低频低压减载装置远方协调校核方法研究_田宏强.pdf

Electrical Automation电气自动化 2023 年第 45 卷 第 1 期测量与检测技术Measurement Detecting Technics低频低压减载装置远方协调校核方法研究田宏强，刘辉，章昊，王磊，王松，许斌(国网安徽省电力有限公司，安徽 合肥230061)摘要:为减少低频低压减载通信过程中由于各种动作指令接收错误而导致的负荷误切现象，提出了一种远方协调校核方法。首先分析通信过程中指令下发错误场景，其次对接收远方信息的时刻进行校核，最后在接收远方信息间隔期间实施实时校核的具体措施。通过算例分析，阐明了远方协调校核方法的实际应用场景与实施流程，验证了校核方法的可行性与有效性。关键词:低频低压减载;负荷特性;切负荷;远方协调;校核策略DOI:10 3969/j issn 1000 3886 2023 01 030 中图分类号 TM712 文献标志码 A 文章编号 1000 3886(2023)01 0102 04esearch on emote Coordinated Verification Method ofLow Frequency and Low Voltage Load Shedding DeviceTian Hongqiang，Liu Hui，Zhang Hao，Wang Lei，Wang Song，Xu Bin(State Grid Anhui Electric Power Co，Ltd，Hefei Anhui 230061，China)Abstract:In order to reduce the load mis-switching phenomenon caused by various action command receiving errors in the communicationprocess of low-frequency and low-voltage load shedding，a remote coordination verification method was proposed Therefore，firstly，the error scenario of command issuance in the communication process was analyzed;secondly，the time of receiving remoteinformation was checked;finally the specific measures for real-time verification were implemented during the interval of receivingremote information Through the analysis of calculation examples，the actual application scenarios and implementation process of theremote coordination verification method were clarified The results of calculation examples verify the feasibility and effectiveness of theverification methodKeywords:low frequency and low voltage load shedding;load characteristics;load shedding;remote coordination;check strategy定稿日期:2021 10 01基金项目:国网安徽省电力有限公司科技项目资助(B3200200003)0引言随着分布式电源、微电网、储能和电动汽车等新型用能设备广泛接入，电力供需形态呈现多样化特征，负荷特性呈现明显差异性和互补性。原来的传统负荷线路具备“源荷”双重特征的比重不断上升。低频低压减负荷装置分轮次切除预先设定好的负荷线路，动作时难以实时区分负荷线、电源线或停运线路，有可能切除电源线路导致电网频率电压问题更加恶化1 3。减负荷装置只反映就地电气量的变化而实施控制动作，装置之间、站点之间缺乏协调。当受限于负荷重要性或是分布式电源出力，某台装置、某个站点存在控制量不足的情况时，不能协调其他厂站动态调整其切负荷量以补足当前不足的控制量4 6。解决方法通常是设立区域负荷协调控制主站7，对设在各变电站的低频低压装置上送的负荷线路电气量信息进行综合决策判断，确定各变电站每一轮次需切的负荷线路。然而，在负荷协调控制过程中不可避免会发生通信过程受到干扰或是主站下发过程中发生位翻转等因素导致下发需切负荷线路错误等情况，并且由于分布式电源出力的变化，装置动作时刻负荷线路的功率值也可能与上送时刻不一致。按照错误的切负荷指令进行负荷切除将会造成严重的安全稳定事故，严重威胁电网频率电压稳定。本文针对上述问题提出了一种低频低压减载装置远方协调校核方法，进而加以动态调整以避免出现指令下发错误的情况出现。1负荷的电压频率特性负荷有功功率及其系统频率与负荷的母线电压相关，用幂函数模型可以表示为8:PL=PLNVV()LNff()N(1)式中:PL为负荷的有功功率;PLN为负荷的额定有功功率;VLN为负荷的额定电压;V 为负荷的母线电压;f 为系统频率;fN为系统额定频率;与 为指数，取值为 1 5。由式(1)可知，在负荷的电压频率特性的影响下，当负荷电压及其系统频率发生较大波动时，负荷有功功率将随之发生较大的改变。