一种基于负荷特性的分类低压减载方法及其系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于负荷特性的分类低压减载方法及其系统，包括下述步骤：1)分析负荷动态响应特性，得到负荷无功随电压变化的Q‑V关系特性曲线；2)以动态马达负荷为基本负荷，按照现行方法制定初始低压减载方案；3)参照Q‑V关系特性曲线确定不同电压水平下负荷的置换系数；4)根据置换系数，提出配置分类低压减载措施切除各类负荷量的方式；5)通过仿真计算校核并确定最终分类低压减载方案。本发明专利技术的技术方案在于弥补现行低压减载措施的不足，降低电网大面积停电的风险。

Classified low voltage load shedding method and system based on load characteristic

The invention relates to a low-voltage load classification based on the characteristics of load reduction method and system, comprising the following steps: 1) analysis of dynamic load response characteristics of Q V curve of relation between load reactive voltage dependent; 2) with dynamic motor load as the basic load, according to the method of setting initial UVLS 3); to determine the coefficient of displacement load under different voltage level according to the Q V relationship curve; 4) according to the coefficient of displacement, the configuration of classification and UVLS measures removal load of all kinds of ways; 5) through the simulation calculation and determine the final classification of low-voltage load shedding scheme. The technical proposal of the invention is to make up for the deficiency of the current low voltage load shedding measure and reduce the risk of large area power failure of the power grid.

【技术实现步骤摘要】
一种基于负荷特性的分类低压减载方法及其系统
本专利技术涉及电力系统稳定控制
，具体涉及一种基于负荷特性的分类低压减载方法及其系统。
技术介绍
我国的大型负荷中心如北京、上海及广东等地区，都存在以下共同点：(1)由于能源、环保及土地资源的制约，中心负荷区电厂越来越少，区外输电比例越来越大。(2)负荷中心的空调负荷所占比例越来越大，而且随天气变化其数量增减剧烈，难以预测。(3)电网中的容性断续调节的并联装置(并联电容补偿装置、滤波器等)数量巨大。(4)随着电力电子技术的广泛应用，很多负荷对电压的灵敏度降低，类似恒定功率性质，不利于电压的恢复。由于负荷中心存在的上述特点，使得一方面其电网缺乏必要的动态无功功率支撑，另一方面对动态无功的需求又大量增加；因此，一旦受到干扰，系统很容易出现无功不足，从而引起电压稳定问题。低压减载是解决电压稳定问题的一项基本且有效的控制措施。由于负荷动态响应特性是电力系统电压稳定中的一个关键因素，不同类型负荷所激发的电压动态变化过程差异较大，可能会决定是否发生电压崩溃，因此，与低频减载方案不同，在制定低压减载方案时，需要考虑负荷特性的影响。然而，各电网在实际制定低压减载方案时，仍然采用类似于低频减载配置的方法和模式，整定参数只包括切负荷电压起动值、地点、切负荷量、动作时间等，而不考虑负荷特性的影响，其原因如下：(1)负荷元件本身具有不确定性和时变性；(2)各类负荷元件动态特性的差异使受电侧综合负荷特性也具有不确定性和时变性；(3)电网侧要求的低压减载方案很难落实到配电网末端的用户侧；(4)低压减载方案需要通过动态仿真来验证方案及参数的有效性，虽然在电压稳定研究中已普遍认识到分类低压减载方案的重要性和必要性，但由于仿真程序开发的延时性，使得目前的研究大多仍只限于某种综合负荷模型特性的影响。
