一种基于频率模型的电网停电预报及自动减载控制方法与流程

1.本发明涉及电力风险控制技术领域，尤其涉及一种基于频率模型的电网停电预报及自动减载控制方法。


背景技术：

2.由于电网内的负荷变换多样，没有一定的规律，目前没有很好的算法进行频率预报。因此开发一种频率预报模型来预报发电功率不足造成的拉闸限电成为亟待解决的问题。


技术实现要素：

3.针对上述问题，本发明的目的在于提供一种基于频率模型的电网停电预报及自动减载控制方法，通过自动采集电网的频率信号和负荷的电流信号并建立频率预报模型，对电网频率变化趋势进行预报，设定两级预警机制进行预警，通过模型计算，输出自动减载的负荷容量，实现自动减少局部负荷保障整体电网稳定的功能。
4.本发明采用的技术方案如下：
5.本发明所提出的一种基于频率模型的电网停电预报及自动减载控制方法，具体包括以下步骤：
6.s1、对电网的电压频率信号和电流信号进行自动采集，对波形进行汇总分析，评估工况条件；
7.s2、计算最小电压频率预警系数f1；
8.s3、计算最大电流预警系数i1；
9.s4、将最小频率预警系数与阈值对比，计算偏差百分比；将最大电流预警系数与阈值对比，计算偏差百分比；将二者的乘积作为报警输出及自动减载动作参考值；其特征函数为
[0010][0011]
式中，f1为最小电压频率预警系数，i1为最大电流预警系数，f为频率报警阈值，i为电流预警阈值，s为报警输出及自动减载动作参考值；
[0012]
s5、根据现场经验数据，当s小于0.3时进行二级拉闸报警，当s小于0.2时进行一级拉闸报警并输出自动减载动作控制信号；当s大于0.4 时对报警信号进行复位，停止自动减载信号输出；
[0013]
s6、将上述算法在一级plc系统中编程实现，程序下载运行；
[0014]
s7、系统测试，设计异常处理程序，自诊断程序；
[0015]
s8、参数优化，现场调试，对误差产生的原因进行分析；
[0016]
s9、程序封装发布，总结汇总数据。
[0017]
进一步的，所述步骤s2具体包括：在连续的600秒钟内，频率测量值对时间进行积
分运算，将运算结果存入存储单元，当下一秒时刻的运算值比前一时刻的值小时，将此运算值替换存储单元中的存储值；反之，保留存储单元中的存储值；始终保持存储单元的存储值是连续600秒时刻频率对时间积分的最小值；其特征函数如下：
[0018][0019]
式中，f1为最小电压频率预警系数，fs为频率测量值变量，积分时间单位为秒。
[0020]
进一步的，所述步骤s3具体包括：在连续的600秒钟内，负荷副边电流测量值对时间进行积分运算，将运算结果存入存储单元，当下一秒时刻的运算值比前一时刻的值大时，将此运算值替换存储单元中的存储值；反之，保留存储单元中的存储值；始终保持存储单元的存储值是连续600 秒时刻电流对时间积分的最大值；其特征函数如下：
[0021][0022]
式中，i1为最大电流预警系数，is为副边电流测量值变量，积分时间单位为秒。
[0023]
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
[0024]
1、通过软件算法实现了电网频率变化的预报。
[0025]
2、根据负荷电流、频率的变化趋势预测拉闸停电。
[0026]
3、减少了因发电功率不足，造成的频率下降，电网拉闸对生产生活带来的不利影响。
[0027]
4、为执行停电事故预案赢得宝贵的时间，为平稳有序用电提供了技术手段。
[0028]
5、通过两级预警机制，制定不同的应急预案，通过自动减载实现了最大需量电费的降低，节约了成本。
[0029]
6、提升了自动化智能化程度，无需人工干预，实现停电自动预报，自动降低负荷，避免了重大设备事故，人身伤亡发生。
附图说明
[0030]
图1是本发明所提出的一种基于频率模型的电网停电预报及自动减载控制方法的流程图；
[0031]
图2是本发明的原理框图；
[0032]
图3是自动减载运行期间副边三相电流运行曲线示意图；
[0033]
图4是报警输出及自动减载参考值动作曲线示意图。
具体实施方式
[0034]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0035]
