TA的每日心情 | 开心 2018-6-11 17:39 |
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论文文献
标题: |
福建电网在线稳定控制系统中华东电网的实时动态等值研究 |
作者: |
赵勇 |
所属专业方向: |
动态等值 |
摘要: |
福建电网的在线稳定控制系统进行稳定计算时需要华
东电网的实时动态等值模型。文章首先确定了华东电网等值
系统的网络结构,保留了关键的线路和节点,将同调机群等
值为相应机组。通过研究等值系统参数和实际系统变量之间
的变化规律,提出了在实际运行中根据采集到的信息对等值
系统参数进行实时修正的方法。计算结果表明,采用文中方
法得到的等值系统能比较准确地模拟实际系统并反映电网
运行方式的变化,从而更有效地利用联络线的输电能力 |
关键字: |
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来源: |
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- ~( L+ d t3 V% W( Y
术
2 l; u- X8 }& S2 y/ b 21
) M6 y6 R, r6 R. T) A0 d. ]$ ^7 ?在校验方式下,福建电网送华东 ' Z' W: Z% \* X, s
1150MW
, ]) o; [ c$ w' {1 j$ G,福* M$ W% ]- I& |9 O) v7 B% m
双 8 W" e- ~- T: G5 i/ [ t2 z2 O. |% v
1 # {) D- R* l1 E0 T
回线故障,
8 A& J: j& a7 |5
9 Z& R3 @! T) i. B! p0 p! f个工频周期后切除该故障线路,' V q2 Y# T8 E: F& h
13 7 }* N: c X _6 O2 R5 W" k
个工频周期后切除水口
( d! ^0 x; _' s0 `+ S* i7 y S4 q9 b1 Y4 Z+ \; ^! Q# Z$ |5 _
台机。福双第二回线的
0 R8 a+ [ e; z! ^: N功率以及福州北 ' y D8 [# Y4 T0 w1 L8 w) V: s: Z
500k V " g# S( j' a. o
母线电压如图 ; R& I& b3 W6 {6 m$ q
3
5 A: {+ F: }% e. l: K所示。4 H. \4 L% R, N* g+ T& @$ a' U
2 {0 h& b2 U- i8 c( g 3 Z' H2 t5 `; }8 Q. L) ~ x
0 50 100 150 200 250 5 B. y. X* c x& e8 j
300
) ]' {5 D+ ~- P( @" B) q' d−5. M! L$ ?" K+ a/ k# W, L1 F7 G: w
00 5 C* G/ U- R6 T" @4 ^
0 . D' p# L$ z8 W3 s; P6 y
500
) y0 \/ \) q+ @- `+ a0 t; l1000
2 K. p1 i' c) n- Q; O1500
4 L3 E- N ?4 [9 k( V( ]8 ]( w2000 - @+ R! A' W0 j7 q, [
联络线功率/MW 5 D6 c! P& u. w- q/ Z
t/8 j% `+ M$ O5 [8 f$ A
工频周期
% B+ V) H; I) h, {( F/ @' S , a% t' g/ A. r0 H
实际系统
2 Y. {' j. n, E* T, l7 ~
/ O* @/ n. B/ W% n2 F等值系统- X0 y* |2 z9 I, N" U( m1 S
2 X: C4 F, p) O6 [9 h: ~ _0 50 100 150 / K4 ~8 V5 j9 F
200
: p' B2 d% V n/ X5 X% t( c250 - v/ C4 w1 g3 C r9 S9 v
300 0 h( p U, P8 f5 {8 V( Y9 E
0.0 $ u6 Z) z, A; z6 e. h% P
0.2 % U- a2 |& G5 N7 I B
0.4
7 P- D3 l/ o, H7 P" R0.6 0 ]7 I) ]- ?6 ?- O
0.8
/ ?9 Z2 v( ^* b3 g" e% C1.0
' F8 |& k0 p' s9 A8 \8 D# N电压/pu 2 a; m1 I$ w1 t% W) a. X9 N
t/
& D# c2 y- }2 f, d6 P6 @9 C4 b工频周期
0 E% S2 s- \7 K5 U % k$ j- a- R/ t0 F) S. R1 ^$ H' v% p8 E
$ X" k0 p# V1 P6 e4 z" r等值系统; L/ m0 a( S/ |, z8 h# n: B+ p
, j A* S* y5 f3 E2 Z3 I o
实际系统
# V" l5 P/ y7 Q' X" r8 x/ E" o+ t(a) 联络线功率 ) K+ R2 ?8 O& K1 D; y
(b) 福0 `6 g) e1 a; r0 f& T; n& Y- k
州北 500k V K9 l. {* K& S c
母线电压4 n- q. \7 o- m8 N# u
. L! ?9 ~' ^! W, [/ X7 { c# b
+ e0 Q4 z7 h$ s, ~) y, V6 V( Y2 x图
, w- t1 M2 }. M% g0 S$ m3 & h6 S- l- R Y- c( v
# p" g2 [* ?5 u6 G校验方式下故障后的联络线功率; g9 o" c" f" K' I _2 v
* w1 g$ R9 T# n( a. q. a及福州北 8 E8 W4 t# y( G: {
500k V
0 t5 z8 X. G$ q3 V. c) Z母线电压
% m+ \3 l2 U U# A + P9 O( [1 D# G2 {
Fig.3 Post-fault transmission power on tie-line and , b# ^; K5 L0 H; d/ E4 N K
voltage at Fuzhou 500k V bus under the test operation mode 6 o; F2 B% u/ M6 T$ ^4 n- Q8 u
; ~ Q3 e7 e: @$ D0 [7 ]5 u! }$ U) b
