风电高渗透率下中长期时间尺度系统频率波动仿真研究

随着风电渗透率地不断提高,风电并网对电力系统频率稳定的影响越来越大。鉴于已有的电力系统仿真软件对仿真互联电网短期和中长期频率控制不能很好地满足要求,且各种类型发电机组的数学模型也是根据需要建立,因此提出了建立基于准稳态法利用MATLAB编程实现的中长期时间尺度频率波动仿真系统。该系统能够提供风电场、水电机组和火电机组参与系统频率控制数学模型,区域电网联合频率控制数学模型,并且能够进行系统备用调整容量分析和AGC性能监视。     

互联电网负荷频率的多变量约束预测控制器设计及仿真研究

为使互联电网的频率控制具有更好的负荷适应能力,保证电网运行的经济性、稳定性与可靠性,本文提出了无需依赖频率偏差系数、考虑区域调节容量约束、基于互联电网状态空间模型的多变量预测控制器算法设计方案。通过对2个区域电网频率控制系统的建模和仿真,将该预测算法与常规PI调节算法在单、双区域负荷扰动、随机白噪声扰动等方面对系统频率控制动态性能进行了比较,分析结果表明,该预测控制算法可使系统频率的恢复性能显著提高。     

风-火互补发电系统区域频率控制的策略研究

风能与传统能源互补发电给互联电网各方带来了巨大的安全经济效益,对互联电网频率控制的分析与研究是电力系统不可忽视的部分。讨论了发电系统的一次调频和二次调频,分析加入风力发电后,风-火互补发电的区域频率控制,给出模型方案(增加PI调节环节进行改进),对其中的三种控制模式(TBC-FTC、TBC-FFC、TBC-TBC)进行研究。仿真图及仿真结果数据验证了风-火互补发电的区域频率控制的可行性。与传统的单区域频率调节相比,加入了风电的多区域频率控制能改善频率调节的性能。     

多端电压源型直流互联系统频率稳定性控制策略

以提高电压源型换流器多端直流互联系统的频率稳定性为目的,提出了一种适用于多孤岛电网换流站共同参与主网频率调节的多端协调控制策略。该控制策略首先是根据互联系统的数学模型,利用非线性鲁棒控制中的反馈线性化H∞方法设计出了各孤岛电网换流站直流功率调节量的控制律。然后考虑各孤岛电网自身频率波动情况,利用单纯形法滚动优化直流功率调节量控制律中的直流功率分配系数,从而得到最优分配的直流功率调节量,保证了各换流站以最优直流电压斜率控制协调参与主电网的频率稳定调节过程。最后,在PSCAD/EMTDC中以三端柔性直流互联系统为例,通过与常规控制策略进行对比仿真,验证了所提控制策略的正确性和优越性。     

异步互联系统准同步运行的HVDC附加控制建模及稳定性分析

异步互联系统调频资源和备用容量的分割使得频率稳定问题突出,利用高压直流输电系统的附加频率控制(AFC)可以实现异步互联系统调频备用共享,参与系统频率调控。文中以改善异步互联系统整体的调频性能和频率质量为目标,研究基于直流两侧电网频率差进行无差控制实现异步互联系统准同步运行的直流AFC对两侧电网频率稳定性的影响。利用换流站交直流系统的功率平衡关系建立较为精确的高压直流输电系统线性化模型,得到异步互联两区域系统的负荷频率控制模型,以此进行特征分析指导AFC参数设计。多场景仿真结果表明,准同步运行的直流AFC在使两侧电网趋于同频运行的同时,能够适应两侧电网的容量自动调节直流功率,有效改善全系统的频率稳定特性。     

考虑电动汽车集群的互联电网负荷频率分散预测控制

随着大量电动汽车接入互联电网,其移动的充电模式会给电网带来一定的冲击,反过来,电动汽车作为一种移动式储能单元可参与互联电网调频,但目前的研究都是集中式或分散式的V2G控制上.在电动汽车储能电池动态模型的基础上,构建含电动汽车集群的多区域互联电网负荷频率控制模型,基于广域监测系统,结合模型预测控制实现了多区域电网负荷频率广域分散预测控制.在MATLAB/Simulink中搭建三区域互联电网模型,并进行仿真分析.算例结果表明,电动汽车作为移动式储能单元参与互联电网调频,可以在短时间内平抑电网频率波动;而文中提出的广域分散预测控制方法较经典的PI控制方法,能将三区域电网的频率偏差限制在更小的范围内波动,又能较快地恢复至稳态值.     

