对中国低频减载方案制定中若干问题的探讨

按照特高压电网发展规划,中国将形成华北-华中-华东跨区同步互联电网.文中对大区联网统一协调低频减载方案及大区联络线低频解列设定值提出要求.对DL428-91<电力系统自动低频减负荷技术规定>提出修改建议.分析评价调速系统模型及大规模风电对低频减载方案制定的影响.通过理论证明国外自适应低频减载目前在国内不应大规模采用.提出了采用直流调制解决电网严重故障下频率稳定的方法,结果表明,可以大幅提高电网频率稳定性能,降低电网低频减载装置动作切除负荷的风险.     

基于减载贡献因子的低频减载动态优化方法研究

电力系统能否在出现故障后尽量少切或者不切负荷,是评价供电可靠性的重要指标。提出了在计及负荷频率调节效率的基础上,考虑有功电压特性以及负荷重要等级的减载贡献因子计算方法,通过分析减载贡献因子对不平衡功率的影响提高不平衡功率计算精度,从而对低频减载量进行逐次动态优化,减少电力系发生故障后的负荷切除量,提高互联电网的频率调节能力。仿真分析表明,所提出的基于减载贡献因子的动态优化方法,可以同时满足减少故障后负荷切除量和频率动态优化的要求,具有良好的故障应急处理经济性和可靠性。     

考虑负荷水平及有功备用的低频减载方案在线优化

频率是电力系统运行的重要指标,当电力系统发生功率缺额时,系统频率会下降。低频减载是保障电网安全稳定运行的第三道防线。实际系统中,基于启动频率和动作延时的低频减载方案应用广泛,但传统的整定方法模型高度简化,等效参数不随负荷水平及有功备用变化而变化。为减少负荷切除总量,提出一种基于改进频率响应模型的在线低频减载优化方法,利用粒子群优化算法在线计算复杂模型等效参数,同时将粒子群算法应用到低频减载方案中,最大限度减少切负荷总量。仿真表明,相对于传统低频减载算法能有效减少有功负荷的切除,控制系统的频率,满足在线计算时长要求,论证了模型和算法的可行性和有效性。     

大规模电力系统紧急状态控制综述(二)

四、紧急状态控制措施 1.低频减载电力系统频率突然大幅度下降,威胁到电力系统正常安全运行时,低频减载是目前最广泛采用的措施之一。虽然它不是一种最佳的减载措施,但仍为几乎所有的电力系统采用。设计低频减载装置的方法有频率整定或频率偏差整定,防止过早切负荷的串联和串并联逻辑控制,自动分级切负荷,重新恢复负荷过程等。低频减载装置所切除的总负荷应根据各种运行方式和各种可能发生的事故情况下,最大可能出现的功率缺额来确定。在大型电力系统中,接到低频减载装置上的总负荷大约为全系     

一种基于有序二元决策图的低频减载新方案

为控制电力系统大容量机组跳闸时频率下降的问题,需要设计可靠的低频减载方案。针对传统方案存在的不足,设计了一种考虑负荷模型和系统有功备用的低频减载方案。该方案通过故障后系统频率变化率来估算系统功率缺额,充分考虑负荷模型、系统备用的影响,确定切负荷量;根据负荷的频率调节特性确定切除的优先级;利用有序二元决策图(ordered binary decision diagram,OBDD)搜索切除方案可行解,针对可行解,考虑负荷的控制代价,确定最优的控制策略。该方案经在IEEE9节点系统上测试验证,能准确估算故障大小,并能快速得到最优切负荷方案,相比于传统的低频减载方案,具有自适应性强、控制代价小等优势。     

考虑风荷协同参与调频的电力系统低频减载策略仿真研究

随着新能源机组的大规模并网,传统的低频减载策略由于未充分考虑风电参与调频的优势,且采用负荷被动切除的策略,很难满足电力系统运行的安全性与经济性要求。为了探究风电机组与柔性可调负荷共同参与调频对电力系统低频减载策略的影响,分析了风电机组及柔性负荷参与电网频率响应的模型,阐述了电力系统低频减载实施方案的配置原则,在仿真软件中搭建风荷共同参与调频模型并依照区域大电网实际运行情况进行低频减载仿真计算。计算结果表明,考虑虚拟惯性控制的风电机组与柔性可调负荷共同调频下的低频减载切除负荷量相比于传统低频减载策略明显减少,风荷协同参与调频对增强电力系统频率稳定防线及优化减载量等方面都具有重要的研究意义。     

一种新型低频减载方案的设计

电力系统的严重事故会使电压和频率恶性下降,并可能导致系统崩溃.低频减载是电力系统防止频率过度下降、维持系统频率稳定的有效方法.然而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.显然,此时的电力系统特性已经变化,而低频减载(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.提出了一种新的减负荷方案,在低频减载的不同动作阶段,采取相应的策略.并对该方案进行了仿真实验,结果验证了该方案的有效性.     

