互联系统低频减载方案探讨

在大型互联系统中,只有相当严重的功率缺额才可能导致频率下降,频率的下降速度很快,频率变化的分布极不均匀.目前的低频减载(UFLS)装置已不能适应如此复杂的情况,仍然是在全系统范围内切除预接负荷.文中设计一种新的减负荷方案,它利用频率和电压的变化,针对每一种事故情况,特别是在承受较大扰动地区切负荷,以求获得供需平衡.在互联系统的严重功率缺额的模拟研究表明了新的减负荷方案比现在的低频减载(UFLS)方案有着明显的优越性.     

互联系统低频减载方案探讨

在大型互联系统中 ,只有相当严重的功率缺额才可能导致频率下降 ,频率的下降速度很快 ,频率变化的分布极不均匀。目前的低频减载 (UFLS)装置已不能适应如此复杂的情况 ,仍然是在全系统范围内切除预接负荷。文中设计一种新的减负荷方案 ,它利用频率和电压的变化 ,针对每一种事故情况 ,特别是在承受较大扰动地区切负荷 ,以求获得供需平衡。在互联系统的严重功率缺额的模拟研究表明了新的减负荷方案比现在的低频减载 (UFLS)方案有着明显的优越性     

一种新型低频减载方案的研究

在突然恶性事故情况下,由于发电厂的退出,电力系统有可能产生严重的频率下降,导致系统崩溃和大面积停电事故。低频减载装置无疑是一种抑制频率下降的有效方法。它依据测量到的频率值,按轮次分步骤地减负荷。显然,此时的电力系统特性已经变化,而低频减频（UFLS）装置却没有做出相应的修正,仍然是在全系统范围内切除预接负荷。作设计了一种新的减负荷方案,它利用频率和电压的变化,针对每一种事故情况,特别是在承受较大扰动的地区切负荷,以求达到供需平衡。对互联系统的严重功率缺额的模拟研究表明,新的减负荷方案明显优于现有的低频减载（UFLS）方案。     

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。     

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。     

单片机智能低频减载装置的研究

本文介绍了一种单片机智能低频减载装置。详细论述了该装置的工作原理、电路结构和程序设计。该装置是以反应系统频率下降速率为工作原理的新型自动低频快速减负荷系统，在系统发生较大功率缺额时根据频率下降速率自动改变频率定值和动作延时，快速切除所控制的负荷。     

计及频率差变化率的低频减载方案的研究

通过分析计及调速器的发电机经典模型,推导出频率差变化率与系统有功功率缺额之间的定量关系.简要介绍了基于上述关系的自适应和半适应低频减载方案.设计了基于实时频率差变化率的切负荷自适应方案,并通过在不同负荷缺额下进行切负荷仿真来比较和分析自适应方案与半适应、传统方案的切负荷性能差异.总结出了在不同功率缺额下三种方案的切负荷特性.为更深入研究计及频率差变化率的低频减载效果,单独对不同的自适应方案进行了仿真分析.给出了计及频率偏差变化率的自适应方案在低频减载中的优势,由此得出低频减载方案设计整定中应遵循的规律.     

计及频率差变化率的低频减载方案的研究

通过分析计及调速器的发电机经典模型,推导出频率差变化率与系统有功功率缺额之间的定量关系。简要介绍了基于上述关系的自适应和半适应低频减载方案。设计了基于实时频率差变化率的切负荷自适应方案,并通过在不同负荷缺额下进行切负荷仿真来比较和分析自适应方案与半适应、传统方案的切负荷性能差异。总结出了在不同功率缺额下三种方案的切负荷特性。为更深入研究计及频率差变化率的低频减载效果,单独对不同的自适应方案进行了仿真分析。给出了计及频率偏差变化率的自适应方案在低频减载中的优势,由此得出低频减载方案设计整定中应遵循的规律。     