由以上图表可见,将几种典型运行方式下的等
' A/ }/ K3 n0 J* {+ b& T值系统参数和实际系统变量之间的变化规律应用7 F4 [" S# p; n3 D* ` E P( }5 y
于其它校验方式后,同样可以得到令人满意的效
! Q; ~! v7 P, u% J果,这说明了所提方法的有效性。8 Q( k! a2 D# h; L2 O( ]
3 ^% D" o: r/ I5 _+ B$ Z ~
5
; H! G$ Z* j2 ^8 z实时等值的效益分析% C3 w* @* p% V( t1 S* F
7 \" C7 p% G8 r% p" K
在福建电网的日常计算中,通常采用华东电网5 v; s1 q% F; N) V" B+ E, u
的一种典型运行方式进行分析,在线稳定控制系统' Y' b7 e, X' e
处理华东电网的通常做法是采用一种典型运行方1 C" Q- c: v7 f$ r
式下的等值结果,而不考虑华东电网运行方式的变
3 P) Z r! E: u W$ x化。为了估计实时等值方法的有效性,在福建电网
: h" e: D5 U9 p; r& E采用同一种运行方式下的系统数据、而华东电网采/ k9 e7 H. B$ F# E6 j- l. I
用不同典型方式下的等值系统数据的情况下,本文
1 I* Q# F% i- P: Y) Y4 V+ r: y对福双线的稳定极限进行了研究,结果如表 , o4 {; ^6 V* ?3 I- x! S$ M
4
3 X- d3 \0 O: I! D6 H5 c9 @# Z4 A所示。
8 A! t% B. y4 J: t7 i 0 ^9 n0 I3 K0 F }" j* R/ g3 L- v5 K
表 0 f+ k/ i, }, K; ]) E* z
4
3 G$ X$ i6 s! o7 p4 }9 r7 c b5 f, q
) ]: T1 R' {7 D' q3 \华东电网运行方式变化时福双线的稳定极限: v; `5 {( K0 y/ w& q" d
; U- k8 }: Y. K% r0 L/ j% BTab.4 Stability limits of Fujian-Shuanglong transmission 7 B& }8 K" b/ O: W4 b* l
line under different operation modes + b6 k% S9 j% i0 ^! W5 J
for East China power grid & e3 w- T9 w3 v3 V/ P3 H: P
福建电网 福双线稳定极限/MW ; N* Z* D. N! w& z
运行方式
- B8 ?4 C- u% C. N2 K, ^) W& v华东电网
- V5 ?+ ?8 \- ^运行方式 福双线首端故障不切机后泉线首端故障不切机
$ j8 y/ p, |+ q夏季低谷 1245 1260 : y- E- g% T8 @" U
夏季腰荷 夏季腰荷 1280 1310
# y6 |' s1 s% y& t. J夏季高峰 1300 1340
' v- u! l( H9 a- \6 h* X3 y5 N由表 7 S. E6 j# f3 E" c4 @
4 . D, n" J+ J$ A; c% B g
可见,福建电网采用相同运行方式下的. T* u; [ ?1 X1 k3 v
系统数据,而华东电网分别采用夏季低谷、腰荷和
* ?+ f+ r6 v$ i; |5 n$ V$ Q高峰运行方式下的等值数据时,福双线的稳定极限' R! H; M, f+ c8 |$ M7 b
会有
) T: V |1 r @1 Z- W" Y50~80MW 9 @4 ^* y9 @) f" ^1 \
的波动;如果在线稳定控制系统对
# {5 t/ x [% |华东电网仅采用一种固定运行方式下的等值数据,
2 S2 P) o, u3 Z/ n则在多数运行方式下得到的是较保守的计算结果,% K8 x. ^! I4 J
限制了福双线的输电能力。而采用本文的实时等值8 F3 ?+ T! c0 @1 u4 `' Z$ [
方法则能够模拟电网运行方式的变化,从而更有效. f" |" g; W: d5 k/ \$ V
地利用福双线的输电能力。
7 \) n& G& E& K$ o4 @: N # ^, \+ {+ V, U% P! t
6 ) @) Z# [. b# ^. P2 @% F
使等值系统略偏保守的措施
4 n+ g* f$ \; o n3 M7 j: R) [
考虑到实际系统的运行方式千变万化,在某些* A' {: v6 Q9 ^2 |, J' E8 H0 y1 ~
运行方式下系统的稳定水平可能降低,因此为了保
- `; h6 {$ e' y0 N证系统的安全稳定运行,等值系统的计算结果应比
9 d, `4 S/ A' Q- J8 D0 g3 Q; @# a, m实际系统略偏保守以应对各种可能的不利情况。4 E$ c! T( L. K+ T/ w; ?5 v
3 N& w) \9 j7 v; W- q5 M1 J) J0 b
本文通过研究等值系统参数对稳定极限的影
& V& M6 @. l- v: W响发现,欲使计算结果偏于保守可以采取如下措
7 h+ J; B' N6 ^6 S; k1 V施:①增大等值机的转动惯量;②减小等值机的同
& ]0 _$ e* {' d5 H! V/ D步电抗和暂态电抗;③增大线路的电阻和电抗;④) j8 o, Z5 {! q; c. N! ]
减小节点处的电导参数。例如,对于冬季高峰方式
2 W4 z- h1 @- I! D# ~+ @拟合后的等值系统,两台等值发电机的转动惯量同# h+ J; P2 G" K* a3 `, d5 P
时按比例相对于原始数值变化时,联络线稳定极限
0 l% D: I' ^. M0 X$ q) k A4 Y的变化趋势如表
" L' M* d. u1 V: t0 \% t/ \+ x5
# a g- T5 I( C) Q所示。限于篇幅,其它因素对系
, G! }$ b/ `- A( n统稳定水平的影响不再详细列出。 q2 @8 _+ y& X
5 V r* Z3 Y8 D& V
表
1 E/ C7 D6 _& J* a1 o. Y, l( ?5 ' f3 T( j& y- @2 \, W
- c; _6 V( v& J) `3 v# {
等值机转动惯量对联络线稳定极限的影响
% R8 [; ~& C1 n 7 {3 Z0 e. O0 s9 ?