基于自适应惯性权重混沌粒子群算法的多机系统低频减载整定算法

电力负荷的不断增加给电力系统的安全运行带来严重威胁,由此低频减载技术逐渐应用到电力系统保护中。当系统的频率降低到某一值时,按照低频减载方案切除系统中的负荷并进行多轮减载以维持系统安全稳定运行。在多机系统低频减载整定计算表达式的基础上,明确优化目标,结合自适应混沌粒子群算法提出了一种低频减载整定算法。既有效阻止频率下降防止系统故障扩大,还可以减少因传统整定方法过量或无选择切负荷而引起的经济损失。通过算例验证了算法的有效性。     

计及负荷频率特性的低频减载方案研究

低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。该文针对目前低频减载方案中忽略了负荷频率特性的不足，提出了一种新的计及负荷频率特性的低频减载方案，该方案充分利用了频率下降时，负荷自身吸收的功率也下降的特点，优先切除频率调节系数小的线路，此举有利于系统频率的快速恢复和系统稳定，文中对方案的实现进行了详细的介绍，并采用单机系统进行了数字仿真，仿真结果验证了该方案的合理性。     

基于改进频率响应模型的低频减载方案优化

低频减载(under frequency load shedding,UFLS)是防止电力系统频率崩溃的有效手段之一。在经典系统频率响应模型(system frequency response,SFR)的基础上,建立改进频率响应模型,考虑了旋转备用容量、静态负荷模型及水轮机组调速系统的影响,并引入低频减载模块。建立一种基于PV曲线和负荷频率特性的综合指标,指导减载地点的确定及减载量的分配。提出了基于改进频率响应模型及节点综合指标的低频减载方案优化方法。仿真分析表明,改进的频率响应模型能够较好地描述系统有功-频率动态过程,提出的低频减载方案优化方法能够在保证系统频率稳定的前提下,有效地减小切除负荷量及提高频率恢复水平。     

±660 kV银东直流闭锁后的紧急切负荷决策

分析了特高压交流运行初期银东直流闭锁故障对系统稳定性的影响,提出直流双极闭锁后通过切除山东电网内部分负荷以减少特高压联络线北送功率来防止系统失稳。设计了切负荷控制系统,依据电网运行状态及时计算刷新银东直流双极闭锁后的切负荷量,并根据各子站负荷性质和负荷量合理选择切负荷站点。相比于对分法,基于弦割法的临界切负荷量搜索策略能够快速找到银东直流双极闭锁后山东电网内的临界切负荷量。     

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。     

海南电网联网后的频率稳定与措施

海南电网与南方电网主网联网后,基本解决了海南电网存在多年的“大机小网”问题,但也可能面临新的频率稳定问题。对联络线送受电情况下发生故障时对海南电网的影响进行了分析,对联网后海南电网的低频减载和高周切机方案、联络线的稳控措施、联络线的功率控制和海南电网机组的带负荷方案等提出了相应措施。建议联网后应控制联络线功率,并在事故情况下采取迅速的调控措施;孤网情况下应按带负荷方案限制大机组出力;建议在联络线上装设两套安稳装置;建议海南联网后适当调整现有低频减载方案,保留目前的高频切机方案。     

基于潮流追踪算法的自适应低频减载策略研究

低频减载（under frequency load shedding,UFLS）是防止电力系统频率崩溃的有效手段之一,它通过在系统的某些地点切除过负荷量,达到维护系统稳定的目的。为此,计及负荷的电压调节效应,提出一种改进的功率不平衡量计算方法,针对不同的扰动在线计算系统的减载总量;并利用邻接矩阵的稀疏性,结合邻接矩阵和比例分配原则提出了一种潮流追踪新算法,提高了潮流追踪算法的计算效率,将其应用于在线确定减载地点与分配减载量。仿真结果表明,新的自适应减载策略可靠性更高,能够有效防止欠切或过切,改善受扰系统减载后的频率恢复效果,并提高系统的电压稳定水平,对实际电力系统紧急控制研究具有重要意义。     