当系统受到外部干扰而出现电压下降或频率下降时，其负荷的有功功率会相应降低，此时负荷的电压频率特性将帮助恢复负荷电压并提升系统频率，表现效应为正效应;当外部干扰过大，超出系统承受范围时，如负荷电压和系统频率出现快速下降，将触发低频或者低压减载装置动作，切负荷后其余负荷的有功功率仍将跟随系统频率或电压的恢复而上升，此时负荷的电压频率特性201Electrical Automation测量与检测技术Measurement Detecting Technics电气自动化 2023 年第 45 卷 第 1 期将表现出减载控制的负效应9。2减载装置协调校核方法制定2 1低频低压减载校核的主要参数装置向主站实时传送接入的各条负荷线路的功率以及上送时刻的时标，同时记录该时刻的负荷线路功率。装置循环记录 T时间内负荷线路的功率值，超过 T 时间后下一条记录将会覆盖记录中最早的那条记录。T 的选取要使得 T 能覆盖装置与主站之间通信时间的 2 倍，并适当放出一定的余量。装置上送主站的信息包括:t1时刻线路 i 有功功率 Pi|t=t1，t1时刻线路 i 无功功率 Qi|t=t1以及上送时刻时标 T1。其中，i 取值范围为 1 N，N 为装置所接入负荷线路数量。具体上送内容如表 1所示。表 1线路 i 时刻 t1装置上送内容线路 i 时刻 t1有功功率线路 i 时刻 t1无功功率功率上送时刻时标Pi|t=t1Qi|t=t1T1主站收到各变电站各条线路的有功功率和无功功率信息后，综合系统运行方式和潮流分布实时计算各变电站发生低频低压故障时每一轮次的需切量和具体需要切除的线路，并将上述信息连同计算需切信息所依据的功率信息的采样时刻 T1一起下发给装置。以低频场景为例，主站具体下发内容如表 2 所示。表 2主站下发装置第 j 轮次需切负荷信息低频故障需切线路故障需切有功功率总量功率上送时刻时标LiPsum_rT12 2低频低压减载校核原则低频低压减负荷装置每隔一定时间间隔接收负荷协调控制主站下发的每一轮次的低频低压跳闸出口定值以及相应的负荷需切量，装置接收到主站的需切信息后，搜索功率循环存储区，找到主站下发的 j 轮次需切线路在 t1时刻上送的有功功率，并按下式计算功率总量:Psum_c=Ki=1Pi|t=t1(2)式中:Psum_c为低频低压减负荷装置当前时刻负荷协调控制主站第i轮次要求切除线路的功率实时量;Pi|t=t1为由跳闸出口定值确定的需要切除的负荷线路 i的当前功率;K为第i轮次所有需切线路数量。计算得到的j轮次需切线路t1时刻有功功率总量与主站下发的 j 轮次需切线路有功功率总量的误差:e=Psum_c Psum_r(3)式中:e 为 t1时刻有功功率总量的误差;Psum_r为故障需切有功功率总量。当 e 1时，认定为本次下发为正确数据，存储校核正确的 j轮次需切负荷线路信息。其中 1为选定一个很小的值，只需大于运算存储过程中可能存在的误差即可。当 e 1时，装置认定为本次下发为错误数据，向主站发送接收错误标志。主站收到接收错误标志重新下发 j 轮次需切信息。装置收到需切信息后重复以上的校核过程，若重复 3 次仍然校核不通过，则装置和主站端同时发出异常告警，提醒运维人员进行通道检查。线路由于分布式电源出力变化的影响，其负荷也是在不断波动变化的，在主站两次下发需切量信息的间隔期间，线路负荷仍然存在小幅波动，因此装置仍然需要对主站下发的需切量信息与实际线路负荷信息进行实时校核。在装置两次接收主站下发需切信息的间隔期间，装置首先剔除掉当前功率为负的线路;其次，计算需切负荷线路功率总量。Psum_cr=Ki=1Pi|t=tr(4)式中:Psum_cr为 tr时刻装置上一次接收主站信息时需切负荷线路功率总量;Pi|t=tr为上一次装置接收主站下发信息时的需切线路Li在当前时刻 tr的实时功率。计算得到 j轮次需切线路在当前时刻 tr有功功率总量与主站下发的 j 轮次需切线路有功功率总量之间的误差为:er=Psum_cr Psum_r(5)式中:er为 tr时刻有功功率总量误差。当 er 2时，则无需对上一次接收主站正确下发的需切线路进行调整;当 er 2时，根据使用场景的不同可以设置两种校核策略，两种方策略通过控制字切换。在实际工程中，2的选取应根据系统对过切与欠切的实际承受能力来确定。1)校核策略一当 er 2时，则装置对上一次接收主站正确下发的需切线路进行就地调整。目标函数的选取思想为:使得调整后的需切线路的有功功率总量与主站下发的需切线路的有功功率总量之差尽可能小。目标函数如式(6)所示。min er=Psum_c Psum_r(6)式中:Psum_c、Psum_r3分别为调整后的需切线路的有功功率总量和主站下发的需切线路的有功功率总量。上述动态调整的具体实施策略如下:假设接收主站正确下发的 j 轮次需切线路集合为 j=Li(i=1，2，)，则第 j+1 轮次需切线路集合为 j+1=Li(i=+1，+2，)。式中:为 j轮次需切线路总数;为 j轮次与 j+1 轮次需切线路之和。线路按照功率大小从小到大的顺序编号。当 er 0 时，说明主站下发的当前需切负荷线路的有功功率总量不满足需切量的要求，则搜索集合 j+1，进而得到增补的 j 轮次切除线路集合 j+，j+j+1，且满足式(7)两个约束条件。Pi+er+er 0，i j+j+1，Pi+erPk+er(7)式中:Pi、Pk分别为线路 i 和线路 k 的有功功率;i j+，k 。当 er 0 时，则说明主站下发的需切负荷线路的当前功率总301Electrical Automation电气自动化 2023 年第 45 卷 第 1 期测量与检测技术Measurement Detecting Technics量大于需切量的要求，则搜索集合j，得到需要从j轮次需切线路集合中去掉的线路集合 j，j j，且仍需满足上述两个约束条件。2)校核策略二当 er 2时，装置仍然将前一次主站下发的需切线路作为动作时的实际需切线路，同时立刻上送主站实时校核异常标志并发出告警。主站接收到异常标志立刻协调其余装置补足缺额或是减去过切部分。校核策略一对通信资源、计算资源占用较小，校核策略二可以最大程度减小过切与欠切，可以根据实际工程条件和要求灵活选取。低频