一种自适应紧急切机-换相序协同控制方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种自适应紧急切机

【技术实现步骤摘要】
一种自适应紧急切机
‑
换相序协同控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及电力系统稳定控制领域，特别是涉及一种自适应紧急切机
‑
换相序协同控制方法及系统。

技术介绍

[0002]中国电网逐渐发展成为全世界上规模最大、电压等级最高的全国互联大电网，随着可再生能源并网容量的增加，常规电源装机比例大幅减小，送端电网电源结构发生重大变化，系统的稳定性问题更加突出。当系统遭受大扰动而失去功角稳定时，一台机组或几台机组的功角相对于其他机组明显加速，系统失去同步，需及时采取控制措施使其恢复稳定。
[0003]紧急切机是暂态功角稳定控制最常用的方法，切机可以改变被切节点的惯性和动能、重构系统中的功率分布，有效降低系统中的暂态能量，使系统功角恢复稳定。但是切机在使系统功角恢复稳定的同时会由于系统惯量减小而出现稳定裕度下降等负效应。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种自适应紧急切机
‑
换相序协同控制方法及系统，以在有效抑制系统失步的同时保持系统惯量水平。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种自适应紧急切机
‑
换相序协同控制方法，所述方法包括：
[0007]从电力系统的所有机组中按照容量由大到小选取预设比例的机组，并在选取的每台机组出口安装换相序装置；
[0008]在电力系统切除故障后仍不稳定时，计算理论切机量；
[0009]以不切除安装有换相序装置的机组和进行切机的机组总的实际切机量小于或等于理论切机量为前提，从超前机群的机组中按照惯量由小到大选取预设台数的机组进行切机；
[0010]计算切机后的剩余加速能量，并判断所述剩余加速能量是否等于零；
[0011]若所述剩余加速能量不等于零，则返回步骤“以不切除安装有换相序装置的机组和进行切机的机组总的实际切机量小于或等于理论切机量为前提，从超前机群的机组中按照惯量由小到大选取预设台数的机组进行切机”，直至超前机群中所有未安装换相序装置的机组全部切除，切机操作结束；
[0012]当切机操作结束后的剩余加速能量仍不等于零时，进行以下换相序操作：
[0013]将超前机群中安装的所有换相序装置参与换相序，并计算换相序后的功角特性曲线图中增加的加速面积和减速面积；
[0014]若加速面积大于或等于减速面积，则闭锁参与换相序的换相序装置；
[0015]若加速面积小于减速面积，则判断减速面积与加速面积的差值是否大于或等于切机操作结束后的剩余加速能量，获得判断结果；
[0016]若所述判断结果表示否，则返回步骤“将超前机群中安装的所有换相序装置参与
换相序，并计算换相序后的功角特性曲线图中增加的加速面积和减速面积”；
[0017]若所述判断结果表示是，则电力系统会稳定在新的平衡点。
[0018]可选的，所述计算理论切机量，具体包括：
[0019]构建全系统修正暂态能量表达式为其中，E
co
为全系统修正暂态能量，E
k_co
为修正暂态动能，E
p_co
为修正暂态势能，M为发电机惯性时间常数，ω为转子角速度和同步速的偏差，δ
f
为系统故障开始时刻，δ
e
为系统故障清除时刻，P
m
为机械功率，P
e
为电磁功率；
[0020]根据全系统修正暂态能量表达式，确定电力系统的加速能量表达式为其中，E
acc
为加速能量，δ0为稳态时的功角，δ
c
为t
c
时刻的功角，ω
c
为t
c
时刻的转速差；
[0021]根据加速能量表达式，确定切机时刻使系统恢复稳定所需的理论切机量计算公式为其中，δ
k
为切机时刻的功角，δ
′
max
为切机时刻所在振荡周期内功角所能达到的最大值，ΔP
m
为理论切机量；
[0022]根据故障切除后待控制系统的状态参量，利用理论切机量计算公式，确定理论切机量。
[0023]可选的，所述计算切机后的剩余加速能量，具体包括：
[0024]根据进行切机的机组总的实际切机量，利用公式计算切机后的剩余加速能量；
[0025]其中，P
acc
为切机后的剩余加速能量，ω
k
为切机时刻的转速差，P
j
为第j个进行切机的机组的实际切机量。
[0026]可选的，所述计算换相序后的功角特性曲线图中增加的加速面积和减速面积，具体包括：
[0027]利用公式计算换相序后的功角特性曲线图中增加的加速面积；其中，S
A
为加速面积，δ
q
为开始进行换相序时的攻角，δ
′
s
为180
°
减去切机后的平衡功角所得到的功角，P
′
T
为系统切机后的机械功率，P
III
为故障未切除时的功率特性曲线，P
IIIm
(δ)代表第m台机组的故障未切除时的功率特性曲线，H
m
为第m台机组的惯性时间常数；
[0028]利用公式计算换相序后的功角特性曲线图中增加的减速面积；其中，S
B
为减速面积，δ
s
为切机后的平衡功角。
[0029]一种自适应紧急切机
‑
换相序协同控制系统，所述系统包括：
