[发明专利]一种大电网频率时空演变过程分析系统

说明书

技术领域

本发明属于电网频率时空演变技术领域，更为具体地讲，涉及一种大电网频率时空演变过程分析系统。

背景技术

我国能源分布不均、地区发展差异较大，能源的资源与需求呈逆向分布，形成了能源基地和负荷中心分离的局面。随着“西电东送、南北互供、全国联网”等战略的实施以及以特高压为特征的“坚强智能电网”的建设，使得我国形成了世界上独一无二的超大规模互联电网，同时形成了通过长距离高压输电网互联的送端与受端电网。如四川电网、西北电网、贵州电网和云南电网均属于典型的送端电网，向长三角和珠三角输送大容量电力。虽然大规模互联电网因为系统容量增大后可以有效提高电网频率稳定性，仍有较多复杂电力系统在大扰动下维持频率稳定的能力在不断恶化。对于送端电网，既要保证本地区电量需求，又要通过大容量集中外送方式实现对受端电网送电。当联络线出现故障，导致送端电网大部分功率外送受阻，将引起送端电网频率急剧波动，威胁电网安全。一旦未及时处理，可能引发大范围连锁故障。研究表明，频率稳定是一个全局问题，在大事故演化过程起着关键作用，一旦频率稳定被破坏，将引起系统的加速崩溃。因此，建立大电网频率时空演变过程分析系统是非常有必要的，可以为后续建立有前瞻性的安全防御和多周期、多防线的安全防御体系，为实现在线预警与安全防御提供理论依据，最大限度保证电网的安全稳定和经济运行。

电力系统频率是电力系统运行参数中最重要的参数之一。电力系统频率动态过程直接反映电网内部有功功率供需平衡的基本状态，根据动态特性可以确定调频机组的合理配置（如备用容量及分布）、系统保护与机组保护的协调配合。迄今为止，对频率动态过程的分析多采用单机带集中负荷模型。但是随着电力系统的发展，网络结构、扰动地点、负荷构成及电压特性等因素对电力系统动态频率特性有显著的影响，动态过程中电力系统的频率在空间上的分布特性逐渐显现。单机模型忽略了线路与网络的影响，或认为各地区系统与干扰点之间距离相等且参数相同，对于早期的电网，这样的简化是基本准确的。但对于现代复杂的多机系统，电网的结构和运行情况和单机模型分析的基本假设相差甚远。因而在分析多机电力系统时，如果仍然采用单机模型的功率频率动态过程的概念和方法，会使得分析结果和实际电网产生很大的差距，或者出现完全错误的结果。这使得电力工作者将注意力转向了对大电网动态频率的时空分布特性的研究。

例如，在文献“韩英铎，王仲鸿，闵勇，等.电力系统动态频率的定义及“虚拟转子法”频率测量研究.清华大学学报，Vol.33(1),1993,pp.1-9”中，对动态过程中的频率进行了分类，定义了全系统动态频率、地区动态频率、发电机节点动态频率和一般节点动态频率。在文献“M.Parashar,J.S.Thorp,C.E.Seyler.Continuum Modeling of Electromechanical Dynamics in Large Electric Power Systems.IEEE Trans on CAS-I，Vol.51(9),2004，pp.1848–1858”中，把电力网络(包括发电机、线路和负荷等)作为二维空间的连续函数，得到了描述非均匀电力系统的平面矢量场，利用连续机电波模型对频率动态的传播进行了分析。在文献“张恒旭，刘玉田.电力系统动态频率响应时空分布特征量化描述.中国电机工程学报，Vol.29(7),2009,pp.64-70”中，通过定义观测空间、响应时间以及响应线性区间，提出基于观测空间的频率响应时空分布特征量化描述方法，并通过定义的微观变量来量化描述系统频率的动态行为。

由于电力网络在地理上分布不均匀、机组及其控制器参数差异，以及不同区域负荷特性不同，使得在分析大型互联电力系统的动态频率时空演变过程时产生了困难。目前关于复杂电网的动态频率特性的研究主要集中在瞬时频率时空分布及其动态传播、动态频率的影响因素、频率测量以及基于动态频率的安全稳定评估几个方面。对大电网频率时空演变过程分析主要采用参数均匀、各向同性的连续机电波模型，但连续机电波模型的假设不符合实际电网中机组分布和网络连接关系不均匀的情况，这对实际离散电网缺乏准确的描述，很难真实的反映出实际频率的时空演变过程。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于导线分布式特性和机组离散分布的频率时空演变过程分析系统，实现对大型互联电网的动态频率时空演变过程的准确分析。该系统基于电网真实条件建立，能准确反映电网频率时空演变过程，实现对电网动态频率的预测，该发明为实现电力系统频率稳定控制提供了新思路。