Tab. 5 Influence of moments of inertia of equivalent ' f* ]5 b! c$ g5 n* o- H" d2 I2 b& }
generators on tie-lines’ stability limits r; R5 D* E( y1 r
( w' a! O9 r7 t; Q% D
转动惯量相对于原始联络线稳定极限/MW 0 r, V5 b7 C7 h- N+ e" O4 `% } U0 H
数值变化的比例系数 福双线首端故障不切机 后泉线首端故障不切机 7 u- ]3 R6 \3 y
0.8 1175 1280 & c7 S, W4 N& t
0.9 1150 1245 % T7 U- \: u) H2 ~- n
1.0 1130 1210 * r( @! X2 V/ p3 ^1 e
1.1 1115 1185
7 ]/ U; l J' x5 e8 G' L, E1.2 1100 1160
E8 x( ~4 ?; T. V; E* {1.3 1090 1140
% M* G, g6 ]: P. ]7 f" f# U8 e1.5 1070 1110
9 z5 T4 V# i9 x1 m2.0 1035 1055
. j; ~ v8 I: G∞ 910 830
( {4 I% ]5 V# R3 S8 h% W. b. V6 ~5 }3 F7
1 V3 }+ E" L2 p' z5 x0 {& E; o1 x* |结论
0 b! m& O0 C' ] | ( e" i: R1 Q5 p+ m: x
本文提出了福建电网在线稳定控制系统对华
7 Y. d# b( u1 j1 C' h. a东电网的实时动态等值方法。计算结果表明,采用
1 {% K; I$ r' x! r) {, |& }该方法得到的等值系统可以比较准确地模拟实际
% K' b' d( _9 m* [8 M系统,而且等值系统采用实时调整的参数与采用固, \; g; q! T. I1 o! |/ [
定不变的参数相比,可以更准确地反映电网运行方
! {5 ?5 e2 M+ x$ t式的变化,从而更有效地利用联络线的输电能力。 chnology Vol.29 No.4
6 d' `* @4 u( z- B# K量的复杂函数。* q# j! F- d0 O
' `" N0 o5 y4 f1 }- h' ^研究华东电网在几种典型运行方式下的等值
2 q9 |. N1 ?; c结果发现,在不同运行方式下等值系统线路参数的
3 c" C+ }2 r% L1 l; j变化很小,其中,
. I2 S% Z7 z9 I/ b2
' L5 v8 ~& n( }# p8 C4 O号等值机和双龙间线路的参数
5 M/ i" c: K4 U. ~如表 : W$ o$ B8 U% H3 X, \) [
2
, g3 G( F8 P( q U! ^! @0 J" c: I所示。
. x/ e. I! [5 C, s3 S9 u; Q2 ?
- L% s/ G9 w) Q8 [* ]" j* @- J, V; A表 6 X2 v& W, c7 n' ]" {
2
' i) j4 l2 I, h7 d. B- b 不同运行方式下 2 . x8 d( M+ v% f; u4 O9 H, k$ {
号等值机和双龙间等值线路的参数
* L' p' I' l- H4 B# v9 kTab.2 Parameters of the equivalent transmission line from 4 z/ y5 f2 k! C o
the 2$ n4 z2 i' n& e/ B9 o. x
nd8 b8 B3 U! K" G- K+ b
equivalent generator to Shuanglong substation
; ~. @3 J8 U; |, Q; Sunder different operation modes
. b! R% @' `2 ~4 k4 c运行方式 电阻 R/pu
8 y- V. A* _, {( @) E7 x电抗 X/pu
) N7 H0 e: ` x) e+ ?( F# n冬季低谷 −: @& x# D% {+ C+ t( t! Y
0.00049 0.02853
% l' f8 W' F6 E0 x夏季低谷 −
/ s, n2 ]& M% r. Y6 ~0.00119 0.02970
- j* u+ S) J% M1 Z夏季腰荷 0.00032 0.02870
5 S+ P' Z- [! F% b2 g夏季高峰 0.00062 0.02838
1 d3 m: W d; o4 w冬季高峰 −
4 [% Y& J" h; n0.00201 0.02951 % d7 `- A5 K% z Y! b
研究表明,等值系统中的线路参数越大,稳定1 K% V( t) s9 k, }- n0 a9 G
计算的结果越严重,因此本文取一组固定且偏大的
1 u. K5 a W; d# C" M参数作为等值系统的线路参数。
! ?5 B2 b# M. P: g' P
2 z% Z4 N9 k% R! ~1 d4 R3.4
; @* `( ^0 O6 M% `+ N节点负荷和并联导纳
0 \6 o* O8 c4 K3 Q 9 W" B1 B) z' ^' [
由化简负荷母线的
/ U$ M# Z( e) D' k7 W/ v! ZCSR
5 d! C& P' e6 L方法的原理可知
# ?3 g5 D6 E1 G# W1 J1 C) q[4,5]$ q1 g- |- A( P" l4 ~
,
& g' a2 L6 s; q0 x. {: V* ^ Z& n9 R等值系统中各节点的负荷和并联导纳是实际系统
2 a% J0 k+ ^4 x' K& l0 N9 b0 F中各节点负荷和导纳以及节点电压的复杂函数。9 K* R& ^3 n; l3 z
9 C3 X5 d$ Q: `' s+ [以 6 |* S/ W: Z% X" `6 E3 N
1 ( ?4 C, _9 y- e+ i$ `
号等值机为例,其节点负荷和并联导纳与
+ o( S( M, G' J1 B8 A2 J, V原始系统总的有功和无功负荷的关系如图
$ `5 l1 O) R9 R# V1 \2 d2 . e8 n b5 n; ^( F, P5 ?
