考虑频率特性的感应电动机负荷模型的对比研究

以往主要研究负荷的电压特性,很少研究频率特性。而在小电网或者薄弱电网频率可能有明显变化,所以需要研究电力负荷的频率特性。给出考虑频率特性的五阶电动机负荷模型和新三阶实用电动机负荷模型,提出两种负荷模型的参数辨识方法,通过蚁群算法辨识其中的重点参数。结合仿真算例,分别对比考虑和不考虑频率变化时的五阶电动机负荷模型、新三阶实用电动机负荷模型,还对比了两种负荷模型。根据新疆电网的实际扰动数据,对考虑频率特性的必要性进行了校验,结果表明,考虑频率特性所得参数辨识结果更精确、拟合效果更好,考虑频率特性时五阶电动机负荷模型效果更好。     

基于实测数据的负荷频率参数辨识及影响分析

特高压直流受端电网中,换流站闭锁故障可能引起交流系统频率大幅波动,其中负荷的频率特性对系统频率响应具有重要影响。首先,分析了采用电力电子接口的新型负荷设备频率特性,以及当前此类负荷设备比重不断增加情况下负荷总体的频率特性变化趋势。然后,基于华东电网直流闭锁故障的实测数据,分别对节点和全电网的负荷频率模型进行了拟合,得出了负荷总体频率响应特性变弱的结论。最后,采用华东电网算例对实测模型与原有模型进行了对比仿真,验证了原有负荷频率模型偏于乐观。     

基于相量测量单元录波数据的南方电网频率特性分析

准确地掌握电网的频率特性,是采取相关措施确保电网安全稳定和经济运行的基础。利用相量测量单元(PMU)录波数据,通过BPA仿真,分析了南方电网2010年1月份的13次机组跳闸故障。结果显示,南方电网采用以下模型可以基本上反映系统的频率特性:对实测过模型参数的机组,其调速系统采用实测模型;未实测的其余机组的调速系统采用经典模型,但死区设置为±0.05 Hz,调差系数设置为约0.164;负荷的有功功率频率因子取4.0。但2010年1月份的各次跳机事件的功率损失和频率变化量相对较小,由此得出的仿真模型对于大扰动是否适应还有待验证。     

电网低频减载仿真模型及参数研究

研究了电网中主要元件模型及参数在低频减载仿真中对系统频率动态过程的影响,主要包括调速系统、励磁系统和负荷等元件.以华东某电网为例,采用时域动态仿真确定了适用于该电网低频减载优化配置的模型参数.对于未知的模型参数,通过参数灵敏度分析,得出了影响系统频率动态过程的主要参数,再通过对电网2次实际故障的仿真,拟合频率动态曲线得到了未知参数值.低频减载仿真表明,模型与参数对系统的动态频率影响较大,而模型与参数的确定依赖于系统实际故障数据的测量.     

负荷模型简化辨识及在河南电网的仿真应用

使用相量测量单元（PMU）的实测数据,进行了大量的感应电动机负荷模型参数灵敏度分析,并从参数灵敏度的角度出发,提出了将灵敏度较小的感应电动机负荷模型参数固定,仅辨识灵敏度较大参数的方法。结合电网实际扰动仿真、暂态故障曲线Prony分析以及电网小扰动分析,使用综稳程序PSASP进行仿真分析,仿真结果证明了所提简化模型辨识的可行性和实用性。     

模型结构对负荷模型泛化能力的影响

分析了基于实测的考虑时变性的自适应（TVA）负荷模型和考虑配电网支路的配电网综合负荷模型（SLM）,并利用现场的实测数据对2种模型进行了回响测试,以比较2种模型在仿真计算中的准确性。在分别考虑辨识配电网阻抗与定配电网阻抗2种情况下,利用实测数据对SLM的参数进行了辨识与测试,进而推出了使用基于全网数据辨识参数的SLM计算结果偏于保守的原因,并以吉林电网为算例进行了模型泛化能力的比较。最终得出结论:对于吉林这类通道型电网,这2种模型的泛化能力与其模型结构关系较小,与模型参数关系较大。     

不同负荷模型对安徽电网稳定的影响

目前安徽电网较多使用静态负荷模型,然而在系统发生大扰动(如三相短路故障等)时,使用纯静态负荷模型显得过于粗略.选取4种负荷模型--纯静态负荷模型、纯感应电动机负荷模型、典型参数综合负荷模型、某地区实测负荷模型,对实际电网进行大量仿真,结果显示不同负荷模型对线路功率和发电机功角都有较大影响.进一步分析不同负荷模型对安徽电网暂态电压稳定的影响,实测负荷模型不仅能够描述短路时电动机负荷向系统倒送无功的物理现象,同时它的静特性部分在故障清除后还起到了无功补偿的作用,有利于系统的稳定;而纯感应电动机模型在故障清除后,由于电压过低需要从电网吸收大量的无功功率,这会导致电网电压不断降低以至暂态电压失稳,不利于系统稳定.     

