本發明專利技術公開了一種電力系統頻率靜態穩定的量化分析方法，包括獲取目標電力系統的數據信息；對目標電力系統中火電機組進行精細化建模；對目標電力系統的機組負荷、給水量和燃料量的變化趨勢，進行動態分析；得到目標電力系統在頻率偏移大于設定范圍時的系統靜態工頻特性曲線；對目標電力系統進行頻率靜態穩定的量化分析。本發明專利技術還公開了一種實現所述電力系統頻率靜態穩定的量化分析方法的系統。本發明專利技術通過對火電機組的精細化建模、變化趨勢的分析、系統靜態工頻特性曲線的計算和對應的分析，不僅在考慮火電機組鍋爐給水系統的物理、控制和保護過程的基礎上實現了電力系統頻率靜態穩定的量化分析，而且可靠性更高，精確性更好。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于電氣自動化領域，具體涉及一種電力系統頻率靜態穩定的量化分析方法及系統。
技術介紹
1、隨著經濟技術的發展和人們生活水平的提高，電能已經成為了人們生產和生活中必不可少的二次能源，給人們的生產和生活帶來了無盡的便利。因此，保證電能的穩定可靠供應，就成為了電力系統最重要的任務之一。
2、電力系統頻率是電力系統監測，分析和運行過程的重要參數之一，其反映了發電機有功功率和負荷之間的平衡關系。維持頻率在允許范圍內，是電力系統安全穩定運行的重要任務。現階段，高比例可再生能源并網和大容量直流輸電的建設，改變了電網形態：電力系統的慣量降低，機組發電可控性變差，有功功率擾動量增大，進而給電網頻率的安全和穩定帶來了極大的挑戰。
3、目前，現有的電力系統頻率的靜態穩定性分析方案，其分析過程中，忽略了物理過程和系統控制及保護動作對系統頻率穩定的影響，比如火電機組鍋爐給水系統的物理、控制和保護過程。現有方案的這種處理方式，確實能夠滿足電力系統在大多數正常運行情況下的分析需求。但是，隨著電力系統的發展，現有的靜態穩定性分析方案，已經無法滿足電力系統日益增長的安全穩定運行要求。
技術實現思路
1、本專利技術的目的之一在于提供一種可靠性高且精確性好的電力系統頻率靜態穩定的量化分析方法。
2、本專利技術的目的之二在于提供一種實現所述電力系統頻率靜態穩定的量化分析方法的系統。
3、本專利技術提供的這種電力系統頻率靜態穩定的量化分析方法，包括如下步驟：
4、s1.獲取目標電力系統的數據信息；
5、s2.根據步驟s1獲取的數據信息，對目標電力系統中火電機組進行精細化建模；
6、s3.根據步驟s2的建模結果，對目標電力系統的機組負荷、給水量和燃料量的變化趨勢，進行動態分析；
7、s4.根據步驟s3得到的分析結果，得到目標電力系統在頻率偏移大于設定范圍時的系統靜態工頻特性曲線；
8、s5.根據步驟s4得到的系統靜態工頻特性曲線，對目標電力系統進行頻率靜態穩定的量化分析。
9、步驟s2所述的根據步驟s1獲取的數據信息，對目標電力系統中火電機組進行精細化建模，包括如下步驟：
10、基于發電機組的出力和負荷平衡關系，對發電機轉子運動過程進行建模；
11、基于汽輪機的運行過程，對汽輪機的運行狀態進行建模；
12、基于鍋爐主蒸汽壓力和汽輪機調門開度與汽輪機輸入之間的關系，對鍋爐動態過程進行建模；
13、基于頻率偏差和調門開度，對調速器狀態過程進行建模；
14、將燃料在鍋爐爐膛內燃燒轉化為熱能的過程，轉化為磨煤機動態和水冷壁動態環節，并對燃料燃燒的過程進行建模；
15、基于給水系統的運行特征，對給水流量狀態進行建模；
16、對鍋爐主蒸汽壓力偏差pi控制器進行建模。
17、所述的步驟s2，具體包括如下步驟：
18、基于發電機組的出力和負荷平衡關系，對發電機轉子運動過程進行建模；表示為
