自动低频低压减负荷集中优化控制系统技术方案

本发明专利技术涉及一种工业控制技术领域的电力系统自动低频低压减负荷集中优化控制系统，包括数据采集模块、离线计算模块、在线控制模块，其中：数据采集模块通过数据服务器采集ＥＭＳ数据，通过设置在ＰＭＵ、ＵＦＬＳ装置、重要元件处的数据采集装置采集系统的运行信息，以及各元件的运行状态；离线计算模块计算节点的电压稳定边界，以及负荷频率响应函数；在线控制模块计算切负荷量、确定ＵＦＬＳ动作顺序，并向ＵＦＬＳ装置下达控制指令，并根据ＵＦＬＳ反馈回的信息，确定系统下一步的控制指令。本发明专利技术基于电力系统实时变化的参数，确定全网ＵＦＬＳ装置动作顺序及切除负荷值，加快了系统频率恢复的速度，提高系统运行的稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种工业控制
的电力系统优化控制系统，特别是一种自 动低频低压减负荷集中优化控制系统。
技术介绍
当电力系统出现有功缺失时，由于供需之间的不平衡会使得系统频率出现下 降，若备用无法使得系统频率快速恢复，则可能会使得系统崩溃。按频率自动减 负荷装置是电网安全运行的第三道防线，其主要作用就是在发生特大异常事故引 起严重有功功率缺额时，能在系统频率崩溃之前，迅速按照预先确定的控制策略， 切除一部分负荷，以牺牲局部保全全局，以保证系统安全运行和向重要用户 的不间断供电。使系统能很快地恢复有功功率的平衡，使频率趋于稳定，以避免 大面积停电事故的发生。低频减负荷(UFLS)装置的动作的频率及动作顺序通常采用预先设定方法， 当电力系统出现事故时，如果功率缺额较小，且系统中有充足的旋转备用时，系 统频率经过一小段时间的下降，随着旋转备用容量的启动，频率会恢复到额定值； 如果发电备用等不能满足功率缺额时，频率持续下降，当频率下降到低频减载的 第一级(轮)动作频率时，低频减载装置动作，自动切除一部分不重要的负荷；如 果切除的负荷正好等于功率缺额，则频率会恢复到额定值；否则后续各轮次依次 动作， 一直到系统频率重新稳定下来或出现回升，这个过程才会结束。为防止频 率停在某2级动作频率之间，设有特殊级以使系统频率恢复到允许范围。按频率 自减负荷装置实质上是应用了 逐次逼近的方法，各级之间采用延时的方法， 迅速及时地算出系统的功率缺额，并断开相应的用户，以达到系统频率的稳定， 使值班人员可从容处理的目的。电力系统按频率自动减负荷装置对于制止频率的 事故性下降及避免事故的进一步扩大是很有成效的。经对现有技术文献的检索发现，中国专利申请01138289. 9提出根据频率变化率df/dt (电压变化率du/dt)与功率缺额大小成比例的特点，加速切负荷的功 能，提出频率紧急轮的概念，建立了低频(低压)减负荷紧急轮+基本轮+ 后备轮的控制模式及其整定方法。Pasand, M. Sanaye等在2007 Large Engineering Systems Conference on Power Engineering, ， 10-12 Oct. 2007 Page(s): 44 - 48上发表的《New Centralized Adaptive Under Frequency Load Shedding Algorithms))提出了综合考虑电压和频率变化率，以及各节点的电压 稳定边界来确定低频减载装置的动作顺序。但是现存的各种UFLS控制策略主要存在以下局限性1、 采用分散式的控制方法，各馈线上UFLS装置的动作频率根据负荷高峰时 馈线上所连负荷占全系统负荷的百分比整定，而电力系统实际运行时，该比例是 实时变化的，UFLS动作将会引起负荷过切或欠切。过切使得频率恢复超过系统 额定频率值，增大不必要的负荷切除量，降低系统运行的经济性。欠切增大了需 动作的轮次，从而减缓了系统频率恢复，降低了系统的频率质量。