技术实现思路
为解决上述现有技术中的不足，本专利技术的目的是提供一种基于负荷特性的分类低压减载方法及其系统，在传统低压减载方法要求的研究内容基础上，提出还需要研究不同负荷特性对低压减载方案的影响以及各类负荷切负荷量的置换与协调等问题，在此基础上，提出了基于负荷特性的分类低压减载措施的配置方法和步骤。本专利技术的目的在于弥补现行低压减载措施的不足，降低电网大面积停电的风险。本专利技术的目的是采用下述技术方案实现的：本专利技术提供一种基于负荷特性的分类低压减载方法，其改进之处在于，所述减载方法包括下述步骤：1)分析负荷动态响应特性，得到负荷无功随电压变化的Q-V关系特性曲线；2)以动态马达负荷为基本负荷，制定初始低压减载方案；3)参照Q-V关系特性曲线确定不同电压水平下负荷的置换系数λ；4)根据置换系数，提出配置分类低压减载措施切除各类负荷量的方式；5)通过仿真计算校核并确定最终分类低压减载方案。进一步地，所述步骤1)中，根据数学表达关系式或者通过仿真计算，分别得到各类负荷元件的有功功率随频率变化及无功功率随电压变化仿真计算曲线，即Q-V关系特性曲线；无论静态负荷或者动态负荷，其有功功率随频率变化均呈近似的线性关系，低频切除相同数量的不同特性负荷后，达到稳态后的系统频率、电压及有功功率无大差异。进一步地，所述步骤2)中，针对实际电力系统，采用低压减载措施配置原则和方法，制定低压减载配置方案，低压减载配置方案所切除的负荷均为动态马达负荷；低压减载配置方案的重要指标包括：启动电压、延迟时间、切除轮数和切除量，具体实施时的配置流程如下：ⅰ确定存在电压稳定问题的区域：所述区域由全网暂态、中长期电压稳定仿真结果分析得到；ⅱ确定配置区域中的可切负荷总量：根据配置区域的负荷水平、负荷构成和不同负荷的重要性综合确定每一轮可切的负荷量以及可切负荷的总量；ⅲ确定低压减载动作后的电压恢复目标值：电压恢复目标值是评价低压减载方案合理性的重要指标，给出了电压恢复目标值后，低压减截措施中大量参数的确定，都围绕电压恢复目标值进行；ⅳ确定低压减载初步配置方案：比较常用的低压减载配置算法有PV曲线法和QV曲线法，也可根据现有经验采用仿真计算结果确定初步的低压减载配置方案；ⅴ对初步配置方案的适应性进行检验，形成最终方案：采用仿真程序对初步配置方案的适应性进行分析，同时考虑暂态电压稳定性、中长期电压稳定性对于低压减载措施的要求。现在的低压减载配置区域基本是依靠仿真计算结果确定的，所设定的量值也是根据实际情况和仿真结果提出的，实际上并无一个统一的规定、方法和定值。进一步地，所述步骤3)中，以动态马达的切负荷量为基值，将其它类型负荷需要的切负荷量与动态马达负荷切除量的比值定义为此类负荷的置换系数λ；设需要低压切除的负荷在扰动发生前动态马达负荷的有功功率、无功功率及负荷功率因数分别为Pm0、Qm0和cosθm0，恒阻抗负荷分别为Pz0、Qz0和cosθz0；发生扰动后，当系统电压降低到V时，利用Q-V曲线测得动态马达负荷需要吸收无功功率为Qm，恒阻抗负荷需要吸收无功功率为Qz；定义恒阻抗负荷置换系数λz如下：则在电压水平为V的低压减载轮次时，与切除动态负荷量Pm0效果相当时，需要切除的恒阻抗负荷有功功率Pz0如下：其中：θm0为马达负荷的负荷功率因数角度；θz0为恒阻抗负荷功率因数角度。进一步地，所述步骤4)中，配置分类低压减载措施切除各类负荷量的方式包括：①以动态马达负荷无功最大值时的置换系数确定需要切除其它类型负荷的负荷总量，根据每一轮次切负荷的比例要求分配每一轮切除的负荷量；②在Q-V关系特性曲线中，分别测量及计算各低压减载轮次所对应的电压水平下，各类负荷与动态马达负荷间的置换系数，然后根据实际电网中各类负荷所占比例或者对于低压减载装置所切负荷特性的要求，将步骤2)中每轮次所切动态负荷量中的一部分置换为其它类型的负荷。进一步地，所述步骤5)中，通过仿真计算，分析各轮次及总共切除各类负荷占比是否超出实际系统可供切除的负荷量，如果超出，则需要重新分配各类负荷的切负荷量；如果所有轮次总的切负荷量超出可切除负荷量的限值，则需要研究与低压减载措施配合的其它稳定控制措施，或者对于电网运行、建设工作提出建议。