一种针对大扰动下频率变化的调节方法技术

本发明专利技术公开了一种针对大扰动下频率变化的调节方法，包括如下：计算电网受扰时每个节点分配到的不平衡功率；根据每个节点分配到的不平衡功率，计算每个节点的频率变化率；根据每个节点的频率变化率，通过在各节点处配置频率变化保护阈值、规定节点惯量下限，将频率变化率维持在可接受范围又或者是采用虚拟惯性控制来减小各节点频率变化率大小以增强并网点的电网强度，使系统恢复动态稳定运行。本发明专利技术为新能源接入后电网调频措施提供支撑，防止一系列连锁反应的发生，减小频率变化率大小，提高系统保持频率稳定的能力，充分提升发电机组的调频能力，最大程度上保证系统的稳定运行。行。行。

【技术实现步骤摘要】
一种针对大扰动下频率变化的调节方法


[0001]本专利技术属于电力系统
，具体涉及一种针对大扰动下频率变化的调节方法。

技术介绍

[0002]频率稳定是电力系统稳定运行的关键指标。目前，我国新能源发电装机规模居世界第一，发电比例稳步提高。截至2022年4月底，风电、太阳能等新能源发电装机容量大幅增长，同比增长20.5％。随着新能源渗透率提高，传统火电机组占比不断下降，电力系统惯量水平持续降低，频率稳定支持能力下降。截至2020年底，全国220千伏及以上输电线路回路长度达到79.4万千米，同比增长4.6％。我国共成功投运“十四交十六直”30个特高压工程，跨省跨区输电能力达1.4亿千瓦时。虽然特高压交直流输电提升了线路的传输容量，但是同时也提高了扰动的冲击性，两者相互叠加进一步放大了电力系统频率失稳的风险。
[0003]现有研究主要集中于对系统整体惯量数值的评估以及系统整体惯量下降对频率稳定的影响，缺乏系统中不同节点分布惯量对频率稳定影响的研究以及如何从分布惯量调频的角度为系统调频措施提供支撑。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：针对现有技术中存在的问题，本专利技术公开了一种针对大扰动下频率变化的调节方法。
[0005]技术方案：为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种针对大扰动下频率变化的调节方法，包括如下步骤：
[0007]S1：计算电网受扰时每个节点分配到的不平衡功率；
[0008]S2：根据步骤S1中每个节点分配到的不平衡功率，计算每个节点的频率变化率；
[0009]S3：根据步骤S2中每个节点的频率变化率，通过在各节点处配置频率变化保护阈值、规定节点惯量下限，将频率变化率维持在可接受范围又或者是采用虚拟惯性控制来减小各节点频率变化率大小以增强并网点的电网强度，使系统恢复动态稳定运行。
[0010]优选的，通过测量得到的扰动点带来的不平衡功率，结合电网结构阻抗参数，计算得到电网中每个节点处发电机组分配到的不平衡功率；其中，
[0011]针对三机及以上系统，对扰动点两侧的发电机组进行组合将其分解为若干级二机系统；
[0012]针对两机系统，扰动点两侧线路分配的不平衡功率大小与扰动点两侧线路的电网结构阻抗参数成反比，所述电网结构阻抗参数包括线路阻抗和发电机组内部的暂态电抗。
[0013]优选的，步骤S2中，
[0014][0015]其中，为节点的频率变化率的标幺值，ΔP
*
为节点分配到的不平衡功率的标幺值，T
j
为节点的发电机惯性时间常数。
[0016]优选的，步骤S3中，配置频率变化保护阈值具体为：
[0017]设置频率越限保护，调整触发低频减载保护装置动作的频率变化保护阈值，采用基于实时频率变化率的切负荷自适应、半适应低频减载方案，即在节点分配到的不平衡功率较大时加速切除相匹配的负荷，从而抑制频率快速变化，防止频率不稳定而造成破坏事故，自适应减载方案动作量的定值要与节点的惯量相适应；
[0018]规定节点惯量下限具体为：
[0019]根据节点可接受的频率变化率上限以及步骤S1中节点处分配到的不平衡功率ΔP计算该节点的惯量下限；
[0020][0021]其中T
jmin
为该节点处惯性时间常数的下限值；
[0022]采用虚拟惯性控制具体为：
[0023]当有功功率发生变化，虚拟同步发电机输出有功会发生振荡虚拟同步发电机引入虚拟惯量或虚拟阻尼来抑制发生的振荡，加快动态响应速度，利用虚拟同步发电机参数可自由配置的特点，在不同阶段，采取不同的虚拟惯量的大小来减小频率变化率。
[0024]有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下显著的有益效果：