所示。
9 J9 N. Q" G) ~% N, m9 \" Y其中,) K' y. o; S5 ]
P
$ |/ E8 T+ t3 |; |/ O8 x2 ]) H和 : Q. J) f, m0 K" M
Q
* [2 \0 [ V; _* |表示节点处具有恒功率性质的有功和
/ w# V& f" ~! _无功负荷; l) Z- q2 w5 z9 ^
G 4 @. ]$ w h% ]8 f2 k) ~
和 ( H1 z5 E5 ^+ a
B
; w& Z) L( o, e1 \3 [1 g表示节点的并联导纳支路在基准& {9 X* o1 ]" i
电压下吸收的有功功率和发出的无功功率
. q! w4 J5 J% z1 T6 n[14]
9 e6 h+ ~0 y. N q' T;. Q8 n: K4 p+ O% i
P2 n. c" j! u e: Z
LOAD
: j7 v% S3 n( i# m- q) U! Q1 {5 e和
1 m1 v( |9 w! s4 u/ ZQ
$ ~; z% X; n* k: s( i* aLOAD
4 W& @9 H0 U# I$ m1 \7 m表示系统中总的有功和无功负荷。! g- Z7 U; Y" ~4 j/ ?! ^
, {; T$ \* N m$ R5 u* q1 h
7 X: G9 e: [' K6 `5 |44000 48000 52000 5
8 B. l' r+ X+ S1 A9 r6000
4 s. \% ^9 _ I# z4000
1 [$ ^) q( u& U& G$ x: f4 w6000 / p0 m" Y6 M3 D" r3 H. z
8000 4 a) F' b5 k# b; Y1 z! ~4 E T
10000 1 K7 B+ O4 c" o6 w
12000 $ J# w8 M0 K# m
14000
7 ^$ @; w* G6 l5 y0 _16000 & P! k; x. B7 y% {8 Q6 ~
18000 0 _( L0 m1 p! o h
20000 6 L }$ |$ Z; ]5 [' O. C
MW/Mvar : K; w* [9 k7 G9 h! S7 ~
P 1 C* M$ e) g; T! D, s: \- K
14500 15500 16500 17500 Q0 S% _$ Q9 P! y/ _3 w
LOAD; g- ]! y( E' n7 s2 C
/Mvar 3 x- B' q5 ?! e8 I/ I9 V O" D
4000 ' O2 U9 @7 @- P$ l& H0 Q! s9 R
6000
" N/ N2 T& X! @! j8000
8 e* ?% I) z0 U8 U0 s6 d10000 0 w0 R) D) s; `8 Z+ [. Z
12000 7 X2 {% N: t* ~3 k, d. J
14000 . d9 S1 [9 Q2 v: a0 m+ `; t7 n C
16000 V! n6 H, f9 `' V3 @6 H; b
18000
7 @8 N. s/ F- k7 F4 |- o' P2 `20000 * i3 o2 }: z8 M# A
P
4 x% ]# z, y) |+ H; R# E( r- ~Q 2 ` S2 u/ i, T1 r3 N
G $ v$ q8 V# ]" a3 h7 q" J
B - x6 F9 {% t* ]1 L d! F
Q
. y) a! u. K! mG
7 }9 H5 V+ F; V2 aB 0 X1 X/ G2 E, I
MW/Mvar
5 o5 o7 h. f. Z8 [! d& u! dP) `5 z- W& j1 I2 |) z: |9 a1 H) [" \
LOAD9 u z- M2 A; z: Z# [9 t
/MW 8 B0 V( i' H4 ^ ~
$ b$ x3 S( V( V+ H$ H5 H图
% S2 v. p ?4 V; B9 R" |2 & E2 Z8 E- s# E& A
# q. e5 Z( _, S3 ^& i0 w
1 6 u3 D; f; p" B2 o
号等值机的负荷、并联导纳吸收和
- S- K+ O0 j* s2 H9 A+ `# X6 d发出的功率与系统总负荷之间的关系
9 D, I$ m% \/ M3 q6 H3 r- ?; W, i) FFig.2 Relationship among the load of the 1
& I5 B! d' j/ q. Q# w% V* Jst
7 F. ?) P# p, N4 T {0 j equivalent
) D8 V f5 X4 @2 o# Lgenerator and absorbed active power and output ; i; I! K5 S) t5 ]( @, F
reactive power by shunt admittance and
0 C* d3 D, V2 y& s- C2 Stotal load of East China power grid: s9 r: R5 n' r. Z: m, S7 c. j" T+ k
3 k( N3 ]6 d r. f% N: j" C( i {6 I
由图 2 h$ v6 D. S1 l" B/ Z; c: H# h) a: a
2
; A+ w$ G" C% C可见,节点负荷、并联导纳吸收的有功$ P) s8 Q" s \9 l0 X6 a( D! e- D
和发出的无功与系统总的有功和无功负荷之间存" v1 t9 c, \" W6 I( e
在近似线性的关系,因此假定各节点的
1 s5 Y9 G9 o6 z B0 c* P# uP5 H. Z: b* v! R+ g& ^: x6 ~9 Q' P
、
+ J- d3 K) x% E( d& g; B8 LQ
5 Z3 ?) T x2 W6 w# y; x( a f、: H8 [" b1 X: M- o% k5 a
G
7 g, T( k8 d6 e' T+ W8 {、* ?/ ~2 ]7 b- j, @6 `
B
$ o6 p) `. S7 |0 B5 }和
# v" g* u6 p5 V# hP9 A+ l$ {. K2 h3 L A
LOAD
1 m3 [: Y7 r. v/ ~! r- D6 o、, a0 [# `) ], ~& g, ?" F
Q9 A% ?( }+ N6 k" z( H. S
LOAD9 U3 o/ Z9 Y& `8 Z6 V
之间存在下述线性关系:
/ C+ q( q$ o# k$ E: t# m $ m- q, C* `6 t% Z7 A8 i s" A
P=C' L% S$ n7 Y, \! W5 t" T
0p* }. b" }' N1 e, }* K+ u# s6 l
+C. ~8 }$ F8 h' c% R% ?, y
1p
. Z: T8 k4 r+ J3 i. g! e8 T0 I×P
8 w# b3 a0 k7 B3 D' hLOAD6 _, j5 j1 E6 ~! y) y
+C
& @) X; Y$ j- ~; X& a& P. C2p
2 u+ a& _( K+ t% u×Q! E. q* h1 ~# J- j4 o4 a
LOAD
8 \, f6 H$ r; { a6 `# k: C4 B$ m- P ~. A