基于自动故障拟合法的宁夏电网负荷建模

负荷模型对电力系统综合计算分析影响很大,负荷模型考虑不恰当,会成为电网运行控制的潜在危险。基于自动故障拟合法的原理,分析了自动故障拟合法、节点法辨识的参数仿真曲线与实测曲线的拟合效果,最终通过对7种方案进行自动辨识,给出了宁夏电网不同类型负荷的模型参数。结果表明:自动故障拟合法拟合效果接近真实值,能很好地模拟实际系统的动态响应,其在大电网下辨识得到的参数是可靠、正确的。     

基于斐波那契树辨识算法的区域电网调速系统参数辨识

当前电网中单通道输送功率占比较高,电网出现大功率扰动的概率增大,频率稳定问题重新引起人们的关注。针对目前电力系统频率特性仿真准确度不足的问题,引入具有全局和局部交替寻优特点的斐波那契树优化算法,用于区域电网调速系统参数整体辨识。通过限制树的结构深度、调整全局搜索策略等调整,提高全局寻优能力和收敛速度,使算法适用于参数辨识工作,形成斐波那契树辨识算法。基于实测频率响应曲线,运用该算法对区域电网原动机及调速系统参数进行整体辨识,并进行了多算法对比分析。仿真结果表明,斐波那契树辨识算法应用于此领域具有较好的适用性与优越性。     

基于人工单相接地短路试验的电力系统计算用模型参数校核方法研究

利用2004年4月8日黄渡站5101线人工单相接地短路故障试验的系统数据,特别是试验时测录的相量测量数据,在华东电网发电机和励磁系统建模及参数实测工作取得成果的基础上,进行了试验方式下的潮流、短路电流和暂态稳定仿真计算,并与实测数据相比较。通过分析发电机、励磁系统、电力系统稳定器、负荷等模型和参数对仿真结果的影响,探索了利用相量测量数据进行电网计算用模型参数校核的方法和思路。     

计及负荷频率特性的风水电系统频率特性分析

随着新能源占比的升高,在水电资源丰富的云南电网中,依赖传统机组一次调频已不能满足云南异步联网系统频率稳定性的要求。针对大型水电水锤效应引起的功率反调问题,提出了一种计及负荷频率特性的风储联合调频控制策略。首先建立了传统电源(水轮机)、双馈风机、储能系统、综合负荷的频域模型传递函数;然后采用直流潮流法简化电网,得到了负荷扰动下风储节点频率响应解析式。在电力系统仿真程序PSD-BPA中搭建含风储、水机、负荷的四机系统。通过对解析式的理论分析和四机系统的仿真验证,分析了静态负荷模型比例、频率特征参数以及储能占比等因素对系统频率的影响。结果表明,计及负荷频率特性的风储联合调频能有效减小系统频率偏差。     

基于特征值灵敏度的负荷模型对系统阻尼影响的分析方法

低频振荡对电力系统影响危害极大,负荷是电力系统的重要组成部分,因此分析负荷模型对系统阻尼的影响具有重要意义。提出了运用特征值灵敏度分析负荷模型对于系统阻尼影响的方法:基于系统特征值对于模型参数的灵敏度解析式,推导出阻尼比和振荡频率对模型参数的灵敏度解析式。此方法避开了运用阻尼转矩法分析多机系统阻尼这一难题,并可把负荷模型对系统阻尼的影响定位在具体的参数上,解决了负荷模型如何影响系统阻尼这一问题。通过分析2区域4机算例系统中综合负荷模型对系统阻尼的影响,验证了所提方法的有效性。     

基于广域测量系统的电力系统综合区域负荷模型

负荷作为电力系统的一个重要组成部分,其模型的精确程度将在很大程度上影响分析的结果.采用电力系统同步数据对电力系统负荷区域进行建模、网络化简和负荷模型辨识,提出了基于电力系统广域测量系统的综合区域负荷模型的概念,分析了该模型的参数可辨识性.确定了综合区域负荷的网络模型,为区域负荷的建模提供了依据.以一个简单电力系统为例进行仿真计算,结果证明了该负荷建模方法的有效性.     