大规模双馈风电机组参与调频的电网自适应低频减载策略

大规模风电参与惯性控制和一次调频会对电网频率特性产生显著影响,而现有的低频减载方法尚未考虑该影响,可能引起频率轨迹失真和负荷切除不合理问题。鉴于此,以双馈型风电机组为例,研究将风电虚拟惯性响应时变特性参数和一次调频响应系统模型融入低频减载过程的方法,提出了改进低频减载策略和负荷切除决策模型。首先,通过求解含风电虚拟惯性响应的电网等效惯量(具有时变特性)、检测频率变化率,计算低频减载首轮起动时刻的实时功率缺额。然后,定量表征风电一次调频及负荷调节效应先抵消部分的实时功率缺额,剩余功率缺额则由自适应低频减载策略分批切除。最后,理论研究及算例分析结果表明,所提低频减载改进策略和模型能更客观地反映电网频率特性,负荷切除量明显更小,体现了大规模风电参与调频对低频减载的有益影响。     

考虑频率特性的变频负荷模型研究

随着电力电子技术的发展,变频调速技术的使用也越来越广泛。因此,对于变频电机的建模与分析也得到了越来越多的学者的关注。另外,由于分布式电源的接入,频率对电网产生的影响较大,因此考虑负荷的频率特性也具有重要的意义。采用变频调速矢量控制法和动态相量法两种方法对考虑频率特性的变频电机模型进行建模,并与不考虑频率特性的异步电动机进行仿真比较分析,找出更符合实际的负荷模型。     

基于分布式光伏和ZIP负荷协同的系统频率控制方法

为挖掘未来高比例可再生能源电力系统中的各种频率调节资源,利用降压节能技术,提出了一种基于分布式光伏和ZIP负荷的“源-荷”协调的频率控制方法。通过ZIP负荷近区光伏的频率-无功下垂控制,实现了并网节点电压调整,间接控制了ZIP负荷的有功消耗,具备本地快速响应特性和灵活调节能力。改进的IEEE 14节点系统仿真算例结果验证了所提方法的有效性和优越性,为提升高比例可再生能源电力系统的频率调控能力提供了一种快速有效方法。     

大功率缺失下频率响应负荷聚合建模与分散控制方法

为了充分利用海量分布的频率响应负荷资源,提出一种大功率缺失下频率响应负荷聚合建模与分散控制方法。首先,建立频率响应负荷聚合功率模型,对某省级电网典型场景下的负荷聚合潜力进行评估;在此基础上,基于离线典型场景和在线状态更新这2种方式,提出频率响应负荷分散动作策略制定方法,通过负荷分散动作响应阶段和恢复阶段的控制参数整定,实现频率响应负荷的快速响应和有序恢复;最后,通过某省级电网算例进行仿真验证。仿真结果表明了大功率缺失下频率响应负荷分散控制策略的有效性。     

基于OPF的互联电网AGC优化模型

提出了一种基于OPF的互联电网AGC优化模型。该模型在传统OPF模型的潮流安全约束基础上,考虑了发电机组和负荷的静态频率特性,增加了机组的爬坡速率约束、频率质量约束和互联断面的传输有功约束,同时以AGC机组的辅助调节费用最小为目标函数。所建模型扩展了OPF模型的应用范围,使其由发电计划的决策方法扩展为实时发电控制的决策方法,并避免了传统AGC策略的区域偏差和潮流安全约束的越限风险。采用预测-校正原对偶内点法求解所建模型,并通过对IEEE 39节点修正系统的仿真分析,验证了新模型的正确性和有效性。     

无线能量传输负载自适应的频率分叉边界控制

无线能量传输技术是一种新型的电能传输方式,是指相对于传统的利用导线连接的电能传输方式而言,电能从电源到负载的一种没有直接电气接触的能量传输方式,解决了传统导线直接供电的缺陷,是一种安全有效的电能传输方法。目前无线能量传输通常使用补偿电容的工作方式使系统在发射端(原边)与接收端(副边)同时工作于谐振状态,以提高输出能力。前期实验发现,无线能量传输系统的效率受等效负载的影响,选取合适的等效负载可以改善系统的效率。基于此,研究了负载对于系统效率和频率分叉的影响,设计了一个负载自适应控制策略,能够提高系统的能量传输效率,并且保证不出现频率分叉现象。该研究将对无线能量传输系统的可靠设计具有重要指导意义。     

