电力系统安全岛的构建方法、控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开电力系统安全岛的构建方法，包括如下步骤：将额定容量相近、电气位置接近的机组与负荷绑定，形成一个安全岛，明确安全岛对外联络断面；电力系统发生故障时，按照故障发生地点，分别执行安全岛内部故障控制策略和安全岛外部故障控制策略；电力系统频率或者电压异常时，执行安全岛解列策略，将所述安全岛从电力系统中解列出来，防止电力系统全停；多个安全岛通过设置不同的频率、电压和延时定值，实现依序解列。本发明专利技术提出的电力系统安全岛的构建方法、控制系统及控制方法，可在不增加自备电网一次设备投入的前提下，保证不发生自备电网全停事故，为事故后快速恢复保留电源，对自备电网具有非常显著的经济意义和实用价值。

Construction method, control system and control method of power system safety island

The invention discloses the construction method of power system safety island, which includes the following steps: bind the units with similar rated capacity and electrical location to the load to form a safety island, and define the external connection section of the safety island; when the power system fails, the internal fault control of the safety island is carried out according to the location of the fault, respectively. Control strategy and external fault control strategy of security island; when the frequency or voltage of power system is abnormal, the security island is decoupled from the power system to prevent the power system from shutdown; multiple security islands are decoupled in sequence by setting different frequency, voltage and delay fixed values. The construction method, control system and control method of the power system safety island proposed by the invention can ensure that no outage accident of the self-owned power grid occurs without increasing the input of primary equipment of the self-owned power grid, and reserve power for quick recovery after the accident, which has very significant economic significance and practical value for the self-owned power grid.

