水电为主电网异步互联后调速器参数调整方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了水电为主电网异步互联后调速器参数调整方法及系统，对全网进行分析并获得小干扰状态和大干扰状态；所述小干扰状态为阻尼水平最低的状态；所述大干扰状态为故障后振幅最大、阻尼水平最低的故障状态；根据负阻尼效应贡献情况对水电机组进行排序；优先对负阻尼效应贡献大或/和稳定的机组调整参数；将优化参数后的电网依次在小干扰状态和大干扰状态下运行并根据运行结果调整参数至电网在小干扰状态和大干扰状态下满足阻尼指标要求。本发明专利技术水电为主电网异步互联后调速器参数调整方法及系统，给出了针对水电为主电网制定调速器参数优化调整方案的一般流程，为电网分析人员通过调整水电机组调速器参数预防超低频振荡提供了技术手段。

【技术实现步骤摘要】
水电为主电网异步互联后调速器参数调整方法及系统
本专利技术涉及电力系统安全稳定控制
，具体涉及水电为主电网异步互联后调速器参数调整方法及系统。
技术介绍
随着直流输电特别是柔性直流输电技术的发展，电网互联结构开始由同步联网向异步联网转变。2016年，云南电网已经在国内率先实现省级电网由同步联网转为异步联网，包含川、渝、藏的西南电网也计划于2018年实现与华中-华北主网异步互联。在省级或区域电网由同步转异步联网之前，需要针对异步联网后电网可能面临的风险制定一系列的应对策略。对于水电为主的电网，由于水电机组的“水锤效应”及调速系统的固有负阻尼特性，在由同步转异步联网后，面临的突出风险之一是超低频振荡。云南电网在异步联网的系统试验中已经发生了超低频振荡事故。事实上，近年来，在水电送出孤岛系统或水电高占比电力系统中已陆续出现多起超低频振荡现象，引发调速系统周期性频繁动作，系统频率、功率等均出现大幅度低频率振荡，严重威胁电网安全稳定运行。因此，当水电为主电网由同步转异步联网时，需要针对系统存在的超低频振荡风险制定预防控制措施。超低频振荡与水轮机调速系统一次调频性能及引水系统的“水锤效应”强相关，目前同步互联电网要求的一次调频快速调节使得水轮机调速器在超低频段产生负阻尼效应。火电机组不存在“水锤效应”，通常在超低频段提供正阻尼。当电网内水电占比高于火电机组，或在某些运行方式下水电出力占比高，导致水电机组负阻尼效应占主导地位时，系统在超低频段会出现小扰动不稳定，故障下易激发超低频振荡。在制定超低频振荡的预防控制策略时，通常有以下三种途径：1)从增加系统正阻尼水平出发，调整运行方式，增加火电开机容量，其优点是不影响电网调频能力，但是增开火电不利于水电清洁能源的消纳，在当前节能减排形势及水电等清洁能源大量富余的情况下，可行性较低；2)从采用直流调制增加系统正阻尼出发，采用直流附加控制措施，其优点是不影响甚至强化了电网调频能力，但由于直流数量较少，控制措施集中于部分直流，当直流检修或故障停运等情况将大大弱化超低频振荡抑制效果，此外为避免直流频繁动作影响其自身安全稳定运行，通常需设置控制死区，导致在死区内依然存在超低频振荡风险；3)从减小水电机组提供的负阻尼出发，优化水电机组调速系统参数，使其提供的负阻尼减少甚至提供正阻尼，从而避免超低频振荡发生，其优点是水电机组的“水锤效应”是导致超低频振荡的源头，从源头治理超低频振荡，对运行方式的适应较好，且不影响水电消纳，但以抑制超低频振荡为目标优化得到的调速器参数通常会降低水电调节速度，影响调频能力，需在抑制超低频振荡和维持调频能力间取得平衡。此外，对于水电为主的区域或省级电网，网内水电机组数量、类型众多，不可能也不必要对所有水电机组调速器参数进行优化调整，而目前并没有系统性的方法用于指导水电机组调速器参数优化范围并制定最优控制策略。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是目前并没有系统性的方法用于指导水电机组调速器参数优化范围并制定最优控制策略，目的在于提供水电为主电网异步互联后调速器参数调整方法及系统，解决上述问题。