基于频率动态特性的电力系统频率失稳概率评估

提出一种电力系统频率失稳风险评估方法,该方法计及了旋转备用的频率动态特性,建立了低频减载作用下的频率稳定分析模型。基于非序贯蒙特卡洛仿真,计算分析了失稳概率、失稳频率、期望切负荷量和频率动态指标,实现了对频率稳定性的概率量化评估。探讨了旋转备用容量变化、低频切机容量变化对频率稳定性的影响,并计算了在多层负荷模型中计及和不计及不确定性两种情况下的频率稳定年度指标。IEEE RTS79系统算例分析表明所提方法能从概率角度全面深入评价电力系统的频率稳定性,可为低频减载配置方案的合理性和机-网的协调性提供一定参考依据。     

A new under‐voltage load shedding scheme for islanded distribution system based on voltage stability indices

Under‐voltage load shedding (UVLS) is an important technique to maintain the voltage stability and frequency of a power system network. UVLS has been applied widely in transmission systems to avoid system blackouts. However, with increasing penetration of distributed generation such as photovoltaic (PV) systems, the application of UVLS becomes important for islanded distribution systems. Under this condition, the network does not have a frequency reference as when it is connected to the grid. In this condition, when the load demand exceeds the PV capacity, UVLS is the only option to stabilize the system by shedding the load based on the changes of the voltage magnitude. In this work, a new UVLS scheme based on voltage stability indices is proposed. Four voltage stability indices are used as indicators for load shedding. Based on the stability indices, the loads that have the highest tendency of voltage collapse shall be the first ones to be shed. The proposed scheme is tested on a practical distribution network energized by a grid, a mini hydro generator, and a PV system. The test results on various scenarios prove that the proposed method is able to restore the system stability. © 2017 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

大电网可靠性影响分析的潮流跟踪方法

提出了大电网可靠性评估中削减负荷的潮流跟踪模型, 建立了节点和系统可靠性对元件的分配计算模型,基于此易于分析系统的薄弱环节。在负荷削减的潮流跟踪模型中,按负荷对发电机和线路利用系数的大小顺序削减负荷。基于潮流跟踪削减负荷能建立故障元件与削减负荷节点间的映射关系,该模型的核心在于找出所有元件中对削减负荷节点利用系数最大的元件。算例结果证明了所提出方法的有效性。     

Optimal design of adaptive under frequency load shedding using artificial neural networks in isolated power system

The frequency and voltage stability is a basic principle in the power system operation. Different short circuits, load growth, generation shortage, and other faults which disturb the voltage and frequency stability are serious threats to the system security. The frequency and voltage instability causes dispersal of a power system into sub-systems, and leads to blackout as well as heavy damages of the system equipments. Optimum load shedding during contingency situations is one of the most important issues in power system security analysis. This paper presents a fast and optimal adaptive load shedding method, for isolated power system using Artificial Neural Networks (ANNs). By creating an appropriate data-base of contingencies for training the neural network, the proposed method is able to perform correct load shedding in various loading scenario. In this regard, the total power generation, the total loads in power system, the existing spinning reserved capacity value in the network and frequency reduction rate were selected as the ANN inputs. This method has been tested on the New-England power system. The simulation results show that the proposed algorithm is very fast, robust and optimal values of load shedding in different loading scenarios, related to conventional method.     

Electrical transient stability and underfrequency load sheddinganalysis for a large pump station

Electrical transients from power system faults, loss of generation and load swings can disrupt petroleum pumping station operations. Isolated stations with no utility tie, and those with weak utility ties, are especially at risk. Relative to this problem, the following four main issues are addressed: (1) analysis of the methods that use high-speed underfrequency load shedding to maintain power system stability and preserve pumping station operations; (2) analysis of combustion gas turbine generator and diesel generator transient responses, as they pertain to the electrical engineer; (3) discussion of power system component modeling and the use of low voltage circuit switching devices to shed loads; (4) and comparison of two computer analysis program outputs for underfrequency load shedding responses     

基于脆弱割集选择紧急控制地点的灵敏度分析方法

紧急控制是维持大扰动下电力系统稳定运行的重要手段。选择有效的控制地点是一个重要问题,提出了一种基于脆弱割集来选择紧急控制地点的方法。首先引入电压校正方法,使割集脆弱性指标能够反映故障轨迹,从而更为准确地筛选脆弱割集,然后根据基于割集的灵敏度分析方法选择紧急切机和切负荷的地点。暂态功角失稳引起脆弱割集支路的相角差或功率增大,而紧急功率控制可抑制这种增长。因此割集支路功率对于发电机母线或负荷母线功率的灵敏度,能够反映紧急切机或切负荷控制地点的有效性。基于南方电网模型的故障分析表明,该方法实用有效,可应用于大型电力系统。