2、 采用逐次逼近法，通过带延时的频率级差来确定所需切除的负荷。增大 了频率恢复的时间，不利于频率快速恢复。3、 动作参数单一，只考虑频率/，由实际运行经验可知，频率偏差相同时， 频率变化速率、节点电压值、在线负荷特性不同时，系统的动态频率也会有很大 的差别，尽管某些情况下增加了必/^(A/^)动作参数，UFLS装置的适应性仍 然很低。4、 采用c/i7&对UFLS装置对电动机反馈进行闭锁，当〉 5 8Hz/s 时，认为为电动机反馈引起的频率偏差，UFLS装置不动作。而实际运行数据表 明，当系统出现严重有功缺额时，尤其是孤岛系统，其必/&甚至可能会大于 10，此时UFLS本应加速动作，快速切除负荷，但由于必、/^闭锁功能的设置， UFLS反而不动作，严重情况下可能会使得系统崩溃、解列。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有UFLS装置的局限性，提供一种电力系统自动低 频低压减fe荷集中优化控制系统，使其基于电力系统实时变化的参数，确定全网 UFLS装置动作顺序及切除负荷值，加快系统频率恢复的速度，改善系统频率质量，提高运行的稳定性和经济性。本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术包括三个模块数据采集模块、 离线计算模块、在线控制模块，其中数据釆集模块通过数据服务器采集EMS数据，通过设置在PMU(相角测量单 元)、UFLS装置、重要元件处的数据采集装置采集系统的电流、电压、频率、负 荷等运行信息，以及各元件的运fi^状态(正常或故障)；其中重要元件是指对电力 系统频率有较大影响的元件，比如地区的枢纽供电所，大型发电机，区域联络线 等；离线计算模块分析数据采集模块中EMS、 PMU得到的数据，计算节点的电压 稳定边界，以及负荷频率响应函数，以供在线控制模块使用；在线控制模块根据数据采集模块得到的系统实时状态，以及离线计算模块得 到的负荷频率响应函数，根据重要元件状态采用量测法确定功率缺额，或利用系 统频率/采用估算法确定系统功率缺额，详细算法可参见《New Centralized Adaptive Under Frequency Load Shedding Algorithms》，按照系统设定的目标 频率，根据系统自然频率响应特性，得到所需切除的负荷量，并按照电压稳定边 界、负荷频率响应特性排序法确定各UFLS装置动作的顺序，向UFLS装置发出指 令，UFLS装置接收指令后，将动作结果通过数据采集模块，反馈回在线控制模 块，若存在装置拒动或新的扰动，则再次调用在线控制模块确定下一次控制指令 大小及顺序。所述数据采集模块包括4个子模块EMS数据采集子模块、重要元件状态数 据采集子模块、PMU子模块、UFLS装置状态采集子模块。这4个模块分别用于获 取EMS系统运行状态数据、重要元件状态数据、PMU采集数据、以及UFLS装置 状态数据。EMS数据采集子模块通过数据服务器采集EMS系统数据，传输至中央 控制器，以获得系统的每调度周期的运行状态，以供离线计算模块使用。PMU子 模块通过数据采集装置，采集系统实时运行时的电压、频率、负荷信息，实时传 输至中央控制器，以供离线计算模块和在线控制模块使用。UFLS装置子模块实 时采集各元件的运行状态(运行或故障、动作或拒动)信息，传送给中央控制器， 以供在线计算模块使用；重要元件状态数据采集子模块，采集系统重要变电站、传输线路、发电厂等重要元件的运行状态信息，传送给中央控制器，以供在线计 算模块的切负荷计算子模块使用。所述离线计算模块包括2个子模块电压稳定边界计算子模块和负荷频率响 应函数计算模块。电压稳定边界计算子模块根据数据采集模块中EMS数据子模块 采集到的系统运行数据，计算各节点的电压稳定边界，以供在线控制模块使用。 