含水电系统的低频减载关键参数优化方法

低频减载是电网的最后一道防线的重要组成部分,针对在水电高占比电网系统中发生大的功率缺额扰动时低频减载装置容易出现过切现象的问题,分析了含水电系统发生功率缺额故障后的频率变化特性,并从水锤效应原理出发,结合电网发生扰动后的频率特性和水锤效应的影响,提出一种适当加大级差的低频减载关键参数的优化方法,最后经过仿真实验证明该方法可以有效应用在水电高占比电网中,减少发生极端功率缺额扰动后的负荷过切现象。     

基于广域局部量测信息的复杂电力系统自适应低频保护策略研究

在深入分析大规模电力系统动态频率响应特性的基础上,提出功率缺额扰动情况下多区域复杂互联电网故障区域辨识方法,并建立基于广域局部瞬时量测信息的功率缺额估计模型。本文提出的基于广域局部瞬时量测信息的自适应低频保护策略,克服了传统低频保护策略存在的过切负荷、频率过冲和频率悬停等问题。以17机69节点电力系统为例,进行数值仿真,并对结果进行讨论,证明了本文提出的广域自适应低频保护策略的有效性。     

电力系统扰动后稳态频率预测快速算法

研究了基于广域量测系统的电力系统频率稳定分析直接法的精度和复杂度,提出了电力系统扰动后稳态频率预测快速算法。利用电力系统仿真软件PSS/E对IEEE50机改进测试系统进行了仿真试验,比较了不同负荷模型方案对系统扰动后稳态频率的影响。通过蒙特卡洛法求解实现了所提出的快速算法,它利用扰动后瞬间的广域量测数据,快速预测出系统扰动后的稳态频率。预测的稳态频率与PSS/E仿真得到稳态频率相比很接近,表明该快速算法求解速度快,精度高。     

电力系统扰动后稳态频率预测快速算法

研究了基于广域量测系统的电力系统频率稳定分析直接法的精度和复杂度,提出了电力系统扰动后稳态频率预测快速算法.利用电力系统仿真软件PSS/E对IEEE50机改进测试系统进行了仿真试验,比较了不同负荷模型方案对系统扰动后稳态频率的影响.通过蒙特卡洛法求解实现了所提出的快速算法,它利用扰动后瞬间的广域量测数据,快速预测出系统扰动后的稳态频率.预测的稳态频率与PSS/E仿真得到稳态频率相比很接近,表明该快速算法求解速度快,精度高.     

基于频率偏移面积的功率缺额计算及低频减载整定

针对现有低频减载功率缺额计算不准确、各轮次切负荷量一经整定就固定等缺点,提出一种基于频率偏移面积的功率缺额计算方法和低频减载整定方案.首先,对扰动后同一时刻各母线频率偏移面积与系统惯性中心频率偏移面积近似相等的基本假设进行理论证明;然后,建立惯性中心频率偏移面积与功率缺额之间的关系,低频减载通过测量母线频率偏移面积便可计算功率缺额,设计功率缺额计算程序启动机制,并提出基于缺额大小的低频减载整定方案,低频减载各轮次切负荷量根据功率缺额的大小而改变;最后,分别使用IEEE 39及IEEE 145母线系统对功率缺额计算方法和低频减载方案的有效性进行了验证.算例分析表明:基于频率偏移面积的功率缺额计算方法能够准确计算系统的功率缺额;基于功率缺额大小的低频减载整定方案,在提高系统最低频率及频率恢复速度方面具有一定的优势.     

基于功率缺额灵敏度分析的切负荷算法

弱联系电力系统在损失大型发电厂或切除重要联络线时,会导致受电区出现大量功率缺额,造成系统频率大幅下降.提出一种基于功率缺额灵敏度分析的切负荷算法,根据故障后网络结构求取功率缺额对负荷功率的灵敏度,按灵敏度数值大小选择切负荷顺序,时域仿真法确定切负荷量.该方法作为低频减载动作前的预防方案,能快速有效提高系统频率且尽可能少切负荷.EPRI-36节点系统算例说明了该方法的有效性.     

光伏发电有功功率预测及其在电网频率控制中的应用

针对光伏发电有功功率预测准确率低的问题,提出了基于马尔科夫修正的小波神经网络光伏发电有功功率预测算法。将历史数据分为晴朗、多云等天气类型,分别进行训练,建立网络模型,再根据预测日天气预报采用不同的网络模型预测。光伏的大规模并网将会对电力系统的有功平衡造成很大的扰动,调度部门借助光伏发电有功功率的准确预测进而对自动发电控制进行超前控制可以有效降低频率的波动,减轻自动发电控制机组的调节压力。实际算例对算法进行了验证,并仿真了有功扰动下的频率恢复特性,表明了基于光伏发电有功功率预测的自动发电控制超前控制方法的有效性。     