计及电动汽车辅助调频的负荷频率控制联合优化

当电动汽车利用车网互动(V2G)技术参与电网一次调频时,其下垂控制特性会影响原负荷频率控制的调频性能。基于此,提出了一种计及电动汽车辅助调频的负荷频率控制联合优化方法。建立了含电动汽车的多区域多机组系统的负荷频率控制模型;在此基础上,针对电动汽车电池特性及二次调频出力的有效工作范围,考虑系统内机组的特性等,以时间乘以误差绝对值积分(ITAE)为目标函数,建立了电动汽车辅助调频与传统机组二次调频的联合优化模型,并利用粒子群优化算法进行求解。在MATLAB/Simulink中针对阶跃负荷扰动及长时间随机负荷扰动的情况,对联合优化前、后系统的动态响应进行了对比分析。仿真结果表明:所提联合优化方法能有效地改善负荷频率控制的稳态响应速度、优化系统的调频性能,并且能够保证用户对电动汽车的用电需求。     

考虑电网调频需求时的直流负载电压下垂控制方法

电解电镀、冶金化工、电动汽车等行业的直流型用电负载在电网中的占比越来越大,对电网频率稳定性的影响也因此更加明显了。以响应电网调频需求为目标,提出了在保证电网电能质量的前提下,通过电力电子接口电路实现对直流负载电压的下垂控制,使可调型直流负载能够对电网频率异常事件进行响应。此外,为了确保直流负载的正常用电,并且避免对直流负荷进行频繁切换控制,还进一步提出了分区间调频控制模式,从而满足了需求侧响应、电网友好等电网需求。提出的控制方法结构简单,容易实现,可降低直流负载接入对电网的影响,提升电网对大规模直流负载接入的适应性。最后通过Simulink仿真验证了此方案的可行性、有效性。     

弱联工业企业电网两阶段紧急控制方法

工业企业电网负荷具有感应电动机占比高和功率因数低的特点，当同主网唯一的联络通道故障开断时，工业企业电网失稳风险突出，给紧急控制带来严峻挑战。首先，从网架、负荷和技术人员需求等方面阐述了工业企业电网的特点。并基于选用的负荷仿真模型，分析了短路故障下工业企业电网的电压频率耦合特性以及传统紧急控制措施的适应性。其次，针对故障后需要避免暂态低压高频和稳态过压低频的紧急控制需求，研究了考虑设备保护和系统保护并行动作，以及电气量响应驱动的应对策略，提出了工业企业电网两阶段紧急控制方法。最后，基于某实际工业企业电网验证了所提方法的可行性和有效性，表明通过优化控制时机可协调暂态低压快速恢复和稳态过电压的矛盾。     

基于云神经网络自适应逆系统的电力系统负荷频率控制

针对区域互联电力系统受到风电及负荷扰动后,系统频率会出现大幅度波动的问题,提出一种基于云神经网络自适应逆系统的多区域互联电力系统负荷频率控制方法。在分析单一区域电力系统有功输出特性的基础上,建立计及多区域有功输出的互联电力系统负荷频率控制模型。采用自适应逆控制有效解决系统响应和扰动抑制的矛盾。将云模型引入自适应逆系统构建云神经网络辨识器。利用云模型在处理模糊性和随机性等不确定性方面的优势,进一步提高神经网络的辨识能力。仿真结果表明,所设计的云神经网络自适应逆系统不仅可以得到好的动态响应,还可以使风电及负荷引起的扰动减小到最小。     

Robust analysis and design of load frequency controller for power systems

Robust load frequency control for power systems is discussed. A detailed robustness analysis of the existing control laws shows that parameter variation is not a critical issue but more attention should be paid to the unmodeled dynamics in robust load frequency controller design. A new robust load frequency control method is then proposed considering the unmodeled dynamics of power systems. Finally, a new configuration is proposed to overcome the effects of generation rate constraints (GRC). Simulation results show that the design method and the anti-GRC configuration are effective.