本专利技术还提供一种基于负荷特性的分类低压减载系统，其改进之处在于，所述系统包括：Q-V曲线确定模块：用于分析负荷动态响应特性，得到负荷无功随电压变化的Q-V关系特性曲线；制定模块：用于以动态马达负荷为基本负荷，按照现行方法制定初始低压减载方案；置换系数确定模块：参照Q-V关系特性曲线确定不同电压水平下负荷的置换系数；负荷量切除模块：用于根据置换系数，提出配置分类低压减载措施切除各类负荷量的方式；分类低压减载方案确定模块：用于通过仿真计算校核并确定最终分类低压减载方案。进一步地，所述Q-V曲线确定模块，还用于：根据数学表达关系式或者通过仿真计算，分别得到各类负荷元件的有功功率随频率变化及无功功率随电压变化仿真计算曲线，即Q-V关系特性曲线；无论静态负荷或者动态负荷，其有功功率随频率变化均呈近似的线性关系；低频切除相同数量的不同特性负荷后，达到稳态后的系统频率、电压及有功功率无大差异；负荷特性对于低压减载的切负荷量以及稳定过程及结果有影响。进一步地，所述置换系数确定模块，还用于：以动态马达的切负荷量为基值，将其它类型负荷需要的切负荷量与动态马达负荷切除量的比本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于负荷特性的分类低压减载方法，其特征在于，所述减载方法包括下述步骤：1)分析负荷动态响应特性，得到负荷无功随电压变化的Q‑V关系特性曲线；2)以动态马达负荷为基本负荷，制定初始低压减载方案；3)参照Q‑V关系特性曲线确定不同电压水平下负荷的置换系数λ；4)根据置换系数，提出配置分类低压减载措施切除各类负荷量的方式；5)通过仿真计算校核并确定最终分类低压减载方案。

【技术特征摘要】
1.一种基于负荷特性的分类低压减载方法，其特征在于，所述减载方法包括下述步骤：1)分析负荷动态响应特性，得到负荷无功随电压变化的Q-V关系特性曲线；2)以动态马达负荷为基本负荷，制定初始低压减载方案；3)参照Q-V关系特性曲线确定不同电压水平下负荷的置换系数λ；4)根据置换系数，提出配置分类低压减载措施切除各类负荷量的方式；5)通过仿真计算校核并确定最终分类低压减载方案。2.如权利要求1所述的分类低压减载方法，其特征在于，所述步骤1)中，根据数学表达关系式或者通过仿真计算，分别得到各类负荷元件的有功功率随频率变化及无功功率随电压变化仿真计算曲线，即Q-V关系特性曲线。3.如权利要求1所述的分类低压减载方法，其特征在于，所述步骤2)中，针对实际电力系统，采用低压减载措施配置原则和方法，制定低压减载配置方案，低压减载配置方案所切除的负荷均为动态马达负荷；低压减载配置方案的重要指标包括：启动电压、延迟时间、切除轮数和切除量，实施时的配置流程如下：ⅰ确定存在电压稳定问题的区域：ⅱ确定配置区域中的可切负荷总量：ⅲ确定低压减载动作后的电压恢复目标值：ⅳ确定低压减载初步配置方案：ⅴ对初步配置方案的适应性进行检验，形成最终方案。4.如权利要求1所述的分类低压减载方法，其特征在于，所述步骤3)中，以动态马达的切负荷量为基值，将其它类型负荷需要的切负荷量与动态马达负荷切除量的比值定义为此类负荷的置换系数λ；设需要低压切除的负荷在扰动发生前动态马达负荷的有功功率、无功功率及负荷功率因数分别为Pm0、Qm0和cosθm0，恒阻抗负荷的有功功率、无功功率及负荷功率因数分别为Pz0、Qz0和cosθz0；发生扰动后，当系统电压降低到V时，利用Q-V曲线测得动态马达负荷需要吸收无功功率为Qm，恒阻抗负荷需要吸收无功功率为Qz；定义恒阻抗负荷置换系数λz如下：则在电压水平为V的低压减载轮次时，与切除动态负荷量Pm0效果相当时，需要切除的恒阻抗负荷有功功率Pz0如下：其中：θm0为马达负荷的负荷功率因数角度；θz0为恒阻抗负荷功率因数角度。5.如权利要求1所述的分类低压减载方法，其特征在于，所述步骤4)中，配置分类低压减载措施切除各类负荷量的方式包括：①以动态马达负荷无功最大值时的置换系数确定需要切除其它类型负荷的负荷总量，根据每一轮次切负荷的比例要求分配每一轮切除的负荷量；②在Q-V关系特性曲线中，分别测量及计算各低压减载轮次所对应的电压水平下，各类负荷与动态马达负荷间的置换系数，然后根据实际电网中各类负荷所占比例或者对于低压减载装置所切负荷特性的要求，将步骤2)中每轮次所切动态负荷量中的一部分置换为其它类型的负荷。6.如权利要求1所述的分类低压减载方法，其特征在于，所述步骤5)中，通过仿真计算，分析各轮次及总共切除各类负荷占比是否超出实际系统可供切除的负荷量...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴丽华，董昱，陈湘，唐茂林，王青，余锐，李再华，刘柏私，唐晓骏，汤凡，吉平，张宇栋，张志强，谢岩，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，国家电网公司西南分部，
类型：发明
国别省市：北京,11