基于估测惯量计算的低频减载方法

新能源发电接入系统的控制方式的不同会给系统的惯量带来不同的影响,研究了基于估测惯量系统功率缺额实时计算方法。首先分析了现有低频减载装置计算系统功率缺额算法的不足。针对这些不足,研究了电压偏移对系统有功缺额的影响,并给出了量化算法;根据扰动后负荷的响应信息,提出了实时辨识系统惯量的方法,由此得到基于估测惯量的系统功率缺额实时计算方法,进而得到最优的自适应切负荷方案。在IEEE 39节点系统下进行孤岛系统的仿真,验证了研究得出的电压偏移对系统有功缺额的影响,以及系统惯量的实时辨识、系统功率缺额实时计算的准确性和有效性。与传统的分轮次动作的低频减载方案相比,所提方案的负荷减载量以及动态频率偏移相对更小,频率恢复稳定能力更强。     

基于广域量测的电力系统扰动后最低频率预测

扰动后系统最低频率预测是电力系统频率安全稳定评估的重要内容。提出一种基于广域量测数据计算扰动后电力系统频率及其最低频率的预测方法。该方法对扰动后的系统进行线性化处理,利用扰动前、后系统的广域量测数据,建立扰动后系统的状态方程。算法中考虑了系统网络、负荷、原动机–调速系统对系统动态频率的影响。使用Arnoldi降阶方法,对系统状态方程进行降阶处理,形成低阶系统。求解降阶后系统的低阶状态方程,计算系统动态频率及最低频率。通过与PSS/E仿真结果比较,证明该算法能够准确、快速计算出扰动后的系统频率及其最低频率。分别使用扰动后25及50 ms时刻的数据,仍能有效地计算出系统频率及最低频率,表明算法具有较好的鲁棒性。     

考虑频率波动的孤岛微电网在线三相概率潮流计算方法

为了量化短期源荷功率扰动对频率波动的影响并保证模拟精度,从短期概率潮流问题出发,采用预测分量和随机预测误差分量分别表示风电和负荷的实时扰动功率,同时用一次调频实现扰动功率中随机预测误差分量的平衡,用基于超前控制方式的二次调频实现系统当前功率缺额和扰动功率预测分量的平衡,从而实现了对源荷功率扰动影响的准确量化评估。同时,提出的模型考虑了微电源的三相电压、电流对称控制特性以及可控微电源与负荷的静态频率电压调节特性,精确模拟了孤岛微电网的调频过程以及微电源的三相潮流控制特性,因而大幅提高了三相潮流与频率波动的仿真精度。采用三点估计法实现所建模型的概率评估,并通过IEEE 33节点修正系统的仿真分析验证了所提方法的有效性。     

电力系统扰动后稳态频率预测直接法改进

在线预测系统扰动后的稳态频率,有利于扰动后系统频率稳定性评估和紧急控制。文中提出一种新的扰动后系统稳态频率预测算法。根据直角坐标潮流二次方程及其泰勒展开式,推导了节点注入功率增量表达式,结合发电机调速器和负荷静态特性建立了稳态频率预测方程。利用扰动后瞬间系统广域量测数据,直接计算系统扰动后的稳态频率。相比已有的频率稳定分析直接法,该算法预测稳态频率的精度更高。最后,利用PSS/E仿真软件,在WSCC9节点系统上对提出的算法进行仿真试验,验证了所提出算法的正确性。计算结果为系统在扰动后的频率稳定性分析和紧急控制提供了重要依据。     

电力系统共振机理低频振荡扰动源分析

共振机理是解释电力系统发生低频振荡的理论之一。文中根据汽轮机功率扰动引起电力系统低频振荡的共振机理，研究了汽轮机功率变化的原因。应用MATLAB建立了火力发电厂动力系统和电力系统相互作用的机网耦合模型。详细分析了锅炉燃烧率扰动和汽轮机调节汽门扰动能否引起汽轮机功率变化。仿真分析表明，调节汽门扰动频率与电力系统自然振荡频率一致或接近时，均可能引起电力系统发生共振机理的低频振荡。由于锅炉具有很大的惯性，锅炉燃烧率扰动很难引起电力系统发生共振机理的低频振荡。     

两大区互联系统交流联络线功率波动机制与峰值计算

提出两大区互联系统交流联络线功率振荡的线性化模型。基于2阶线性系统时域分析理论和电力系统冲击功率的功率分配理论,阐明联络线功率波动的机制,证明由功率扰动引起两大区电网交流联络线功率波动峰值的大小取决于两大区电网的惯性常数比和区域振荡模式的阻尼比。提出功率缺额后联络线功率波动峰值以及功率转移比的计算方法。通过华北—华中互联系统特高压联络线的实测数据验证提出的模型、机制和算法的正确性和有效性。研究结论有助于掌握两大区互联电力系统联络线功率波动的动态特性,为互联电力系统运行方式的安排和控制措施的确定提供依据。     

