电力系统功率频率动态特性研究

电力系统功率频率特性是研究系统运行方式、设计低频减载方案以及评价各种调频调压措施等工作的基础。随着电网规模的扩大,电力系统功率频率特性日趋复杂。文中以实际电网数据为基础,采用数值仿真法研究电网的功率频率动态特性,分析了电网的频率时空分布特性以及功率频率特性的影响因素,并分别给出了影响频率初始阶段、频率动态过程以及频率稳态值的主要因素。     

系统自然频率特性系数的实测与计算

电力系统自然频率特性系数是AGC控制中的一个重要参数。文中讨论了利用蓄能机组的投切模拟负荷突变的情况,通过EMS和频率测量系统采集带时标的数据,分析并计算系统自然频率特性系数的实测试验方法。系统负荷频率特性系数在电力系统运行分析中占有重要地位。文中还讨论了结合统计数据来计算系统负荷频率特性系数的实用方法。     

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。     

F级燃机调速系统建模研究与应用

在对某F级重型燃机调速系统负荷-频率控制策略、实际调频特性进行试验研究以及对现有电力系统仿真软件PSD-BPA所提供的调速器和原动机相关模型进行适用性分析的基础上,从电网频率安全要求出发,对调频性能满足电网需求的F级燃机建立了适用于国内主流调速系统的仿真模型和参数实测方法,仿真计算结果与试验数据对比表明该模型能够较好地仿真燃机的实际调频性能,随着燃机数量的增加,采用该模型进行电力系统仿真计算将能够较好地模拟燃机真实的负荷-频率特征,对完善电网仿真计算数据基础、电力系统暂态稳定分析、电网控制策略研究和制定电网安全预警控制措施等都将起到重要的作用。     

基于静态频率稳定性分析的电网容量交换能力评估

电力系统静态频率特性识别与计算对于维持电力系统稳定具有十分重要的意义.使用最小二乘法对仿真计算得到的静态频率特性系数进行曲线拟合,依据拟合得到的静态频率特性系数的曲线变化趋势预测不同交换容量下的频率偏差限制点,在静态频率稳定性分析的基础上进行电网容量交换能力评估.通过算例仿真验证了该方法的有效性.     

基于WAMS的系统自然频率特性系数确定方法

提出一种确定互联电力系统自然频率特性的总体测辨方法。该方法充分利用广域测量系统（WAMS）的高精度、同步测量的优点，利用频率和功率的相关性来确定互联电力系统的自然频率特性。从数学和物理的角度论证了该方法的正确性，同时给出了扰动地点的简单判别方法。以华北电网为例，对WAMS实际记录的扰动数据进行分析计算，所得到的华北电网自然频率特性与华北电网的实际情况十分吻合。     

电网频率特性及负荷反馈df／dt的实测分析

根据电网频率运行的要求，对表征电网频率特性的频率衰减时间常数Ｔｆ、静态负荷频率调节系数ＫＬ进行了试验研究和理论分析计算。对系统功率缺额频率滑差ｄｆ／ｄｔ和负荷频率反馈ｄｆ／ｄｔ进行了识别，为ＳＺＨ－２型数字周波继电器的ｄｆ／ｄｔ整定和低电压闭锁整定提供了可靠的参考。     

大量风电引入电网时的频率控制特性

大量风力发电引入电网时,会对电网的频率控制带来影响。在深入分析异步电动机频率特性的基础上,采用所开发的电力扰动装置对不同转矩特性的异步电动机的频率特性进行了测试。基于加权综合的思路建立了包含异步电动机的综合负荷的频率特性模型。同时分析了风力发电的出力特性。通过对一个包含风力发电的电网进行分析,论证了考虑负荷频率特性以后,在同样电网调频能力的情况下,频率波动的偏差会变小。     

电网频率特性和负荷频率反馈df／dt的研究

根据电网运行的要求，对表征电网频率特性的频率衰减时间常数Ｔｆ、静态负荷频率调节系数ＫＬ进行了试验研究和理论分析计算，对系统功率缺额频率滑差ｄｆ／ｄｔ和负荷频率反馈ｄｆ／ｄｔ进行了识别，为ＳＺＨ－２型数字周波继电器的ｄｆ／ｄｔ．整定和低电压闭锁整定提供了可靠的数值。     

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。     

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。     

基于灰色预测的电力系统静态频率特性系数计算

提出了一种基于灰色系统GGM(1,1)模型的电力系统静态频率特性系数的快速识别与预测计算方法。该方法在分析对比常规静态频率特性系数定义公式、识别计算方法及灰色系统理论基础上,提出了适用于电力系统静态频率特性系数预测的灰色模型构建方法,在同一运行方式下施加递增扰动计算系统频率偏差最大值并计算系统静态频率特性系数的等测度数据序列,替代时间序列建立静态频率特性系数的灰色GM(1,1)模型,预测计算系统静态频率特性系数变化趋势并进行分析。应用灰色系统中的GGM(1,1)模型对特高压电网某年度运行方式下的系统K值进行了预测计算,同时在仿真算例中进行了验证并分析了计算误差。     

系统负荷频率特性对电网频率稳定性的影响

分析了电力系统负荷模型对电网频率稳定性的影响,以2009年华中电网一次调频及国内某电网机组跳闸实测数据为依据,对实验结果和仿真结果进行了对比研究。通过调整负荷频率系数,验证了负荷模型及其拟合参数的正确性和有效性。通过仿真证明目前国内频率稳定计算时采用的负荷频率系数偏保守。     