本发明所提出的一种基于频率模型的电网停电预报及自动减载控制方法，如图1所示，该方法具体包括以下步骤：
[0036]
s1、对电网的电压频率信号和电流信号进行自动采集，对波形进行汇总分析，评估工况条件；
[0037]
s2、在连续的600秒钟内，频率测量值对时间进行积分运算，将运算结果存入存储单元，当下一秒时刻的运算值比前一时刻的值小时，将此运算值替换存储单元中的存储值；反之，保留存储单元中的存储值；始终保持存储单元的存储值是连续600秒时刻频率对时间积分的最小值；其特征函数如下：
[0038][0039]
式中，f1为最小频率预警系数，fs为频率测量值变量，积分时间单位为秒；
[0040]
s3、在连续的600秒钟内，负荷副边电流测量值对时间进行积分运算，将运算结果存入存储单元，当下一秒时刻的运算值比前一时刻的值大时，将此运算值替换存储单元中的存储值；反之，保留存储单元中的存储值；始终保持存储单元的存储值是连续600秒时刻电流对时间积分的最大值；其特征函数如下：
[0041][0042]
式中，i1为最大电流预警系数，is为副边电流测量值变量，积分时间单位为秒；
[0043]
s4、将最小频率预警系数与阈值对比，计算偏差百分比；将最大电流预警系数与阈值对比，计算偏差百分比；将二者的乘积作为报警输出及自动减载动作参考值；其特征函数为
[0044][0045]
式中，f1为最小频率预警系数，i1为最大电流预警系数，f为频率报警阈值，i为电流预警阈值，s为报警输出及自动减载动作参考值；
[0046]
s5、根据现场经验数据，当s小于0.3时进行二级拉闸报警，当s小于0.2时进行一级拉闸报警并输出自动减载动作控制信号；当s大于0.4 时对报警信号进行复位，停止自动减载信号输出；
[0047]
s6、将上述算法在一级plc系统中编程实现，程序下载运行；
[0048]
s7、系统测试，设计异常处理程序，自诊断程序；
[0049]
s8、参数优化，现场调试，对误差产生的原因进行分析；
[0050]
s9、程序封装发布，总结汇总数据。
[0051]
本方法至2021年10月在本钢板材炼钢厂5#lf精炼炉进行投入以来，使用效果良好，系统运行稳定。成功进行电网二级预警5次，一级预警2 次。通过合理的自动减载，降低lf炉副边电流设定值，成功保障电网平稳运行，频率有效提升。
[0052]
如图3所示，为电网一级预警后自动减载启动运行曲线，曲线表明，自动减载区间，lf炉升温过程运行平稳，无断弧现象发生，导电横臂无明显晃动。减载后电流给定值由48ka下降为35ka，有功功率明显减少，自动减载停止后，平稳过渡，全程无断弧。减载后电网频率明显上升，有效地防止电网频率崩溃，被迫拉闸停电。
[0053]
如图4所示，为报警输出及自动减载参考值动作曲线，曲线表明，当电网系统正常运行时，动作参考值总体平稳波动不大。当系统遭遇冲击性负荷或发生小电流接地时，动作参考值开始下降，到达a点时开始电网预警输出，自动减载开始，系统通过降低lf炉电流设定点有效降低运行负荷，动作参考值明显提升，电网频率提高。当动作参考值到达b点时，电
网基本恢复，冲击性负荷消失，此时复位报警输出，停止自动减载，电网恢复正常。电网频率保护，低压保护均没有动作，电网平稳运行，本专利有效地防护了电网，具有良好的推广价值。
[0054]
本方法与传统的无预警拉闸限电相比，具有明显的技术优势，具体主要体现在如下表格：
[0055][0056][0057]
表1本发明与传统拉闸限电技术对照表
[0058]
通过对比可知，本发明通过软件算法实现了电网频率变化的预报。根据负荷电流、频率的变化趋势预测拉闸停电。同时减少了因发电功率不足，造成的频率下降，电网拉闸对生产生活带来的不利影响。为执行停电事故预案赢得宝贵的时间，为平稳有序用电提供了技术手段。
[0059]
通过两级预警机制，制定不同的应急预案，通过自动减载实现了最大需量电费的降低，节约了成本。提升了自动化智能化程度，无需人工干预，实现停电自动预报，自动降低负荷。避免了重大设备事故，人身伤亡发生。与传统的拉闸限电相比本发明具有明显的技术优势和广阔的推广空间。
[0060]
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。