【技术实现步骤摘要】
电力系统安全岛的构建方法、控制系统及控制方法
本专利技术涉及电力系统安全岛的构建方法、控制系统及控制方法，属于电力系统自动化控制

技术介绍
“大机大负荷小网”型电力系统是近年来我国一些厂矿企业在发展过程中出现的一种大机组、大负荷、小系统的自备电网结构，一般为冶金、炼化等高耗能企业的自备电网。相对于大型电力系统，“大机大负荷小网”型企业自备电网具有电网容量较小，结构比较薄弱，与大电网较弱联系或无联系，电网存在孤网运行的概率比较大，自备电网内安装有单机容量较大的机组和单组容量较大的负荷(相对自备电网容量而言)，该电力系统存在稳定性差、系统抗扰动能力较差等特点。在各种故障情况下，该电力系统的频率容易大幅波动，甚至导致大面积停电，造成严重损失。为了实现自备电网全停后的快速黑启动，需要花费巨资配置黑启动电源，一方面购置大容量的柴油机，另一方面通过改造火电机组实现快速甩负荷带厂用电功能。上述手段增加了企业的经济负担和运维负担，而且黑启动电源长期不用，疏于维护，到真正需要使用时，黑启动成功率很低。因此如果能够研究出一种电力系统安全岛的构建方法、控制系统及控制方法，在不增加自备电网一次设备投入的前提下，保证不发生电网全停事故，为事故后快速恢复保留电源，对自备电网具有非常显著的经济意义和实用价值。术语说明：发电机组发出的电力功率称为出力，所谓发电机组出力就是单位时间内的电能。
技术实现思路
本专利技术的目的是：针对自备电网系统稳定性差、抗扰动能力差的特点，如何解决故障情况下，自备电网系统频率易发生大幅波动，甚至导致大面积停电的技术问题，并为事故后快速恢复保留电源。本专利技术采用如下技术方案：电力系统安全岛的构建方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤SS1：将额定容量相近、电气位置接近的机组与负荷绑定，形成一个安全岛，明确安全岛对外联络断面；步骤SS2：电力系统发生故障时，按照故障发生地点，分别执行安全岛内部故障控制策略和安全岛外部故障控制策略；步骤SS3：电力系统频率或者电压异常时，执行安全岛解列策略，将所述安全岛从电力系统中解列出来，防止电力系统全停；多个安全岛通过设置不同的频率、电压和延时定值，实现依序解列。作为一种较佳的实施例，所述步骤SS1中的所述明确安全岛对外联络断面具体包括：正常运行情况下，控制所述安全岛内的机组出力与负荷水平相当，即保持所述安全岛对外联络断面接近零潮流。作为一种较佳的实施例，所述步骤SS2中的所述安全岛内部故障控制策略具体包括如下步骤：步骤SS21：某安全岛内部机组跳闸后，若该安全岛内部负荷大小PL|与损失机组出力PG的偏差在容许范围Pset内，即|PG-PL|<Pset，则只切除本安全岛内部相应容量的负荷；否则，在整个电力系统内组织优选切除负荷，其中，组织优选切除负荷的电力系统包含本安全岛，不包含其它安全岛；步骤SS22：某安全岛内部负荷跳闸后，若该安全岛内部机组出力与损失负荷大小的偏差在容许范围Pset内，则只切除本安全岛内部相应容量的机组；否则，在整个电力系统内组织优选切除机组，其中，组织优选切除机组的电力系统包含本安全岛，不包含其它安全岛。作为一种较佳的实施例，所述步骤SS2中的所述安全岛外部故障控制策略具体包括：安全岛外部机组或负荷跳闸后，各安全岛内部的负荷和机组不参与稳定控制，即仅在安全岛外部组织优选切除负荷或切除机组。作为一种较佳的实施例，所述步骤SS3中的所述电力系统频率异常时，执行安全岛解列策略具体包括如下步骤：当电力系统频率f>fhset或电力系统频率f<flset，且安全岛内部机组出力与负荷大小的偏差在容许范围Pset内，延时时间t>容许时间范围tset，跳开安全岛对外联络断面，将安全岛从电力系统中解列出来，防止电力系统全停；其中，flset大于低频切除负荷第一轮的定值，fhset小于高频切除机组第一轮的定值。作为一种较佳的实施例，所述步骤SS3中的所述电力系统电压异常时，执行安全岛解列策略具体包括如下步骤：当安全岛内电压U>Uhset或U<Ulset，且安全岛内部机组出力与负荷大小的偏差在容许范围Pset内，延时时间t>容许时间范围tset，跳开安全岛对外联络断面，将安全岛从电力系统中解列出来，防止电力系统全停，Ulset大于低压切除负荷第一轮的定值，Uhset小于高频切除机组第一轮的定值。本专利技术还提出电力系统安全岛的控制系统，其特征在于，包括安全岛内控制装置、安全岛外控制装置、通信接口装置，所述安全岛内控制装置通过所述通信接口装置与所述安全岛外控制装置通信连接。本专利技术还提出电力系统安全岛的控制系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：在安全岛内配置安全岛内控制装置和安全岛外控制装置，所述安全岛内控制装置采集安全岛内的机组功率、负荷功率、安全岛对外联络断面潮流，所述安全岛内控制装置采集母线电压和功率，所述安全岛外控制装置采集安全岛外电力系统的机组功率、负荷功率；当安全岛对外联络断面送出潮流越出死区时，所述安全岛内控制装置发出指令至机组，下调安全岛内机组出力；当安全岛对外联络断面受入潮流越出死区时，所述安全岛内控制装置发出指令至机组，上调安全岛内机组出力，直到安全岛对外联络断面潮流在死区范围内；其中，死区值的设置根据具体电网整定；步骤S2：当所述安全岛内控制装置判出机组或负荷跳闸时，按照安全岛内部故障控制策略进行控制，具体包括如下步骤：步骤S21：某安全岛内部机组跳闸后，若该安全岛内部负荷大小PL|与损失机组出力PG的偏差在容许范围Pset内，即|PG-PL|<Pset，则只切除本安全岛内部相应容量的负荷；否则，在整个电力系统内组织优选切除负荷，其中，组织优选切除负荷的电力系统包含本安全岛，不包含其它安全岛；步骤S22：某安全岛内部负荷跳闸后，若该安全岛内部机组出力与损失负荷大小的偏差在容许范围Pset内，则只切除本安全岛内部相应容量的机组；否则，在整个电力系统内组织优选切除机组，其中，组织优选切除机组的电力系统包含本安全岛，不包含其它安全岛；步骤S3：当安全岛外控制装置判出机组或负荷跳闸时，按照安全岛外部故障控制策略进行控制，具体包括：安全岛外部机组或负荷跳闸后，各安全岛内部的负荷和机组不参与稳定控制，即仅在安全岛外部组织优选切除负荷或切除机组；且安全岛内控制装置闭锁，不接受任何切除负荷或机组的命令；步骤S4：当安全岛内控制装置判出电力系统频率异常，并满足电力系统频率异常，执行安全岛解列策略的判据时，即当电力系统频率f>fhset或电力系统频率f<flset，且安全岛内部机组出力与负荷大小的偏差在容许范围Pset内，延时时间t>容许时间范围tset，跳开安全岛对外联络断面，将安全岛从电力系统中解列出来，防止电力系统全停；其中，flset大于低频切除负荷第一轮的定值，fhset小于高频切除机组第一轮的定值，则安全岛内控制装置出口跳开该安全岛对外联络断面全部开关；当安全岛内控制装置判出电力系统电压异常，并满足电力系统电压异常，执行安全岛解列策略的判据时，即当安全岛内电压U>Uhset或U&本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.电力系统安全岛的构建方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤SS1：将额定容量相近、电气位置接近的机组与负荷绑定，形成一个安全岛，明确安全岛对外联络断面；步骤SS2：电力系统发生故障时，按照故障发生地点，分别执行安全岛内部故障控制策略和安全岛外部故障控制策略；步骤SS3：电力系统频率或者电压异常时，执行安全岛解列策略，将所述安全岛从电力系统中解列出来，防止电力系统全停；多个安全岛通过设置不同的频率、电压和延时定值，实现依序解列。