本专利技术通过下述技术方案实现：水电为主电网异步互联后调速器参数调整方法，包括以下步骤：S1：根据负阻尼效应贡献情况对水电机组进行排序；S2：优先对负阻尼效应贡献大或/和稳定的机组调整参数；S3：对全网进行分析并获得小干扰状态和大干扰状态；所述小干扰状态为阻尼水平最低的状态；所述大干扰状态为故障后振幅最大、阻尼水平最低的故障状态；将在步骤S2中优化参数后的电网依次在小干扰状态和大干扰状态下运行并根据运行结果调整参数至电网在小干扰状态和大干扰状态下满足阻尼指标要求；S4：完成步骤S3参数调整后，对电网在所有典型运行方式下进行全部故障扫描，将通过扫描的参数调整方案作为最终调整方案。现有技术中，并没有系统性的方法用于指导水电机组调速器参数优化范围并制定最优控制策略。本专利技术应用时，本专利技术相当于通过建模仿真对整个系统进行参数调整，所以需要先期完成数据准备和建模，数据准备和建模流程如下：收集全网水电机组原动机信息及相关参数，包括机组容量S、水轮机类型、水锤效应时间常数TW；收集各水电机组调速器模型及参数。根据电网方式数据搭建对象电网仿真模型，模型中发电机建模需要考虑调速、励磁以及PSS，其中调速器宜采用实测模型，若水电机组调速器模型和参数未实测，可套用同类型，同容量和水锤效应时间常数相同或相近的机组调速器模型和参数。负荷模型应考虑负荷频率因子，包括有功频率因子和无功频率因子。根据丰水期负荷水平的不同，调整若干典型运行方式。在潮流调整时，尽量多开水电机组，火电按照系统运行方式要求的最小开机方式考虑，新能源机组不开或尽量少开，各发电机不考虑旋转备用。步骤S3相当于是对全网进行的一种超低频振荡风险评估，为了保障调整后的参数在各种状况下都具备足够的通用性，并降低各种状况下的风险，本专利技术评估出小干扰状态和大干扰状态，这里的小干扰状态实际为小干扰分析得到的负阻尼最恶劣的状态，这里的大干扰状态实际为在大干扰故障状态下负阻尼最恶劣、振幅最大的故障形态。评估出小干扰状态和大干扰状态可以为后续的参数调整结果评估提供基础模型。步骤S1根据负阻尼效应贡献情况对水电机组进行排序，这种排序结果可以看出各个水电机组对负阻尼效应的贡献情况，通过步骤S2对贡献大的水电机组进行优先调节，可以在对电网影响最小的情况下，实现满足阻尼指标。步骤S3中由于是依次在小干扰状态和大干扰状态下对参数进行仿真校核，并对数据进行调整直至同时满足在小干扰状态和大干扰状态下的阻尼指标要求，使得本申请自身具有极好的适应性和抗风险能力。步骤S4对所建立的所有典型运行方式进行故障扫描，至少包括N-1故障，同塔双回线路N-2故障以及典型直流故障等，判断故障后阻尼水平是否满足所设定的阻尼优化目标。本专利技术通过设置上述步骤，给出了针对水电为主电网制定调速器参数优化调整方案的一般流程，为电网分析人员通过调整水电机组调速器参数预防超低频振荡提供了技术手段，同时具有极好的适用性和抗风险能力。进一步的，步骤S3包括以下子步骤：S31：将水电调速器禁止由联网模式转为孤网模式后，对各典型运行方式进行小干扰分析，得到频率低于0.1Hz的超低频振荡模式的振荡频率和阻尼，阻尼水平最低的方式为小干扰状态；S32：采用故障集对小干扰状态进行全网故障扫描，得到故障后振幅最大、阻尼水平最低的故障形态作为大干扰状态。本专利技术应用时，若调速器有孤网模式，则将联网转孤网模式的延时设置为大于仿真时长，即禁止调速器由联网模式转为孤网模式，然后进行小干扰分析和大干扰分析，获得小干扰状态和大干扰状态，其中阻尼水平可以通过Prony等信号处理方法辨识故障后的仿真曲线得到。进一步的，步骤S32中所述全网故障扫描包括对N-1故障，同塔双回线路N-2故障以及典型直流故障的扫描。