[0025]本专利技术从电网中不同节点分布惯量调频的角度，研究了电网受扰时各节点不平衡功率的分配特性、各节点频率变化率的分布特性以及在含新能源机组电网产生扰动后的连锁反应原因分析，针对电网各节点进行频率评估，有利于后续新能源高渗透率系统的工程应用中根据频率变化率分布的特点有针对性地采取一系列应对频率变化率过大的措施，并采用时域仿真软件BPA系统算例对结论进行验证分析，为新能源接入后电网调频措施提供支撑，防止一系列连锁反应的发生，减小频率变化率大小，提高系统保持频率稳定的能力，充分提升发电机组的调频能力，最大程度上保证系统的稳定运行。
附图说明
[0026]图1为本专利技术流程框图；
[0027]图2为本专利技术两机系统不平衡功率分配模型；
[0028]图3为本专利技术算例四机两区系统模型图；
[0029]图4为本专利技术算例两机五节点系统模型图；
[0030]图5为本专利技术两机五节点系统模型中不同节点频率偏差曲线图；
[0031]图6为本专利技术两机五节点系统模型中不同测量点的频率变化率图。
具体实施方式
[0032]下面结合附图对本专利技术作更进一步的说明。
[0033]本专利技术从电网中不同节点分布惯量调频的角度，研究了电网受扰(指切机、切负
荷、大功率直流闭锁事故、连续换相失败、换流器故障、新能源集群脱网等多种故障带来有功功率扰动冲击)时各节点不平衡功率的分配特性、各节点频率变化率的分布特性以及在含新能源机组电网产生扰动后的连锁反应原因分析，针对电网各节点进行频率评估，有利于后续新能源高渗透率系统的工程应用中根据频率变化率分布的特点有针对性地采取一系列应对频率变化率过大的措施，并采用时域仿真软件BPA系统算例对结论进行验证分析，为新能源接入后电网调频措施提供支撑，防止一系列连锁反应的发生，减小频率变化率大小，提高系统保持频率稳定的能力，充分提升发电机组的调频能力，最大程度上保证系统的稳定运行。
[0034]如图1所示，本专利技术公开了一种针对大扰动下频率变化的调节方法，包括如下步骤：
[0035]步骤S1：计算电网受扰时每个节点分配到的不平衡功率。
[0036]在两机系统中，每个发电机组对应一个节点，电网扰动点处发生扰动后，扰动点带来的不平衡功率从扰动点向电网线路两侧分布输送到两侧发电机组，考虑线路各节点电压角度差变化不大时，系统电压也在额定电压附近，扰动点带来的不平衡功率ΔP可近似为不平衡电流ΔI，即电网某点K处发生功率扰动时，扰动点K带来的不平衡功率相当于在扰动点K给电网施加一个反向电流源，该反向电流源的电流大小为不平衡电流ΔI，该反向电流由扰动点K向两侧线路分流，扰动点K两侧线路分配的反向电流大小与扰动点K两侧线路的电网结构阻抗参数(包括线路阻抗和发电机组内部的暂态电抗)成反比，两侧线路分配的不平衡功率大小与该分配的反向电流大小呈正相关。由此建立不平衡功率分配模型，如图2所示的两机系统中，计及发电机内电势的不平衡电流分配公式如下：
[0037][0038]式中：X1和X2分别为扰动点K到发电机组1和发电机组2的线路阻抗，X'
d1
和X'
d2
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种针对大扰动下频率变化的调节方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：计算电网受扰时每个节点分配到的不平衡功率；S2：根据步骤S1中每个节点分配到的不平衡功率，计算每个节点的频率变化率；S3：根据步骤S2中每个节点的频率变化率，通过在各节点处配置频率变化保护阈值、规定节点惯量下限，将频率变化率维持在可接受范围又或者是采用虚拟惯性控制来减小各节点频率变化率大小以增强并网点的电网强度，使系统恢复动态稳定运行。2.根据权利要求1所述的一种针对大扰动下频率变化的调节方法，其特征在于，通过测量得到的扰动点带来的不平衡功率，结合电网结构阻抗参数，计算得到电网中每个节点处发电机组分配到的不平衡功率；其中，针对三机及以上系统，对扰动点两侧的发电机组进行组合将其分解为若干级二机系统；针对两机系统，扰动点两侧线路分配的不平衡功率大小与扰动点两侧线路的电网结构阻抗参数成反比，所述电网结构阻抗参数包括线路阻抗和发电机组内部的暂态电抗。3.根据权利要求1所述的一种针对大扰动下频率变化的调节方法，其特征在于，步骤S2中，其中，为节点的频率变化率的标幺值，ΔP

【专利技术属性】
技术研发人员：荀道玉，郝思鹏，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：