基于直流互联的交流电网频率稳定控制研究

直流互联交流电网已经成为解决大电网互联问题的一种有效手段。互联交流电网的直流联络线可以实现区域备用互补,提高电网运行经济效益,并改善电网受到扰动后的频率波动情况。该文基于直流联络线控制提出一种用于互联交流电网频率支援及恢复策略。该策略可以实现事故时的紧急功率控制,减小交流电网事故后的频率急剧下降和波动。同时,在事故后参与到电网恢复过程,起到保障电网在安全频率范围内运行和加速电网频率恢复的作用。最后,通过仿真软件PSCAD/EMTDC进行仿真验证,结果表明所提策略充分利用了直流调频能力,提高了互联电网的经济性和稳定性。     

基于MATLAB/SIMULINK的互联电网负荷频率控制建模仿真研究

根据自动负荷频率控制原理,利用MATLAB提供的灵活高效、图形化的建模仿真环境,建立模拟两区域互联的自动负荷频率控制的模型.建模的主要目标是反映自动负荷频率控制的实际过程,以及在这一过程中影响系统频率质量的主要因素.本文重点研究模型的实现,并提供该模型在(当福建电网和华东电网互联时)福建区域AGC控制性能最优化研究中的仿真应用示例.     

基于IPC模糊控制的互联电网联络线潮流控制研究

为了提高互联电网问联络线负荷的稳定性,提出了一种联络线传输功率和频率协调模糊控制方案。通过调节联络线两端发电机组对两侧电网频率差进行调整,调节相间功率控制器(IPC)元件参数调整联络线传输功率,对调节参数采用模糊逻辑控制。模拟通过IPC互联的东北-华北电网,对不同控制区域进行控制仿真。结果表明,在一侧发生小扰动时,另一侧电网和联络线功率几乎不受影响,在大扰动时,两侧系统能可靠实现同步运行。     

网源协调环境下风电机组变桨距控制策略

分析了电网扰动时的风电有功控制实现机理;以最大限度沿用已有变桨距系统软硬件为原则,设计了支持系统保护、频率控制调节的变桨距控制策略及其与已有变桨距系统的集成。重点基于层次化状态机技术,对电网正常和电网扰动时的变桨距控制逻辑进行分治与协调,改进了变桨距控制状态机;立足于现行主流变桨距系统,提出了一种紧急桨距角计算方法,动态确定机组参考桨距角。仿真结果表明:给出的状态机具有较高的可靠性;给出的变桨距控制策略能按系统保护、频率控制调节的要求长时间、大幅度地调节输出功率。     

华北-华中-华东特高压联网大区模式下低频振荡模式的频率特性

以"三华"联网工程为背景,研究了"三华"互联电网低频振荡模式的频率特性。首先以实际网络特性为基础,建立了"三华"联网等值系统模型,并使用实际电网试验数据验证了等值系统的有效性和精度。基于"三华"联网等值系统,使用理论分析与数值仿真相结合的方法研究了"三华"电网主导振荡模式的频率特性及影响因素。研究结果表明:系统规模及联网区域的不断发展是导致主导模式振荡频率下降的根本原因。励磁绕组、发电机励磁系统、电力系统稳定器是使主导模式振荡频率进一步下降的重要因素。     

多端柔性直流电网平抑风电波动的协调控制策略

为了充分利用西南区域和华中区域调节速度快、调峰能力强的水电资源来跨区平抑"三北"地区由于风电波动所造成的频率大幅波动,提出一种在电压源型换流器型多端直流输电(VSC-MTDC)网络中跨区域平抑风电波动的附加控制方法,并将该风电跨区调节附加控制和有功功率-频率下垂控制(P-f控制)相结合,制定了具体的协调控制策略。当风电装机容量较大的区域电网中由于风电功率波动而导致频率偏移过多时,附加控制启动,抑制该区域电网频率的继续偏移。在风电剧烈波动或者出现其他故障的极端情况下,P-f控制启动,配合附加控制实现网络中各区域电网的频率稳定。RTDS仿真结果表明,所提策略能够有效地使风电波动被其他水电资源丰富的地区所调节,且维持各互联电网稳定运行。     

含抽水蓄能电站的互联电网负荷频率自抗扰优化控制研究

针对发电能源结构的多元化发展给互联电网负荷频率的稳定性控制带来较大的挑战,建立含抽水蓄能电站的两区域互联电网多元混合发电的负荷频率控制模型,提出一种基于粒子群优化算法的负荷频率线性自抗扰控制器参数整定优化策略,通过粒子群算法的迭代寻优计算获得最优的线性自抗扰控制器参数。考虑互联电网各区域发生不同的负荷扰动,在抽水蓄能电站的抽水和发电2种工况下,对所提出的控制方法进行系统仿真。仿真结果表明,通过粒子群算法优化的负荷频率线性自抗扰控制器,与传统PI控制器对比,前者具有更强的抗扰动能力和适应性,系统动态稳定性更好。     