进一步的，步骤S1中所述排序采用以下一种或多种方法进行：根据水电机组额定容量按照由大到小对机组进行排序；根据水电机组转动惯量按照由大到小对机组依次进行排序；对丰水期大负荷方式进行小干扰分析，得到各机组参与超低频振荡模式的参与因子或相关因子，根据参与因子或相关因子的大小按照由大到小的方式对机组进行排序；根据各水电机组本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.水电为主电网异步互联后调速器参数调整方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：根据负阻尼效应贡献情况对水电机组进行排序；S2：优先对负阻尼效应贡献大或/和稳定的机组调整参数；S3：对全网进行分析并获得小干扰状态和大干扰状态；所述小干扰状态为阻尼水平最低的状态；所述大干扰状态为故障后振幅最大、阻尼水平最低的故障状态；将在步骤S2中优化参数后的电网依次在小干扰状态和大干扰状态下运行并根据运行结果调整参数至电网在小干扰状态和大干扰状态下满足阻尼指标要求；S4：完成步骤S3参数调整后，对电网在所有典型运行方式下进行全部故障扫描，将通过扫描的参数调整方案作为最终调整方案。

【技术特征摘要】
1.水电为主电网异步互联后调速器参数调整方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：根据负阻尼效应贡献情况对水电机组进行排序；S2：优先对负阻尼效应贡献大或/和稳定的机组调整参数；S3：对全网进行分析并获得小干扰状态和大干扰状态；所述小干扰状态为阻尼水平最低的状态；所述大干扰状态为故障后振幅最大、阻尼水平最低的故障状态；将在步骤S2中优化参数后的电网依次在小干扰状态和大干扰状态下运行并根据运行结果调整参数至电网在小干扰状态和大干扰状态下满足阻尼指标要求；S4：完成步骤S3参数调整后，对电网在所有典型运行方式下进行全部故障扫描，将通过扫描的参数调整方案作为最终调整方案。2.根据权利要求1所述的水电为主电网异步互联后调速器参数调整方法，其特征在于，步骤S3包括以下子步骤：S31：将水电调速器禁止由联网模式转为孤网模式后，对各典型运行方式进行小干扰分析，得到频率低于0.1Hz的超低频振荡模式的振荡频率和阻尼，阻尼水平最低的方式为小干扰状态；S32：采用故障集对小干扰状态进行全网故障扫描，得到故障后振幅最大、阻尼水平最低的故障形态作为大干扰状态。3.根据权利要求2所述的水电为主电网异步互联后调速器参数调整方法，其特征在于，步骤S32中所述全网故障扫描包括对N-1故障，同塔双回线路N-2故障以及典型直流故障的扫描。4.根据权利要求1所述的水电为主电网异步互联后调速器参数调整方法，其特征在于，步骤S1中所述排序采用以下一种或多种方法进行：根据水电机组额定容量按照由大到小对机组进行排序；根据水电机组转动惯量按照由大到小对机组依次进行排序；对丰水期大负荷方式进行小干扰分析，得到各机组参与超低频振荡模式的参与因子或相关因子，根据参与因子或相关因子的大小按照由大到小的方式对机组进行排序；根据各水电机组参与超低频振荡模式的相关系数按照有大到小的方式对机组进行排序。5.根据权利要求1所述的水电为主电网异步互联后调速器参数调整方法，其特征在于，步骤S1中在排序时对每个电站仅计该电站排名最靠前的机组。6.根据权利要求1所述的水电...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈刚，韩晓言，王官宏，张华，汤凡，李文锋，常晓青，艾东平，王彪，刘畅，张宇栋，王亮，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司电力科学研究院，中国电力科学研究院有限公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51