19、
20、式中為角頻率偏差的導數；pm為汽輪機機械功率；pl為機組負荷；d為機組阻尼系數；h為發電機慣性時間常數；
21、基于汽輪機的運行過程，對汽輪機的運行狀態進行建模：汽輪機將蒸汽轉化為機械動力，輸入量為主蒸汽流量，由汽輪機調門開度和機前主蒸汽壓力決定，輸出量為機械功率，狀態方程表示為
22、pm＝fhpx1+fipx2+flpx3
23、
24、dte＝k6ptcv
25、式中pm為機械功率；fhp為高壓缸做功比例；x1為蒸汽室的狀態變量；fip為中壓缸做功比例；x2為一次再熱器的狀態變量；flp為低壓缸做功比例，且fhp+fip+flp＝1；x3為連接管道環節的狀態變量；為x1的一階導數；dte為鍋爐輸出主蒸汽流量；tch為蒸汽室時間常數；tr為再熱時間常數；tco為連接管道環節時間常數；k6為模擬質量與能量之間平衡的內部第三常數；pt為鍋爐主蒸汽壓力；cv為汽輪機調門開度；
26、基于鍋爐主蒸汽壓力和汽輪機調門開度與汽輪機輸入之間的關系，對鍋爐動態過程進行建模：鍋爐模型的輸入量為汽輪機調門開度和鍋爐爐膛燃燒釋放的有效吸熱，輸出變量為進入汽輪機的主蒸汽流量，鍋爐動態模型的狀態方程表示為
27、
28、式中為pt的一次導數；k2為鍋爐汽包和蒸汽管道的第二蓄熱系數；k3為等效蓄熱時間常數；pb為鍋爐汽包壓力；k5為模擬質量與能量之間平衡的內部第二常數；為pb的一次導數；k1為鍋爐汽包和蒸汽管道的第一蓄熱系數；k4為模擬質量與能量之間平衡的內部第一常數；dq為鍋爐爐膛燃燒釋放的有效熱量；
29、基于頻率偏差和調門開度，對調速器狀態過程進行建模；調速器感知頻率變化，輸入變量為頻率偏差和控制系統指令，輸出變量為調門開度，調速器狀態方程表示為
30、cv＝x4
31、
32、δcv＝k5δpt
33、式中cv為調門開度；x4為調速器狀態變量；為x4的一次導數；δω為頻率偏差；k3為比例放大系數；cv0為初始調門開度；δcv為調門開度變化控制指令；tsr為速度繼電器時間常數；k5為比例系數；δpt為主蒸汽壓力偏差；
34、將燃料在鍋爐爐膛內燃燒轉化為熱能的過程，轉化為磨煤機動態和水冷壁動態環節，并對燃料燃燒的過程進行建模；表示為
35、
36、式中dq為鍋爐爐膛燃燒釋放的有效熱量；t2為水冷壁動態環節的慣性時間常數；x6為水冷壁動態響應環節的狀態變量；為x6的一次導數；t1為磨煤機動態環節的慣性時間常數；x5為磨煤機動態響應環節的狀態變量；為x5的一次導數；b0為初始燃料量；δb為燃料變化量；
37、基于給水系統的運行特征，對給水流量狀態進行建模：額定頻率下，不同給水流量通過改變給水系統輸水管阻力進行調節，表示為
38、
39、式中q為給水系統的給水流量；k1為機組機構及尺寸所確定的計算系數；r為輸水管阻力；ω為系統角頻率；ωst為給水系統臨界角頻率；f為系統頻率；fst為給水系統臨界頻率；ω和f經過標幺化后，存在δω*＝δf*，δω*為角頻率偏差標幺值，δf*為頻率偏差標幺值；
40、當頻率偏移大于設定范圍時，受到功頻特性約束，給水系統出力達到最大值；此時，根據最大給水流量和燃料量之間的數學關系，x5的狀態方程轉換為
41、
42、式中bm為輔機燃料量輸出最大值；a為實際給水流量和燃料量對應數學關系的第一擬合系數；b為實際給水流量和燃料量對應數學關系的第二擬合系數；δf*為頻率偏差；
43、對鍋爐主蒸汽壓力偏差pi控制器進行建模，表示為
44、
45、式中為鍋爐主蒸汽壓力pi控制器的狀態變量x7的一次導數；pt0為鍋爐主蒸汽壓力的額定值；k4為pi本文檔來自技高網
...