Q=C
/ @% O2 W2 H7 `' F4 c) N0q
3 b {; \/ k4 [5 S9 {5 ^+C; W# A4 o9 ?2 M1 D
1q `+ Z! H0 |) @; ]% ^/ M
×P
( q+ U# j9 S* ~LOAD( g. `4 y8 x3 M8 T
+C
0 Y9 s' F. |' I& G* i4 ?( N2q8 V! V2 T8 ]+ i' v1 C8 \4 H
×Q+ E4 N+ q% y' R, [( G' V7 g
LOAD
5 Z' }# `4 d, B1 m9 o; A d4 Q8 S4 M8 A7 l+ b
G=C
7 g9 t. S! {! O0 h# P0g7 X0 p' n d6 ?! P- D+ [& x
+C
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7 O4 H. s0 O: g$ ^2g! m% m1 q1 `6 e8 z+ o; o, f' J
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、
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1p
Y l+ B" o" Z. M、
. \4 \% s! ^+ s7 E3 e' j7 LC
, C+ h! Y* w7 x7 ~2p
' ?( ]7 b# Q, c: X6 z" e、* }' R) }5 T4 J, w) `
C5 Z. v# x: b( Y0 F( m8 [- t
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3 M0 S6 F3 T& |( P: Y! ~* C、& q$ r7 ^- Y- N: X+ b
C
# @* s2 m L6 f# t6 f( P2q. C2 W v* G$ r0 K% T9 [0 l
、
$ h5 @; x* c6 w9 {# XC0 F1 A" }5 P' G4 Q- M$ {3 O
0g% C( L m& I" j5 H' V9 R
、
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$ u1 ]3 L9 X5 k* o2 C、
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6 i$ k. t8 U3 `2 J2g5 a: D# L% |' ^ C# g
、
7 C% U6 ]. B* f6 n- i, `0 zC V* A; @* O& f3 d0 u% j3 E
0b- x6 q1 D/ Q$ U
、
0 k5 M9 a! s) J. S) o" t* VC5 h* N8 _) |4 L. \
1b
6 ^0 P7 t" C8 I2 Q& W0 {8 c、3 L1 A1 ?5 X, {5 b- d& v
C
+ T4 Z' H- M7 c8 i2b
! C, `# l; |. C7 R( [( D9 f2 S% k+ Z为比例系数,它们确定了( c! w5 k" {7 o9 B. I9 s& x2 W5 A
节点负荷、并联导纳吸收的有功和发出的无功与系
- E% p% [; @3 ?% V) `" o! Z' v统总负荷之间的关系。* d, r" B5 P0 x0 \8 J+ d k# i( a
, x: {- g5 K; I" n0 ^5 L. b8 T8 Q根据典型运行方式下的负荷数据和等值系统
' K" [# S7 g0 A5 z0 D* u0 l参数,可以运用最小二乘法通过拟合各节点分别得 W- k, E; N- v+ _0 z8 h" s, P
到上述比例系数,实际运行中根据采集到的系统总
% v5 @+ E2 e1 H& P有功和无功负荷便可实时估计出各节点负荷以及
+ S* b1 o+ b* j, i导纳吸收的有功和发出的无功。, h* U2 G' }) Y, G) E, a! g
& R8 q/ J0 C" a
3.5
) k/ b: [ k' ?9 |) e* Q. O& k等值系统需要的实时信息及潮流和稳定计算& \0 W3 t1 V( l0 s
4 K; ~4 k, {$ E! p/ I5 j2 g% M4 {0 _当等值系统采用如图
( o9 s' z' E( t0 d" Z+ A0 Y$ \1
Z& k6 E6 x, k2 I* ^所示的网络结构,并按
5 F! f+ J& j- [) K) J* t' F& m% C3.1~3.4
_! l K8 t1 t* E7 }9 C节中的方法实时确定其参数时,需要采集的; Y/ \! n( l. W" w& C( h/ q
实时信息包括:双龙、凤仪和瓯海
+ l* \& N( e/ J+ t) M% {" U500k V
, p% H' P6 j5 W/ y* K母线的电压;7 z& o+ N! z* l$ a; J
线路福州-双龙的状态和潮流;线路双龙-凤仪和双) w% Z1 r% |0 ?
龙-瓯海的状态;浙江省内发电机组的有功和无功出1 c. z" T+ D8 R: G T6 y7 A- x
力之和,省内有功和无功负荷之和;上海、江苏、安
. \+ ^* J/ b$ |" w; X7 U+ W/ s徽和阳城的机组有功和无功出力之和以及这些区域+ h# d n& h; ?" O+ Q
内有功和无功负荷之和。在已知福双线潮流的情况
- E+ a( s( b: p2 n c8 I+ Y7 t2 g下,以双龙、凤仪和瓯海作为
4 t/ {% [% ^/ Y: e' O+ QPV
3 p N6 v- J0 E1 _5 I, B8 v% `节点,$ s- Y5 i3 ?5 X: b/ L7 L7 x; R) R
1 1 r1 U% U: i7 x9 p
号等值机
. V3 X7 U1 [% ?% I+ Z* I1 S作为
- ~" l: B6 G" W R0 SVθ! O3 k; \* U% X: w6 V5 w
节点(指定电压为
, U' L$ D, t" C+ I) T1& F* C, D( N2 ]$ r0 B; z
∠% b, f/ q+ r% b! ?( P
03 ~7 Y6 J+ f1 J6 o* ~
°
% x* }! u* P. G; bpu
; G! L7 S _, @6 B) ~! ^7 S# M),9 m( t! {, t+ e6 N
2 # I. N" o# \- P! j; K/ n
号等值机作为; t9 f+ T7 U( q* [9 |
PQ
% N- }7 U# x$ N% E节点,可以对等值系统进行潮流计算,并以计算
' x$ O5 K; u) p: h% b结果为基础进行稳定计算。
: |5 o6 }+ K8 x" L 1 o5 n0 }3 `; y, x
4
$ K" {0 }# G0 y$ F# Q9 k结果检验与分析- @& c+ l+ z) n* q' W! _. F( k
) k1 y( t9 b& s$ p
运用本文提出的方法,通过估计分别得到了华6 ^! f4 _8 q! G1 h1 |& m
东电网在典型运行方式和另一种校验方式下的等2 J8 R6 q0 J: T
