷频率安全控制性能指标，包括以下步骤：4‑1)按式(3)计算切机量与解列割集断面有功功率减少量的比值：KgD=ΔPgΔPAC---(3)]]>其中，KgD为第g个机组切除后切机量与解列割集断面有功功率减少量的比值，ΔPg为第g个被切机组的切机量，ΔPAC为第g个机组切机前与切机后预想的孤网解列割集断面有功功率的减小值；4‑2)按式(4)计算切负荷后负荷有功功率减少量与解列割集断面有功功率减少量的比值：Kd.l=ΔPlΔPAC---(4)]]>其中，Kd.l为第l个负荷母线切负荷后负荷有功功率减少量与解列割集断面有功功率减少量的比值，ΔPl为第l个负荷母线切负荷前与切负荷后负荷有功功率的差值，ΔPAC为第l个负荷母线切负荷前与切负荷后预想的孤网解列割集断面有功功率的减少值；4‑3)基于式(2)、(3)计算得到的Pf.g、KgD，并计及机组的一次频率调节系数KG.g，机组有功出力Pm.g，机组惯量Mg，按式(5)计算电力系统高频切机的频率安全控制性能量化评价指标：Pg=Pf.g·Pm.gKgD·KG.g·Mg---(5)]]>上述式中，Pg是第g个机组的高频切机的电力系统频率安全控制性能量化评价指标；4‑4)基于式(1)、(2)、(4)计算得到的|ylg|、Pf.g、Kd.l，利用互导纳模值|ylg|对各个机组暂态频率安全参与因子Pf.g加权并求和，并计及负荷有功频率调节系数KLP.l，按式(6)计算电力系统低频切负荷的频率安全控制性能量化评价指标：Pfl=1Kd.lKLP.lΣg=1Ng|y1g|Pf.g---(6)]]>上述式中，Pfl是第l个负荷母线低频切负荷的电力系统频率安全控制性能量化评价指标，Ng是解列后孤网内所有发电机的集合。