【技術保護點】
1.一種電力系統頻率靜態穩定的量化分析方法，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的電力系統頻率靜態穩定的量化分析方法，其特征在于步驟S2所述的根據步驟S1獲取的數據信息，對目標電力系統中火電機組進行精細化建模，包括如下步驟：
3.根據權利要求2所述的電力系統頻率靜態穩定的量化分析方法，其特征在于所述的步驟S2，具體包括如下步驟：
4.根據權利要求3所述的電力系統頻率靜態穩定的量化分析方法，其特征在于步驟S3所述的根據步驟S2的建模結果，對目標電力系統的機組負荷、給水量和燃料量的變化趨勢，進行動態分析，具體包括如下步驟：
5.根據權利要求4所述的電力系統頻率靜態穩定的量化分析方法，其特征在于步驟S4所述的根據步驟S3得到的分析結果，得到目標電力系統在頻率偏移大于設定范圍時的系統靜態工頻特性曲線，具體包括如下步驟：
6.根據權利要求5所述的電力系統頻率靜態穩定的量化分析方法，其特征在于步驟S5所述的根據步驟S4得到的系統靜態工頻特性曲線，對目標電力系統進行頻率靜態穩定的量化分析，具體包括如下步驟：
7.一種實現權利要求1～6之一所述的電力系統頻率靜態穩定的量化分析方法的系統，其特征在于包括數據獲取模塊、精細建模模塊、動態分析模塊、曲線計算模塊和量化分析模塊；數據獲取模塊、精細建模模塊、動態分析模塊、曲線計算模塊和量化分析模塊依次串接；數據獲取模塊用于獲取目標電力系統的數據信息，并將數據信息上傳精細建模模塊；精細建模模塊用于根據接收到的數據信息，根據獲取的數據信息，對目標電力系統中火電機組進行精細化建模，并將數據信息上傳動態分析模塊；動態分析模塊用于根據接收到的數據信息，根據建模結果，對目標電力系統的機組負荷、給水量和燃料量的變化趨勢，進行動態分析，并將數據信息上傳曲線計算模塊；曲線計算模塊用于根據接收到的數據信息，根據得到的分析結果，得到目標電力系統在頻率偏移大于設定范圍時的系統靜態工頻特性曲線，并將數據信息上傳量化分析模塊；量化分析模塊用于根據接收到的數據信息，根據得到的系統靜態工頻特性曲線，對目標電力系統進行頻率靜態穩定的量化分析。
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【技術特征摘要】
1.一種電力系統頻率靜態穩定的量化分析方法，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的電力系統頻率靜態穩定的量化分析方法，其特征在于步驟s2所述的根據步驟s1獲取的數據信息，對目標電力系統中火電機組進行精細化建模，包括如下步驟：
3.根據權利要求2所述的電力系統頻率靜態穩定的量化分析方法，其特征在于所述的步驟s2，具體包括如下步驟：
4.根據權利要求3所述的電力系統頻率靜態穩定的量化分析方法，其特征在于步驟s3所述的根據步驟s2的建模結果，對目標電力系統的機組負荷、給水量和燃料量的變化趨勢，進行動態分析，具體包括如下步驟：
5.根據權利要求4所述的電力系統頻率靜態穩定的量化分析方法，其特征在于步驟s4所述的根據步驟s3得到的分析結果，得到目標電力系統在頻率偏移大于設定范圍時的系統靜態工頻特性曲線，具體包括如下步驟：
6.根據權利要求5所述的電力系統頻率靜態穩定的量化分析方法，其特征在于步驟s5所述的根據步驟s4得到的系統靜態工頻特性曲線，對目標電力...
【專利技術屬性】
技術研發人員：謝宇崢，張學敏，侯彥若，楊高才，肖雅元，熊亞崎，李夢驕，
申請(專利權)人：國網湖南省電力有限公司，
類型：發明
國別省市：
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