值系统参数,并与实际系统进行了比较。为了节省 \" H' Q) t& D. }* r1 w( s
篇幅,表
' K) A# W% |2 F0 ?6 j3
- h" j% r" ~8 C4 p( B0 o+ ]仅列出了校验方式下的比较结果。
% A D/ h& V/ P: Q# Z/ W " r' A1 j7 i7 e* B: q9 c B [
表
' Y& Q$ f% ^8 d- P- v3 ! {. K0 |7 j; ^: a ~ Q6 B2 M
校验方式下等值前后联络线稳定极限的比较
. ~5 m9 U5 r& F) ~. [/ qTab.3 Comparison of pre-equivalence and post-equivalence - S. a: e0 B; X2 E' E
tie-lines’ stability limits under the test operation mode 6 n; ?# _+ t! I. O2 e3 a& C
福双线首端故障不切机时
1 \! d, y/ b! l% Q9 S) }联络线的稳定极限/MW
( e) f, X1 j3 U L% s" N) N后泉线首端故障不切机时
! c" i/ O& X* R8 Y1 o# L! V联络线的稳定极限/MW ( B+ H4 E: n, t- j/ P" @
线路运行/ ! Z$ R1 Y! S& k5 V
检修方式
: o. T2 n; o) _9 ?8 X* k实际系统 等值系统 实际系统 等值系统
{8 G! s- j8 N1 Z7 C正常方式 1120 1105 1000 970 2 ? v$ E% W: i5 C8 B9 G/ r0 s/ O# |
双龙-凤仪 1090 1080 920 910 0 f% g$ z, ]8 M0 w# E$ z9 N# d9 @, M9 S
双龙-瓯海 1095 1075 945 910 ' g1 j& E7 d2 H$ {
兰亭-凤仪 1110 1105 980 970
( s8 g2 e* {6 E, \5 Y- I凤仪-瓶窑 1110 — 990 — . n0 s+ p# S. W, t' w: l5 m0 j
瓯海-天一 1115 — 990 — ! k Y7 \" w2 q8 e1 Z8 l* D
注:表中“—”表示按正常方式处理。
- V6 B0 ^) N m0 a+ {% L 术 19
1 k- d4 T7 J1 R1 M. @- R调机组,并考虑到可能获得的实时信息情况,首先5 U% V1 m$ |2 Z, n& ?3 I
确定了一种适用于华东电网多种运行方式的等值网1 v6 a7 N( l; J1 c
络结构。基于同调等值法的基本原理- e; c7 k, ^6 b, O6 X8 [
[4,5]
. p% A3 C) Z9 b( k,通过研究
% W' x |9 D0 Z$ Y/ r: u0 A几种典型运行方式下等值系统参数与实际系统的总
" F* x8 c$ L: l( x0 l; ~. X负荷和发电量之间的关系,提出了用简单的数学关
9 Q6 q9 D8 D1 r8 d, P3 g# Q系来近似表示等值系统参数和实际系统变量之间的* E# p! t8 p( F3 S
变化关系,在实际运行中根据采集到的信息对等值/ o7 q; `5 a- P. P& p
系统参数进行实时修正。计算结果表明,采用本文
& j- S5 q+ b* K+ ?* n' P7 Z6 D' s方法得到的等值系统能够比较准确地模拟实际系
" O6 h2 i( m0 m1 u: x统,而且等值系统采用实时调整的参数与采用固定* ?' d7 C& L6 Y! {7 G: N: |. g
不变的参数相比,可以更准确地反映电网运行方式
- V9 m' `& `$ _) e4 N- J的变化,从而更有效地利用联络线的输电能力。! ]& d! R% ^8 h/ \7 q
% c4 |( p# k9 c& @5 x. L2
9 N+ [; R! X Y5 J( r" z等值系统网络结构的确定
1 J; N+ `+ c4 N7 o+ f9 e' @ K+ }
7 N' ] [. y# ]* ^8 D( E等值网络结构的确定包括两部分,即划分同调
. L6 I! ^& a" G' u( |机组和确定要保留的节点和线路。本文遵循以下原' v0 |8 y, v3 O2 O) P
则确定华东电网等值网络的结构:
5 L4 s5 H4 q3 A2 W" E2 S
% B8 Y& Q3 u+ U5 ?& C0 ]( k( \) [) l- }8 ~7 V8 m, r
1
! S2 @* H6 \ D: ~: q& J% X)保留对系统稳定水平影响较大的元件和( s; ?# {0 ^0 F" _. U8 _
节点。* Y" |' U% F) @
+ L u/ u4 ?' \. j
(
3 G- b$ J/ r. S7 C) }+ t8 w& Y2" l+ @( z; c* b+ G) B
)将地理位置接近且在不同运行方式下故: m. d( |7 U8 f( I
障后均基本同调的机组划分在一个同调组。
& y! E/ l( q9 k. n, K) [ ( [- J' E: T1 d0 @4 N
(
% H' [4 v6 _+ W) Q35 r; g$ E" v8 V" V5 C! l
)等值网络应尽量简单,所需要的信息容
8 p+ Z2 a1 h2 z; [0 z( s易获取,维护简便。. ^6 g% |) I% H: x/ B
3 f! ?8 u0 ] u
根据同调性分析的结果和可以获得的实时信息
& \' u4 N# k# G# o& m情况,同时研究发现华东电网中的线路双龙-凤仪和
! d9 d, H. K6 ~, H+ j双龙-瓯海对于福建-华东联网系统的稳定水平影
7 V7 z7 m, J+ W4 G) A: c响较大,而其余元件对联网系统的影响较小
7 p, D9 E6 H* m6 C1 S, y[13]5 E2 h" s9 }3 h- Q& |
,故/ e4 D5 j/ d; J
将华东电网等值系统的结构确定为:将上海、江苏、
6 g- l+ y% k8 X8 h& }- d* r安徽、阳城等地的机组等值为一台机(以下称为 0 ?- l. H5 A/ }5 B
1+ a8 t0 U7 K, N8 |
号等值机);将浙江电网机组等值为一台机(以下称
2 C5 t' r+ U/ a! b, Z4 r为 : ]1 @0 }5 s' W# `6 _
2
3 {8 w* {* z: T+ z号等值机);保留双龙、凤仪、瓯海的# G- s* @% @7 S# G0 E1 Z: P' Z" w( i
500k V
4 N$ H& @7 T8 v3 v: A3 b0 r母
" e; c+ C- f9 j, o5 H: Q g4 R# @, C, f线;保留双龙-凤仪的
p u0 j( k3 P: ?& k' |7 [500k V
$ Z# @( Y* X9 E0 i9 v, D4 B3 v9 X双回线路以及双龙-4 J- h% i# w7 f" W' S* t3 i4 j0 l
瓯海的 . l- H4 P9 V$ h- @5 Q- \
500k V ) Y& N* W+ u D" W, E5 R" T