基于特高压和超高压直流互联的送端电网AGC系统控制策略

采用基于特高压和超高压直流的电网异步联网方式对现有的自动发电控制(AGC)系统控制策略和电网频率控制的适应性问题逐步显现.为分析直流系统异步联网方式对电网AGC系统控制策略带来的影响,结合直流系统负荷的频率静态特性及其附加频率控制器的动态特性,分析了区域电网AGC对控制区设置、控制模式选择以及与直流附加频率控制器的适应性的影响,并对目前国内广泛应用的控制性能评价标准(CPS)控制策略适应性进行探讨.基于PSD-FDS平台进行直流系统与AGC的频率控制仿真验证和实际工程应用,结果表明基于特高压和超高压直流互联的送端电网AGC控制策略能够较好地适应异步互联电网,为异步联网方式下AGC系统控制策略制定和优化提供参考.     

含双馈风电场的互联电力系统虚拟惯量与虚拟阻尼协调控制方法

风电场的大规模接入会同时降低互联电力系统的相对惯性和阻尼,虚拟同步发电机(VSG)技术能够有效支撑电网频率,目前对VSG技术虚拟阻尼方面的研究成果较少。为了更有效地利用VSG虚拟阻尼,进一步提升高风电渗透率电力系统的稳定性,推导了VSG控制器参数与虚拟惯量、虚拟阻尼之间的数学关系,针对VSG虚拟惯量与虚拟阻尼调节存在的矛盾,提出一种结合系统主导振荡模式在线辨识和粒子群优化算法的VSG控制器参数协调控制策略。最后通过含双馈风电场的两区域互联电力系统仿真模型验证了所提控制策略的有效性,仿真结果表明所提控制策略可实现系统频率稳定性和功率稳定性的综合优化。     

全国电网互联系统频率特性及低频减载方案

目前我国已形成东北—华北(含山东)—华中(含川渝)跨区同步互联电网。采用电力系统暂态稳定时域仿真程序和自动低频减负荷方案设计了单机计算模型,全面分析和评价了各种联网或孤网运行模式下发生大功率缺额时,电网频率暂态稳定特性及各电网现有低频减载方案对2005—2007年电网频率安全运行的适应性。在此基础上提出了我国东北—华北—华中跨区互联电网统一协调的低频自动减负荷方案,该方案不但适用于各种联网模式,也适用于各种孤网模式。当受到5%~45%的不同功率缺额扰动时,互联电网能够相应地协调减负荷,保证了最小频率不低于48.0 Hz,满足频率恢复速度10 s左右恢复到49.5 Hz,达到了统一协调减载,保证系统频率稳定和联络线及大机组安全。     

含风电的交直流互联电网AGC两级分层模型预测控制

随着大规模风电接入交直流互联电网,传统的自动发电控制(AGC)方法难以有效地抑制风功率波动带来的频率稳定问题。为此,提出基于两级分层模型预测的AGC策略。该两级分层控制方法在下层对多个区域电网采用分散式模型预测控制;在上层对下层分散的控制器采用动态协调控制方式。以含多电源的两区域交直流互联电网AGC模型为例,仿真结果表明:与集中式模型预测控制和分散式模型预测控制方法相比,文中所提控制策略不仅对频率和联络线功率等具有良好的控制效果,还兼具高可靠性。     

基于异质元胞自动机的互联电网连锁故障控制措施

为减少互联电网停电事故的规模及频率,提出了一种基于异质元胞自动机的互联电网连锁故障控制措施。首先,依据互联电网由多个不同特性的区域电网构成这一实际,并考虑区域电网间相互影响,建立了异质元胞自动机的互联电网连锁故障模型。其次,考虑各区域电网特性和不同故障阶段区域间的协调关系,提出了一种多区域多阶段线路潮流控制措施。最后,以IEEE118节点系统作为仿真案例,采用异质元胞自动机模型进行停电事故仿真,分别从幂律分布和故障时间序列两个方面验证了控制措施的有效性。并通过与其他控制措施比较,展示了其所具有的优越性。仿真结果表明:调度人员根据各区域电网运行情况,合理选择区域间的支援系数,可有效降低各区域电网大停电风险。     

互联电网CPS标准下的自动发电控制策略

阐述了互联电网控制性能评价标准(CPS)下的自动发电控制(AGC)策略。提出了CPS调节功率分量这一新概念,并将其与比例分量和积分分量相结合,构成区域总调节功率。进一步根据区域控制偏差(ACE)和频率偏差的大小与方向,对区域总调节功率予以修正,以进一步提高CPS指标。最后提出了根据区域总调节功率而不是ACE来划分AGC控制区域的方法。这些控制策略有利于提高电网频率控制质量,体现了紧急情况下互联电网各AGC控制区之间的相互支援,在多个大电网的实际应用中取得了良好的效果。