[0030]安装模块，用于从电力系统的所有机组中按照容量由大到小选取预设比例的机组，并在选取的每台机组出口安装换相序装置；
[0031]理论切机量计算模块，用于在电力系统切除故障后仍不稳定时，计算理论切机量；
[0032]切机模块，用于以不切除安装有换相序装置的机组和进行切机的机组总的实际切机量小于或等于理论切机量为前提，从超前机群的机组中按照惯量由小到大选取预设台数的机组进行切机；
[0033]剩余加速能量计算模块，用于计算切机后的剩余加速能量，并判断所述剩余加速能量是否等于零；
[0034]循环模块，用于若所述剩余加速能量不等于零，则返回步骤“以不切除安装有换相序装置的机组和进行切机的机组总的实际切机量小于或等于理论切机量为前提，从超前机群的机组中按照惯量由小到大选取预设台数的机组进行切机”，直至超前机群中所有未安装换相序装置的机组全部切除，切机操作结束；
[0035]换相序操作模块，用于当切机操作结束后的剩余加速能量仍不等于零时，进行以下换相序操作：
[0036]面积计算模块，用于将超前机群中安装的所有换相序装置参与换相序，并计算换相序后的功角特性曲线图中增加的加速面积和减速面积；
[0037]闭锁模块，用于若加速面积大于或等于减速面积，则闭锁参与换相序的换相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自适应紧急切机
‑
换相序协同控制方法，其特征在于，所述方法包括：从电力系统的所有机组中按照容量由大到小选取预设比例的机组，并在选取的每台机组出口安装换相序装置；在电力系统切除故障后仍不稳定时，计算理论切机量；以不切除安装有换相序装置的机组和进行切机的机组总的实际切机量小于或等于理论切机量为前提，从超前机群的机组中按照惯量由小到大选取预设台数的机组进行切机；计算切机后的剩余加速能量，并判断所述剩余加速能量是否等于零；若所述剩余加速能量不等于零，则返回步骤“以不切除安装有换相序装置的机组和进行切机的机组总的实际切机量小于或等于理论切机量为前提，从超前机群的机组中按照惯量由小到大选取预设台数的机组进行切机”，直至超前机群中所有未安装换相序装置的机组全部切除，切机操作结束；当切机操作结束后的剩余加速能量仍不等于零时，进行以下换相序操作：将超前机群中安装的所有换相序装置参与换相序，并计算换相序后的功角特性曲线图中增加的加速面积和减速面积；若加速面积大于或等于减速面积，则闭锁参与换相序的换相序装置；若加速面积小于减速面积，则判断减速面积与加速面积的差值是否大于或等于切机操作结束后的剩余加速能量，获得判断结果；若所述判断结果表示否，则返回步骤“将超前机群中安装的所有换相序装置参与换相序，并计算换相序后的功角特性曲线图中增加的加速面积和减速面积”；若所述判断结果表示是，则电力系统会稳定在新的平衡点。2.根据权利要求1所述的自适应紧急切机
‑
换相序协同控制方法，其特征在于，所述计算理论切机量，具体包括：构建全系统修正暂态能量表达式为其中，E
co
为全系统修正暂态能量，E
k_co
为修正暂态动能，E
p_co
为修正暂态势能，M为发电机惯性时间常数，ω为转子角速度和同步速的偏差，δ
f
为系统故障开始时刻，δ
e
为系统故障清除时刻，P
m
为机械功率，P
e
为电磁功率；根据全系统修正暂态能量表达式，确定电力系统的加速能量表达式为其中，E
acc
为加速能量，δ0为稳态时的功角，δ
c
为t
c
时刻的功角，ω
c
为t
c
时刻的转速差；根据加速能量表达式，确定切机时刻使系统恢复稳定所需的理论切机量计算公式为其中，δ
k
为切机时刻的功角，δ
′
max
为切机时刻所在振荡周期内功角所能达到的最大值，ΔP
m
为理论切机量；根据故障切除后待控制系统的状态参量，利用理论切机量计算公式，确定理论切机量。3.根据权利要求2所述的自适应紧急切机
‑
换相序协同控制方法，其特征在于，所述计算切机后的剩余加速能量，具体包括：
根据进行切机的机组总的实际切机量，利用公式计算切机后的剩余加速能量；其中，P
acc
为切机后的剩余加速能量，ω
k
为切机时刻的转速差，P
j
为第j个进行切机的机组的实际切机量。4.根据权利要求1所述的自适应紧急切机
‑
换相序协同控制方法，其特征在于，所述计算换相序后的功角特性曲线图中增加的加速面积和减速面积，具体包括：利用公式计算换相序后的功角特性曲线图中增加的加速面积；其中，S
A
为加速面积，δ
q
为开始进行换相序时的攻角，δ
′
s
为180
°
减去切机后的平衡功角所得到的功角，P
′
T
为系统切机后的机械功率，P
III
为故障未切除时的功率特性曲线，P
IIIm
(δ)代表第m台机组的故障未切除时的功率特性曲线，H
m
为第m台机组的惯性时间常数；利用公式计算换相序后的功角特性曲线图中增加的减速面积；其中，S
B
为减速面积，δ
s
为切机后的平衡功角。5.一种自适应紧急切机
‑
换相序协同控制系统，其特征在于，所述系统包括：安装模块，用于从电力系统的所有...

【专利技术属性】
技术研发人员：李轶凡，黄少锋，吴海锋，李慧，林钧健，孙鹏，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：