线路。等值网络的结构如图 F' D* |0 w7 F1 j5 ?* O, ]1 Q
1
( s' P- Z4 J4 D$ n f" Z( C所示。% V2 D# f/ Q2 T( W" e x# I" h
+ ~# }" j2 M4 F% @$ n5 ]2 M
+ i* u/ _9 d5 r( Q! C凤仪
. w, C1 Q& x9 y8 W$ }) v8 ~! X双龙 $ }- h) z! Q- Y( L4 ^& p
瓯海
) L% u) f8 {6 k' Q福建电网
4 Z; E8 s/ s4 c7 c, x) T6 [1 号等值机
3 t4 Z! P) N' P, d3 a2 号等值机 & t) \$ W& i; @
. w3 M0 G! M+ q; g
图
0 s% P" ~( ]/ p5 _" D1
& P. r. r8 v$ {3 [ 华东电网等值系统结构图
" i; ~( U; C2 a+ xFig.1 Diagram of equivalent system for
5 j! X0 E1 F6 L- N, f+ ?5 j# @East China power grid 7 f5 J9 `) |2 L; f) _9 J2 `$ g
3
9 }, J2 ?: r9 A7 z等值系统参数随运行方式变化的规律及6 H7 O o/ B7 @7 ]+ r8 N0 x
其实时调整( ^" D6 z# }: K" D1 U. k
8 @9 p4 K0 y: D0 s# w& Z
3.1
/ T" |, o6 ?: L等值发电机出力* c) h( t. m7 r
1 \4 N; _) g1 }' e, X1 p5 N
同调等值法采用恒等功率技术对同调组内的 N$ y% ^$ N) @; G, @" a/ W
发电机母线进行化简,即保证等值前后每条边界母2 T0 `- ]4 J7 c \% c0 X
线的注入功率不变,同调机群发出的功率也恒定不% c) g8 } x4 x/ N+ _, h5 Y, R
变- t+ V$ l. Q# k* l# O" N+ n% t9 z
[4,5]- |0 e1 M/ [, x4 j
。几种典型运行方式下的等值结果也表明,华
; `! E, p* L8 o$ \7 r/ _, e, m+ m东电网中两台等值机的有功和无功出力基本等于
4 ~3 d/ I9 l' ?等值前相应区域中各台机组的有功和无功出力之8 y2 M( ?2 L& M3 x3 ]/ B2 ^# W
和。不同运行方式下 5 M- Y7 C- g, ?8 W! L$ n5 a& h
2 7 p4 D$ H$ U# G7 Q& L* _( N
号等值机的出力与浙江电网
" X' [$ D5 i* N! D" ?' r机组出力之和之间的关系如表 $ N. c& P# H, S7 k! Q, K- Q! ~- [
1
# `* p C4 e5 [5 E所示。" F. J2 L1 h& @/ ]
, Z( q' o0 C7 e$ d/ H表 6 e$ w3 P# \: s+ N5 f$ m
1 2 & U, \" \# ~6 |' T" n5 l* e; E2 ]
号等值机出力与浙江电网机组出力之和之间的关系
3 `5 ~+ w. @' x3 OTab.1 Relationship between output power of the 2# p; G6 _, x' @& ^- j* f- _# D
nd5 L2 u/ U1 x8 Q$ d4 P
5 c, f; U2 \4 s H" Z3 b- P8 Vequivalent generator and total output power of
, w% H1 P8 L+ X; v0 Ygenerators in Zhejiang power grid
9 O# ]: J+ i H8 \ S i2 I
\3 M: t. u" B) T/ Q' T浙江电网机组出力之和 2 号等值机出力
) j5 ~' f; d* q$ k+ J7 o运行方式
! q) ?$ ^& m8 {- i. U @: o; M" AP/MW Q/Mvar P/MW Q/Mvar
5 _6 w7 ~- J' m& E4 l% W冬季低谷 9966.0 4082.0 9866.0 4022.0
2 a2 k3 ? `4 D/ i夏季低谷 10016.0 5902.5 9916.0 5842.0 7 g' J) A4 t$ o( O
夏季腰荷 12456.0 5267. 6 12356.0 5207.0
; L8 W+ a) Q. _夏季高峰 15611.0 6490. 4 15511.0 6424.0 * \1 x3 p6 @2 h5 X: K
冬季高峰 14626.0 6337.2 14526.0 6293.0
% h E( u' o P Y, q因此,在线稳定控制系统在运行过程中取浙江
8 P8 f+ i9 v( V省内各台机组出力之和作为 / \0 J. Z' }' G7 h
2
% \! ]" D1 z1 j! @( D号等值机的出力,取6 f. J+ m7 d+ z d
上海、江苏、安徽和阳城的各台机组出力之和作为
' w, n- v# S, A( I* {1 3 M& k" L4 U& W- q3 b
号等值机的出力。/ ?$ v" l+ ~5 `3 M) ?0 j8 w' K
; P* s7 o- A6 L3.2 6 r( w6 b8 V. V& t( ?
等值发电机动态参数" x3 q3 } K3 U% q
0 T* Z; W( I, ?, {3 ]7 p在目前的计算中,华东电网的机组采用不计阻. w7 y3 h$ Q. X8 d4 Y* `6 z' M
尼绕组的双轴模型,不考虑励磁和调速系统的作9 B. A1 W6 ?& _
用。运用同调等值法对同调发电机进行聚合发现,
# I. s# R% e. v% L& A等值机的动态参数仅与等值区域内的开机方式有1 d# O+ A s0 E8 w# S6 }: Y) U* w
关,开机越多等值机惯量越大,而电机的同步电抗. w+ v d' v. Z7 [+ o" J# T7 g! Y0 `
和暂态电抗越小,暂态时间常数越大。+ m' y# u- i! P- u/ ~
4 x$ D# D" l+ v7 ?" w9 w. i考虑到目前福建电网只能获得华东电网中个
* b( L o( l4 }+ v% y9 k别电厂机组的状态,华东网调也不能得到全部机组
2 \! a. M6 n2 S" x& p0 h1 }的实时信息;而且在福建向华东送电的情况下,华# o) f6 a$ A( ^, u. s7 K+ q
东电网机组的总出力相同时,开机越多对系统稳定9 X R3 Q' k7 j; x
越不利
# f+ d- ^' g- j) C[13]
! m6 c- w/ B- c5 N+ ~,而当华东向福建送电时福建省内发生故
+ c9 w8 R. z: H) I9 G2 c9 g2 T) |障基本不会影响系统的稳定性。因此,在信息不全
/ V' C$ [% u# D的情况下出于保守性考虑,在线稳定控制系统按照
8 B6 t8 p* V6 ]9 f* x0 j最严重的情况考虑 " r* {+ r. `$ a5 p! P& g
1 ' L' k I/ n$ W4 _