基于调速系统等值模型的电力系统发生扰动后最低频率预测

电力系统发生扰动后的最低频率预测是电力系统频率安全稳定分析的重要内容。提出一种基于调速系统一阶等值模型的电力系统发生扰动后最低频率预测模型。在传统的平均频率响应模型的基础上,将各调速系统的动态模型等值为一阶模型,并对调速系统的反馈输入进行不同形式的线性化近似,进而实现对平均频率响应闭环模型框架的开环处理,最终根据最低频率出现时刻的边界条件,建立耦合系统最大频率偏差的非线性代数方程。通过求解非线性代数方程组即可得到最低频率。通过与PSS/E中10机39母线系统的仿真结果进行比较,证明了所提算法能够快速、准确地计算得到系统发生扰动后的最低频率。     

基于智能边缘计算的分布式紧急频率调节控制方法

海量分布式微小负荷参与电力系统频率调节可以增加调频容量和提升电网安全,但传统的集中控制法需要大量昂贵的高速通信信道,分布控制法又难以保证全局控制精度.针对上述海量分布式微小负荷的聚合和控制问题,提出了一种名为"电网脉"的基于物联网技术的分布式负荷调控系统,研发了一种基于智能边缘计算的电网功率缺额的本地估计方法.利用该方法,海量终端设备(如智能插座)可以在本地快速检测电网频率下跌事件,估计电力系统中的有功功率缺额,并迅速响应以准确地进行负荷切除.大量实验表明电网脉及其频率控制方法可以有效阻止严重功率缺额事故导致的电力系统频率快速大幅下降,具有较高的响应速度、全局控制精度和抗干扰性,可提升电网在大功率缺额情况下的频率恢复.     

计及紧急直流功率支援的扰动后稳态频率预测算法

提出了一种计及紧急直流功率支援情况下,能同时考虑直流两侧电网频率响应的扰动后稳态频率预测算法。该算法对系统发电机调速器方程、负荷静态模型方程、直流输电系统传输功率方程和系统网络方程进行了线性化处理,同时考虑紧急直流功率支援,推导了两区域交直流系统扰动后稳态频率预测方程,可以直接快速地计算出扰动后各区域的稳态频率和使其中一个区域稳态频率恢复到设定值时的直流功率支援量。对一个典型的两区域交直流并联系统进行了仿真分析,仿真结果表明所提算法具有较高的精度和较快的计算速度,证明了算法的适用性和有效性,具有与紧急频率控制相配合并在线应用的前景。     

适合风电接入的直流输电辅助频率控制策略

针对含规模化风电接入的交直流电力系统的频率稳定问题,以抑制风电出力大幅度随机扰动引起的频率波动为目的,提出了高压直流输电(high voltage direct current transmission,HVDC)附加频率控制(frequency control,AFC)和自动发电控制(automatic generation control,AGC)配合的辅助频率控制策略。该策略在风电出力发生大幅度随机扰动时,AFC利用HVDC功率快速调制和短时过载能力快速平衡风电出力扰动中变化较快的分量,控制器基于TLS-ESPRIT算法和改进射影控制理论设计,阶数低,易于工程实现;基于传统PI控制的AGC自动跟踪电网功率波动,调整调频机组出力平衡变化较慢的有功功率扰动分量,维持系统有功功率平衡,保持电力系统频率稳定。最后,利用PSCAD/EMTDC在改造的四机两区域模型中进行了仿真分析,结果表明所提策略充分利用了交直流电力系统的频率调节能力,能较好地抑制风电出力引起的频率波动。     

电力系统低频减载控制优化算法

讨论了电力系统低频集中减载控制算法,基于系统出现功率缺额时的频率动态快速分析,提出了确定减载量 和减载地点的优化算法。该算法将保证频率稳定的减载控制表述成一个线性规划问题,充分考虑了负荷的频 率电压特性。应用于某68节点系统,取得了满意的效果。     

南方电网系统频率特性及低频减载方案

分析评价南方电网发生大功率缺额时,电网频率暂态稳定特性及现有低频减载方案对保证系统频率稳定的作用和效果。提出南方电网低频减载方案评价方法和改进方案。研究表明,采用改进方案,可使系统在受到不同程度的功率缺额扰动时,都能够更好地满足减负荷的需要,保证系统频率不致过低并能较快恢复,有利于系统的频率稳定及大机组的安全运行。     

基于频率动态过程的低频减载方案校核研究

频减载是电力系统抑制频率下降、维持系统频率稳定的有效方法。针对目前传统法设计的低频减载方案忽略了系统频率动态过程的不足,本文对影响东北电网功率-频率动态过程的主要参数进行分析,调整相应的参数使仿真与实测系统频率动态过程相接近,并将调整后的模型参数应用于东北电网现行低频减载方案基本级的第一级和第二级进行仿真校核分析,并在此分析的基础上提出了改进的低频减载方案。仿真结果表明,采用改进方案可以使系统在受到功率缺额扰动时,能够不过多的切除负荷,并保证系统频率能快速恢复到额定值附近。