由一次典型事故浅议对低频切负荷保护的技术措施

低频切负荷保护是防止电力系统发生频率崩溃的系统保护,是保证电网安全运行的最后一道防线。通过分析聊城电网发生的一次低频切负荷装置大面积动作的事故,提出了加强低频切负荷保护的技术措施。

关于低频低压切负荷决策优化协调的评述

从低频/低压切负荷优化问题的要素和研究内容出发,评述该时变非线性的时—空—物综合的风险优化问题的特点、求解技术、现状,并展望其发展方向。涉及的要素包括目标函数、约束、故障集、控制方式、控制地点、控制时间、搜索策略。传统的基于单机单负荷模型的低频切负荷和低压切负荷的整定方法不能满足现代电力系统的要求,提出基于轨迹量化分析和风险控制的发展方向,用安全裕度对控制措施的性价比来指导搜索、迭代优化。在此基础上研究切负荷控制的机理,实现低频与低压、前馈与反馈、暂态与中长期切负荷的综合协调。

低频低压切负荷的控制负效应及其机理

在有关文献研究功角稳定控制负效应的基础上,分别发现切负荷对暂态频率及电压安全的控制负效应现象。利用扩展等面积准则及暂态频率和电压安全量化理论揭示其机理,探索电力系统稳定问题的复杂性,提高了切负荷控制优化的强壮性。给出一个简单的3机9节点算例可用于重现该现象,并通过大系统中的仿真实例说明问题的现实性。

低频低压切负荷布点及轮次的优化与协调

低频切负荷和低压切负荷的协调优化是离散变量(地点和轮次)和连续变量(各轮的控制量)的混合优化问题。它具有高维时变非线性微分代数方程组的稳定性约束,包括功角有界稳定性和振荡阻尼及代数变量的偏离量,并考虑多工况、多场景、多控制点、多轮次。将其解耦为4个子问题:按控制点的贡献度动态排序优化布点;从有效控制母线数最少和故障严重程度最小的故障开始,逐个故障确定切负荷点和切负荷量,并将已有整定结果作为场景,对余下母线的贡献度动态排序,迭代优化首轮初值;以多工况下各故障的欠切风险和过切风险代价之和最小为目标,按替代前一轮的机会性价比将各控制母线动态排序,确定后续轮的控制量;按解耦优化-迭代协调方式协调低频切负荷和低压切负荷。通过实际系统的算例验证了算法的有效性。

低频减负荷方案中计及调速器的水轮机模型的研究

随着水力发电在我国电力系统中所占比重的增加 ,水轮机在系统事故时的反应成为研究重点。基于计及调速器的水轮机模型 ,推导出频率差变化率与系统功率缺额的关系 ,在此基础上发展了自适应切负荷方法。通过考察水轮机模型与汽轮机模型在相同功率缺额时频率响应的差别 ,比较了水轮机模型投入切负荷方案与否的频率变化曲线不同 ,并通过设计不同的自适应切负荷方案 ,总结了该模型下低频切负荷方案的一些新特点。

基于网荷智能互动的精准切负荷策略

随着网荷智能互动技术的发展,电网侧和负荷侧的联系与互动逐渐加深。从网荷互动出发,通过综合电网频率和电压来整定功率缺额和切负荷轮次。针对传统智能算法收敛速度慢、易陷入局部最优解等问题,提出了改进萤火虫算法以提高搜索的速度与全局寻优能力。在此基础上,以实际切负荷量最小为目标,计及电网实时频率和电压等约束条件,提出了优化切负荷策略,有效提高电网负荷紧急控制的精益化水平。以某地区实际电网为例,仿真结果表明所提策略能够有效提高紧急情况下切负荷动作的快速性与精确性,保证电网的安全稳定运行。

解列后局部孤网的自适应第三道防线配置方法

通过薄弱交流断面与主网相连的局部电网在断面解列后转为孤网运行时,容易出现频率稳定或电压稳定破坏问题。以某实际局部电网发生的一起全停事故分析了现有低频低压切负荷和过频切机配置方法的不足,提出一种适用于解列后局部孤网的低频低压切负荷和过频切机配置方案,以改善第三道防线对孤立电网运行方式或电网规模变化的适应性。其主要思路是将低频低压切负荷及过频切机方案分为速动区和补偿区,前者用于快速平抑不平衡功率冲击,避免频率或电压大幅偏移;后者用于避免频率或电压快速变化时,低频低压切负荷或过频切机多轮次相继动作导致过控。基于实际电网的仿真结果验证了所述方法的有效性。

柔性直流输电的孤网频率稳定协调控制

采用柔性直流输电作为电磁环网的解环方案,能有效解决电磁环网诸如正常运行时潮流分配不灵活、短路电流过大、故障后潮流转移导致电压及功角失稳等问题,但当主变高压侧发生N-2故障后仍然存在孤网运行频率失稳的风险。对于故障后导致有功不平衡量较大的孤网,由于其旋转惯量较小,单一负荷及机组占总体容量比例较高,传统稳定控制策略难以维持孤网稳定运行。该文提出一种柔性直流应用于电磁环网的故障孤网稳定控制方法,该方法设计柔性直流调节与稳定控制二、三道防线的动作配合时序,并进一步提出一种自适应高频切机/低频切负荷与柔性直流调节的协调控制策略。结合时域仿真分析,验证所提出的协调控制方法能实现二、三道防线之间的协调配合,且有效维持故障后孤网的频率稳定。

英国“8·9”停电事故对频率稳定控制技术的启示

2019年8月9日,英国电网发生了停电事故,造成了相当大的影响。英国电网运行机构提交的技术报告指出,事故源于独立并发的多重事件,造成突发大功率缺额,超出了相关标准的设防要求。系统频率的下降最终触发低频切负荷控制正确动作,导致对部分负荷供电中断的事故。文中叙述了事故的演化过程,梳理和总结了技术报告中给出的事故分析结论,并提出了关于频率稳定控制技术的若干建议,包括提高切负荷控制的精准性和快速性、研究阻断连锁反应的控制逻辑、重视新能源发电设备动态行为的系统级实验验证。