负荷频率响应函数计算模块利用数据采集模块中EMS数据子模块以及PMU子模块 采集到的数据，计算全网的频率响应函数，以供在线计算模块使用，并计算各安 装UFLS装置节点的频率响应函数，以供在线计算模块中UFLS装置动作顺序确定 模块使用。所述在线控制模块包括4个子模块切负荷计算子模块、UFLS动作顺序确定 子模块、控制指令下达子模块、控制结果本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动低频低压减负荷集中优化控制系统，其特征在于，包括三个模块：数据采集模块、离线计算模块、在线控制模块，其中：　数据采集模块通过数据服务器采集ＥＭＳ数据，通过设置在ＰＭＵ、ＵＦＬＳ装置、重要元件处的数据采集装置采集系统的电流、电压 、频率、负荷等运行信息，以及各元件的运行状态；其中重要元件是指对电力系统频率有较大影响的元件，包括地区的枢纽供电所、大型发电机、区域联络线等；　离线计算模块分析数据采集模块中ＥＭＳ、ＰＭＵ得到的数据，计算节点的电压稳定边界，以及负荷频 率响应函数，以供在线控制模块使用；　在线控制模块根据数据采集模块得到的系统实时状态，以及离线计算模块得到的负荷频率响应函数，根据重要元件状态采用量测法确定功率缺额，或利用系统频率采用估算法确定系统功率缺额，按照系统设定的目标频率，根据 系统自然频率响应特性，得到所需切除的负荷量，并按照电压稳定边界、负荷频率响应特性排序法确定各ＵＦＬＳ装置动作的顺序，向ＵＦＬＳ装置发出指令，ＵＦＬＳ装置接收指令后，将动作结果通过数据采集模块，反馈回在线控制模块，若存在装置拒动或新的扰动，则再次调用在线控制模块确定下一次控制指令大小及顺序。...

【技术特征摘要】
1、一种自动低频低压减负荷集中优化控制系统，其特征在于，包括三个模块数据采集模块、离线计算模块、在线控制模块，其中数据采集模块通过数据服务器采集EMS数据，通过设置在PMU、UFLS装置、重要元件处的数据采集装置采集系统的电流、电压、频率、负荷等运行信息，以及各元件的运行状态；其中重要元件是指对电力系统频率有较大影响的元件，包括地区的枢纽供电所、大型发电机、区域联络线等；离线计算模块分析数据采集模块中EMS、PMU得到的数据，计算节点的电压稳定边界，以及负荷频率响应函数，以供在线控制模块使用；在线控制模块根据数据采集模块得到的系统实时状态，以及离线计算模块得到的负荷频率响应函数，根据重要元件状态采用量测法确定功率缺额，或利用系统频率采用估算法确定系统功率缺额，按照系统设定的目标频率，根据系统自然频率响应特性，得到所需切除的负荷量，并按照电压稳定边界、负荷频率响应特性排序法确定各UFLS装置动作的顺序，向UFLS装置发出指令，UFLS装置接收指令后，将动作结果通过数据采集模块，反馈回在线控制模块，若存在装置拒动或新的扰动，则再次调用在线控制模块确定下一次控制指令大小及顺序。2、 根据权利要求1所述的自动低频低压减负荷集中优化控制系统，其特征是， 所述数据采集模块包括4个子模块EMS数据采集子模块、重要元件状态数据采集 子模块、PMU子模块、UFLS装置状态采集子模块，这4个子模块分别用于获取EMS 系统运行状态数据、重要元件状态数据、PMU采集数据、以及UFLS装置状态数据， 其中:EMS数据采集子模块通过数据服务器采集EMS系统数据，传输至中央控制器， 以获得系统的每调度周期的运行状态，以供离线计算模块使用；PMU子模块通过数 据采集装置，采集系统实时运行时的电压、频率、负荷信息，实时传输至中央控 制器，以供离线计算模块和在...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾燕冰，严正，李禹鹏，朱清清，李红梅，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]