【技术特征摘要】
1.电力系统安全岛的构建方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤SS1：将额定容量相近、电气位置接近的机组与负荷绑定，形成一个安全岛，明确安全岛对外联络断面；步骤SS2：电力系统发生故障时，按照故障发生地点，分别执行安全岛内部故障控制策略和安全岛外部故障控制策略；步骤SS3：电力系统频率或者电压异常时，执行安全岛解列策略，将所述安全岛从电力系统中解列出来，防止电力系统全停；多个安全岛通过设置不同的频率、电压和延时定值，实现依序解列。2.根据权利要求1所述的电力系统安全岛的构建方法，其特征在于，所述步骤SS1中的所述明确安全岛对外联络断面具体包括：正常运行情况下，控制所述安全岛内的机组出力与负荷水平相当，即保持所述安全岛对外联络断面接近零潮流。3.根据权利要求1所述的电力系统安全岛的构建方法，其特征在于，所述步骤SS2中的所述安全岛内部故障控制策略具体包括如下步骤：步骤SS21：某安全岛内部机组跳闸后，若该安全岛内部负荷大小PL|与损失机组出力PG的偏差在容许范围Pset内，即|PG-PL|<Pset，则只切除本安全岛内部相应容量的负荷；否则，在整个电力系统内组织优选切除负荷，其中，组织优选切除负荷的电力系统包含本安全岛，不包含其它安全岛；步骤SS22：某安全岛内部负荷跳闸后，若该安全岛内部机组出力与损失负荷大小的偏差在容许范围Pset内，则只切除本安全岛内部相应容量的机组；否则，在整个电力系统内组织优选切除机组，其中，组织优选切除机组的电力系统包含本安全岛，不包含其它安全岛。4.根据权利要求1所述的电力系统安全岛的构建方法，其特征在于，所述步骤SS2中的所述安全岛外部故障控制策略具体包括：安全岛外部机组或负荷跳闸后，各安全岛内部的负荷和机组不参与稳定控制，即仅在安全岛外部组织优选切除负荷或切除机组。5.根据权利要求1所述的电力系统安全岛的构建方法，其特征在于，所述步骤SS3中的所述电力系统频率异常时，执行安全岛解列策略具体包括如下步骤：当电力系统频率f>fhset或电力系统频率f<flset，且安全岛内部机组出力与负荷大小的偏差在容许范围Pset内，延时时间t>容许时间范围tset，跳开安全岛对外联络断面，将安全岛从电力系统中解列出来，防止电力系统全停；其中，flset大于低频切除负荷第一轮的定值，fhset小于高频切除机组第一轮的定值。6.根据权利要求1所述的电力系统安全岛的构建方法，其特征在于，所述步骤SS3中的所述电力系统电压异常时，执行安全岛解列策略具体包括如下步骤：当安全岛内电压U>Uhset或U<Ulset，且安全岛内部机组出力与负荷大小的偏差在容许范围Pset内，延时时间t>容许时间范围tset，跳开安全岛对外联络断面，将安全岛从电力系统中解列出来，防止电力系统全停，Ulset大于低压切除负荷第一轮的定值，Uhset小于高频切除机组第一轮的定值。7.电力系统安全岛的控制系统，其特征在于，包括安全岛内控制装置、安全岛外控制装置、通信接口装置，所述安全岛内控制装置通过所述通信接口装置与所述安全岛外控制装置通信连接。8.采用权利要求7所述的电力系统安全岛的控制系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：在安全岛内配置安全岛内控制装置和安全岛外控制装置，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏彦辉，董宸，孙丹，方健，陈海荣，
申请(专利权)人：南京国电南自电网自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32