计及多频率调节因素的孤岛频率协调控制方法研究

相对于大电网支撑条件下系统频率变化特性,电力系统孤岛运行状态中频率变化的敏感性区别于传统频率变化特性。面向电网孤岛运行模式,考虑频率变化过程中发电机调节因素与负荷频率特性调节因素的综合约束,建立频率变化过程的动态模型,采用分段法综合分析发电机调速器模型与负荷频率特性的频率响应过程,提取影响因素的特征变量,并协调多特征变量的控制作用,提出针对于孤岛运行方式下频率控制方法。依据本地区实际电网作为仿真算例,搭建系统运行的仿真模型,应用提出的频率协调控制方法,形成相应的频率调节方案。仿真结果证明了该频率控制方法的可行性,提高了孤岛电网的安全稳定运行水平。     

考虑风力发电波动引起频率偏差的电力系统状态估计

随着大规模风电接入电网,风电出力的波动性不仅会改变电网原有的潮流分布,还会对电网频率产生显著影响,传统的状态估计模型已不再适用。基于此,介绍了同步发电机准稳态模型、负荷准稳态模型和异步风机简化RX模型,将频率偏差作为新的状态量引入到状态估计过程中。同时,还考虑了发电机和负荷自身频率特性对电压的影响,对相应节点构造了新的零注入功率量测,最终建立了计及频率变化的含风力发电的电力系统状态估计模型。算例仿真结果表明,该模型可有效计及系统的频率偏差,计算量较小且提高了状态估计结果的精度。     

基于实测数据的电网频率信号特征分析与提取方法

随着新能源大规模接入，电力系统不同区域的转动惯量、频率特性、支撑能力发生了较大变化，提取与辨识频率特征可为电网特性认知以及进一步的惯量评估、频率控制、网络安全等分析提供基础。文中基于源-网-荷全景同步测量系统的大量实测数据，分析了频率与交流电网结构相关的分群现象，提出了基于皮尔逊相关系数的频率空间相关性辨识方法；提出了基于卷积神经网络的“频率指纹”提取方法，将电网特性在频域上进行了高纬特征提取；进一步，对北京、长治等10个城市的实测频率信号进行了测试与分析，给出了识别精度，验证了所提方法的有效性，为后续电力系统频率特性分析、惯量评估、网络攻击识别提供了基础。     

电网故障下含直驱风电机组的电力系统频率动态响应分析

电网受扰后基于模型解析的频率响应分析对电力系统安全评估与紧急控制具有重要意义。电网发生故障时,直驱风电机组（DDWT）并网点电压幅值跌落引发控制器暂态响应,同时电压相位突变引发锁相暂态响应,锁相暂态响应又通过变流器控制传导产生功率控制误差,可能导致现有以负荷突变场景为对象的频率特性分析产生较大偏差。为此,提出了电网故障下DDWT锁相偏差的量化方法;解析了锁相偏差经DDWT变流器控制的传导路径,提出了锁相暂态响应导致DDWT功率控制误差的机理及其计算方法;建立了电网故障下含DDWT的电力系统频率响应模型,提出了锁相暂态响应影响下系统频率变化率和最大频率偏差的计算方法,解析了电网故障下考虑DDWT功率控制误差的电力系统频率动态响应特性,并通过算例分析验证了所提方法的有效性。     

负荷模型及参数对系统动态过程中频率的影响

在一些独立电网或微网中,故障时系统频率的波动往往较大,此时频率的变化对系统分析的影响已不能被忽略.以海南独立电网为研究对象,应用兼顾负荷频率特性的模型结构来辨识负荷模型参数,并在原负荷模型和实测负荷模型2种情况下,将该电网故障时系统频率的仿真结果与实测频率进行比较,验证了计及负荷频率特性进行参数辨识的合理性.在此基础上,利用摄动法分析了实测负荷模型各参数对系统动态过程中频率的影响程度.最后利用上述分析结论对实测负荷模型的参数范围进行了调整,并利用调整后的参数再次仿真,结果表明了该方法的有效性.     

考虑风-储-直参与调频的电力系统频率特征定量分析

以风电、储能、柔性直流输电为代表的高比例可再生能源和大量电力电子设备的并网,使得电网中传统火电的比例下降,这将在一定程度上影响电力系统的频率稳定性。为定量分析风电、储能、柔性直流输电系统参与调频下电力系统的频率特征,首先提出多种调频资源参与调频下的电网频率特征定量分析总体思路,建立风-储-直调频频率响应模型。然后基于频率特性传递函数对电力系统稳态频率偏差、初始频率变化率、最大频率偏差和频率安全裕度进行理论推导;且定量分析了稳态频率偏差变化规律以及惯性时间常数、辅助调频单元控制比例系数对频率稳定性的影响,并计算稳态频率偏差与功率扰动的关系。最后,基于仿真软件验证了所提分析方法的可行性和有效性。仿真表明所提方法可有效定量分析电力系统频率特征,可为双高电力系统下电网频率安全稳定运行与控制提供指导依据。     

海南电网孤网运行时的频率特性分析

为掌握海南电网的频率特性,以作为采取相关措施确保电网安全稳定和经济运行的基础,对海南电网2008年的历次机组跳闸和负荷损失事故进行了分析,掌握了海南电网频率偏差系数的分布规律,校核分析了海南电网有关计算模型的有效性,对于机组一次调频的管理、联网后联络线功率控制的影响因素以及联网后自动发电控制（automatic generation control,AGC）的有关参数提出了建议：