号和
6 d' b) i9 T' U0 h2 {6 k2 6 M m9 d/ ^. V* }
号等值机的动态参数,* h- N4 s P) Q% I1 N
即取机组全部运行情况下的等值机参数。
9 \+ y2 O ]) W5 d8 g0 }6 g8 s 9 a6 _. G0 V, u Q% n4 y
3.3 / X0 f& F1 V& f! u. a
线路参数/ F, P* q6 g% u6 k
. I. \- ~6 l; x: i
本文采用电流变换法(1 W" L0 B+ g, S8 F! l
Current Sink Reduction
& ^& \, [) P9 J& k N,# ~: O1 i' [1 u% T
CSR
, ^9 M T* W! k, E% v" x)进行负荷母线和网络的化简
" h8 B4 e! L# t1 P& P7 c `9 W[4,5]1 K0 Q. o+ n% m g( N J Z
。由其基本原
$ T% d3 n% Q g6 G) k& w& _理可知,等值系统的线路参数是实际系统中多个变10 \& Y! B6 m0 J% y8 ^) U: C9 S
引言
1 e& ~7 D& t4 v. I' k/ [$ _
% d& }* q) A& D+ `7 l根据电网的特点和电网安全稳定运行的需要,福
+ q( @1 H' A' y% l% q/ a建电力公司在现有安全稳定控制系统的基础上
# K' X2 n- D. d" E. ]1 @[1]
3 T$ F9 T6 V9 D6 h0 C4 O# h借鉴( n6 K* p3 K/ p9 r9 K: A$ `
国内外在线稳定控制系统的先进经验
! ]/ ?! d. c. O[2]) ?- R2 O$ I- D
,建立以“在
$ Q* M3 z) T, B2 _: I: `' o线预决策,实时匹配”技术为基础的在线稳定控制决
V0 p$ s* F+ q8 O9 i$ P策系统,更好地确保福建电网的安全稳定运行) V* \- L K+ u+ i5 q
[3], y. A+ s0 E; k; L; ^
。9 D; r6 m U0 P# X8 Q7 c' N
8 h1 R2 n } E. b0 N
由于电网管理和通信方面还存在一些问题,目* b1 M3 s N$ T- _
前福建电力调度通信中心还不能充分得到华东电
( H; S' D0 z: _% D网内部的全部运行信息,而且为了节省计算时间、
1 j! {! u' ?$ c提高工作效率,在线稳定控制系统进行稳定计算时* \6 V2 G& }" r1 ~* c9 @7 Q
需要华东电网的等值简化模型。 Y# H0 ^' d0 F; d6 Z
+ g# v- S' f/ l o3 B+ m根据研究目的和等值方法的不同,动态等值方
1 ~ d0 U: P' z法主要分为以下 . W4 l8 d4 q/ r2 R+ r E6 }
3
; }2 ~9 L5 Z3 M5 N/ ^种! z3 z' u# V: ^& M! m2 g9 R
[4]
8 Y4 q+ _5 ]$ H, U:①同调等值法,主要适用7 N* a; b0 [# U1 q( L7 Z% o
于大扰动下的暂态稳定分析6 C* ^ |' U6 g3 k h
[5-8]
, E- x- P8 e. | s( ~" T; y& N;②基于线性化系统
1 u4 v i9 V+ h V/ b状态方程的模式等值法,主要适用于小扰动下的动, o4 V1 m7 ~" {) Y/ b
态稳定分析. N* `; H4 \6 }/ M2 }+ E$ z: `
[9,10]: e" ~. s8 H l" K7 L3 n
;③基于系统动态响应(或量测量), }7 K, |# d; M
来估计和辨识外部系统及其等值参数的方法
( J: a% X; v; d+ W0 M[11,12]7 R; x% Q! g' l, ~& v& Q3 y
。
! Q1 V: I* F# z2 @; b前两种方法需要外部系统的全部数据,第
8 Y6 A K: h* H' Y5 p3
& `* G& h- }8 }9 v/ G4 J' a种方法& }% V( t$ C# u: S- L
则需要对实际系统施加扰动并利用系统辨识的方
; ?1 X9 n8 u2 g6 z5 e' B' z* o法来估计等值系统的模型参数。
* ^* ` g% U* m7 A8 W3 * K7 F8 Q5 c2 R) H0 m
种方法均只能针, t4 L% o$ R* A
对电网的某种运行方式进行等值,不能反映实际系
" i9 Y* H3 ]- S6 q; f& X( w E4 K5 N) U统运行方式的变化,因而不能简单地直接应用于在: X2 U( B1 \+ x0 F! n
线稳定控制系统中对外部网络的实时动态等值。
8 \. r- k; o9 b2 J
, D6 r3 M2 A/ n! s" o. e7 O" ?本文在对福建-华东联网系统进行深入研究的( {; u) [/ n5 q9 L' G( i7 [4 p/ P- ~5 N9 Q
基础上,通过保留重要的元件和节点,适当划分同 22 Power System Technology Vol.29 No.4
/ D! Q/ S7 L) G0 j( X: L致
% P. I" ^+ n# B( k 3 F- }% D" e7 c' j0 z t
谢2 L; J9 M# ]4 C6 ]
5 @3 ` u* p' T a" o
华东电力调度通信中心运行方式处和自动化8 a. S2 }, h: F
处以及励刚博士和曹璐博士为本项研究提供了必) v6 i" F* { E& x8 t: a
要的数据资料,并给出了许多有益建议;中国电力
3 f1 m- e2 d. O+ l2 V8 A$ w( ?科学研究院刘肇旭工程师对于本项研究提出了许6 w5 B3 C8 \( I+ s2 G4 i" E
多有指导性的具体意见,在此致以诚挚的谢意。2 Q: N* M) n. G% v2 q2 [
, ], o( P" E5 G0 @
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; L5 z: [) q9 f0 g( u5 u收稿日期:2004-12-02。 ! |! w# j" p; a Y* R
作者简介: . W# c7 s) f! F8 q' M
赵 勇(1976-),男,博士后,从事电网稳定控制与电能质量方面
4 K$ h8 q3 o8 a u的研究工作;
# H5 _/ L, ^) @; D2 f苏 毅(1970-),男,高级工程师,从事电网稳定计算与自动装置( |; ^( o j2 j- T
的管理工作;
% f9 r6 C% z9 N- M9 K% A, n, E+ L陈 峰(1967-),女,高级工程师,从事电网稳定计算与运行方式$ `# a9 C1 v' K( ^4 V% k
的管理工作;
' W6 G5 ?" N- V n2 K滕 林(1973-),男,博士,从事电网继电保护与稳定控制方面的
1 F5 K! E0 E2 R! u4 d. {研究工作。 3 x5 p& m1 Q$ a7 j
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