送端感应电动机负荷无功特性对送出极限的影响

通过分析计及转子电磁暂态的三阶感应电动机负荷模型在定子三相接地过程中的响应,指出位于系统送端的感应电动机负荷的无功倒送特性在一定时段内对系统送端电压有一定的支撑作用。分析了电压支撑作用对系统送出极限的影响。将华北电网典型送端张家口地区实测综合负荷模型(以感应电动机为主)应用于沙岭-昌平线极限切除时间的计算,并与采用不同比例ZIP负荷模型的计算结果进行比较,验证了理论分析的结果。说明张家口地区(送端)负荷模型对系统送出极限的灵敏度很高;动态负荷模型具有静态负荷模型难以模拟的特性。强调了在电网稳定计算中采用动态负荷的必要性,从无功角度研究了负荷模型在暂态稳定计算中的应用,提供了新的思路。     

采用下垂控制的直流配电系统高频振荡分析及控制

针对直流配电系统的高频振荡现象,以下垂控制的辐射状直流配电系统为研究对象,建立了电压源型换流器、直流线路和恒功率负荷的频域模型,进一步建立了直流配电系统的频域降阶模型.推导了频域下系统参数对高频振荡频率影响的解析式,分析了下垂控制系数、直流线路以及负荷参数变化对系统振荡频率的影响,发现下垂控制器和恒功率负荷的负阻尼特性易引发高频振荡.据此,文中提出了基于线路参数的前馈补偿下垂控制方法和改进虚拟电阻的控制器设计方法,并对补偿前后系统的稳定性进行了比较.通过频域、时域仿真验证了理论分析的正确性以及所提方法的有效性.     

预防暂态低频减载的储能容量配置多目标动态优化方法

在系统受到扰动而引起频率下降的暂态过程中,如果瞬时频率过低,将会触发不必要的低频减载,导致系统的供电可靠性降低.储能由于其具有快速功率调节能力,可以避免不必要的暂态低频减载.首先,基于电力系统等值频率响应模型提出了适合储能容量配置的具有分段函数约束的多目标动态优化模型,旨在同时考虑储能配置成本和暂态频率调节性能2个相互...     

A New Approximate Least Absolute Value Based on Dynamic Filtering Algorithm for On-Line Power System Frequency Relaying

ABSTRACT

Frequency deviation from its rated value and its rate of change are indications of load imbalance in power systems. Frequency relays which detect frequency deviation and its rate of change and react accordingly are implanted in power systems to ensure the safe and efficient operation of power systems. This paper presents a new application for a discrete filtering based on least absolute value parameter estimation algorithm (DLAV), which was developed recently by the authors, for on-line measuring of the steady state frequency, the frequency deviation as well as the voltage magnitude and and its phase angle from a noisy measurements. The proposed algorithm uses the digitized samples of the power system voltage at the relay location. The proposed algorith can easily handle the time-varying magnitude of the power system voltage, if any.

In this paper, two models are used,namely the two-state model and the six- state model. The order of the second model depends on the number of terms taken from Taylors series expansion. We assume, in this paper, that the power system frequency is constant during the data window size. In this paper we compare the proposed algorithm and the well-known Kalman filtering (KF) algorithm. Test results are reported in this paper, which forms the basis for our conclusion at the end of the paper.     

水火电力系统一次频率调节的协调控制方法

电力系统频率是电力系统运行参数中最重要的参数之一,机组一次调频作用成为稳定电网频率的关键因素。本文从频率动态过程及发电机组一次调频机理出发,充分考虑负荷频率特性、频率一次调节备用容量特性、发电机调速器响应特性和不平衡功率分配问题,从而建立互联区域发电机组的一次调频数学模型,该模型可以用于分析不同类型发电机组在频率一次调节的电力系统频率动态变化过程和足够准确的评估发电机的机械功率对应值与负荷频率之间的关联关系。具有不同类型能源机组的电力系统利用连续时间系统的传递函数模型来研究负载扰动下频率响应动态过程及其各发电机组参数的特性。     

A Study on Influence of Ramp Event of Aggregated Power Output of Photovoltaic Power Generation on Electric Power System Frequency

This paper examines the influence of aggregated power output fluctuation of photovoltaic power generation system (PVS) on the power system frequency focusing on ramp events of aggregated PVS power output. A numerical simulation model of economic load dispatching control (EDC) and load frequency control (LFC) is used together with a PVS power output forecasting model and a unit commitment (UC) scheduling model developed in our preceding study. As a result, in the case of ramp event with long duration and high ramp rate, the frequency violation occurs when the power output of controllable generators with high load‐following capability reaches to upper/lower limit even if the power output of low load‐following capability generators is still available. If the load dispatching scheme is tentatively changed from the conventional EDC using an equal incremental fuel cost rule to, for example, a dispatching policy based on the capacity without the consideration of fuel cost, the aggregated load‐following capability can be kept, avoiding the frequency violation.