适用于西北送端大电网新能源场站快速频率响应功能的入网试验方法

近年来,西北电网新能源装机已成为网内第二大装机电源,具有转动惯量的常规水、火电机组开机比例逐步下降,电网频率控制特性的结构性困境日趋明显。目前,西北电网已在全国率先启动新能源参与电网快速频率响应功能推广应用工作。当电网发生频率大扰动情况时,新能源场站能够参与电网一次调频,并对系统频率提供支撑,送端大电网一次调频能力显著增强。提出了一种针对送端大电网新能源场站快速频率响应功能的试验方法,通过对新能源场站进行频率阶跃扰动试验、模拟实际频率扰动试验、防扰动性能校验、自动发电控制(automatic generation control,AGC)协调试验,完成新能源场站快速频率响应功能检测,并首次在国内完成现场可行性验证。目前该方法已实际指导西北电网新能源场站快速频率响应功能入网检测工作。     

宁夏电网电力系统稳定器PSS参数整定及其对系统稳定性的影响

基于宁夏电网大机组励磁系统实测模型,分析宁夏电网大扰动动态稳定问题特性,提出加强其动态阻尼的PSS整定原则.对网内主要机组进行了PSS参数整定试验,并以特定机组为例进行说明.仿真分析计算表明PSS参数整定后对宁夏电网系统大扰动动态稳定和小干扰动态稳定特性均有改善作用;并通过网内大机组甩负荷的大扰动试验证明了PSS整定的有效性.     

新疆电网300MW机组甩负荷的频率特性研究分析

新疆电网目前为独立电网,网内单机容量最大为300MW,单机容量所占比例较高,机组甩负荷对系统安全稳定运行影响较大,特别是对电网频率特性：鉴于甩负荷试验对电网的较大影响,用PSASP仿真程序进行了典型运行方式下的仿真理论计算,研究了电厂300MW机组甩负荷对新疆电网频率、电压、系统稳定特性造成的影响,提出了相应的技术措施。为试验提供了理论依据和指导。同时将机姐甩负荷试验完成后新疆电网wAMS系统录波实测记录与仿真理论分析进行了比较,分析了差异,提出了理论分析的不足之处及改进要点．给出了大机小网甩负荷试验的几点建议。对电罔大机组甩负荷试验、理论仿真分析均有很大的指导意义。     

基于多调频资源协调控制的西北送端大电网新能源快速频率响应参数设置方案

自2016年开始,西北电网组织开展新能源参与送端大电网快速频率响应研究及试点试验工作。试点结果表明新能源具备参与电网快速频率响应能力,且性能优于常规电源机组。该文对西北送端大电网快速频率控制需求进行分析,提出了光伏、风电分段参与电网调频指标,按照"调频权责明晰、各类型机组协同配合"的思路,完成了基于多调频资源协调控制的西北送端大电网新能源快速频率响应参数设置方案。通过在PSASP电网稳定仿真程序完成新能源快速频率响应功能建模,完成大电网稳定仿真分析。结果表明,采用风电、光伏差异化设置方案,较好地统筹了各类型电源快速调频能力,实现各类型机组快速调频行为协同配合,有效提升了送端大电网频率安全防控水平。目前,该方案已经由西北能监局批准在西北电网正式推广应用。     

光伏逆变器参与西北送端大电网快速频率响应能力实测分析

近年来,西北电网新能源快速发展,挤占具有转动惯量的常规电源机组空间,电网一次调频资源储备下降,抗扰动能力降低,迫切需要研究新能源机组参与大电网调频的实现方法。通过选取西北电网内4台光伏逆变器,仿照常规水、火电机组的有功-频率静态特性,修改光伏逆变器控制策略,完成光伏逆变器有功-频率下垂控制,实现光伏逆变器参与电网快速频率响应的功能。结合2016年上半年西北电网频率特性试验,首次在国内系统性完成了光伏逆变器快速频率响应能力实测分析。结果表明,光伏逆变器可参与电网快速频率响应,其响应特性与水电机组一次调频性能相当,优于火电机组,且折算到相同容量下,快速频率响应贡献能力优于常规火电机组一次调频贡献能力。     

宁夏电网电力系统稳定器投入及验证试验

基于宁夏电网大机组励磁系统实测模型,分析了电网动态稳定问题特性。提出了加强系统动态阻尼的PSS整定方案,完成了网内主要机组PSS参数整定试验。仿真计算表明,PSS投入后对系统动态稳定特性有较大改善。大扰动试验为PSS投运后阻尼效果提供了宝贵的系统试验数据,验证了该网PSS投入的有效性。     

基于改进固定系数法的互联电网频率特性系数实测方法及应用

电网频率偏差系数B是电力系统调频的重要参数,而电网频率静态特性系数β实测值是确定电网频率偏差系数B的基础,如何获取准确的电网频率静态特性系数β值,其测试方法十分关键。在固定系数法的基础上进行改进,提出了定步长增减出力的电源扰动方法实测大电网频率静态特性系数,再对测试数据进行最小二乘法拟合,根据拟合结果设定区域电网频率偏差系数,然后应用于实际电网试验,从电网频率和控制区联络线功率的实测结果来看,频率恢复快速、联络线功率稳定。因此,采用定步长功率扰动方法不仅能够准确地得到电网频率静态特性系数β,且具有安全可靠的优点。     

直流频率限制控制器参数多目标双层优化设计方法

异步联网方式下,送端电网转动惯量减小,频率问题突出,直流频率限制控制器(FLC)能有效改善送端电网频率特性。提出了一种直流FLC参数多目标双层优化设计方法。首先,分析了直流FLC参数对其频率调节特性的影响。在此基础上,考虑大功率阶跃扰动和连续小负荷扰动2种运行工况的特点,兼顾直流FLC的频率调节效果、动作特性以及对受端电网频率的影响程度多个目标,构建了直流FLC参数双层优化模型。然后,根据所建模型的特点采用进化算法分层递进求解优化问题,实现了对直流FLC参数的综合最优设计。最后,在MATLAB/Simulink仿真平台中搭建了2区域4机直流异步互联电网模型。仿真结果验证了所提方法不仅能够保证直流FLC对送端电网频率的有效调节,还可改善直流FLC的动作特性,缓解直流FLC对受端电网频率造成的影响。     

风电场参与西北送端大电网频率调节的快速频率响应能力实测与分析

近年来,西北电网新能源快速发展,直流外送规模不断扩大,因新能源机组无一次调频能力,电网频率控制的结构性困境日趋显现,迫切需要新能源机组参与大电网快速频率控制。本文介绍了西北电网试验风电场参与电网快速频率响应典型方案,结合现场试验及2016年西北电网频率特性试验,首次在国内系统性完成了风电场快速频率响应能力实测分析。结果表明,风电场可参与电网快速频率响应,其响应特性与常规电源一次调频相当,具有较好的应用前景。     

弱受端小电网安控切负荷措施与低频减载措施的配合方案

基于电网低频紧急状态下系统频率变化特性的一般规律,详细分析了功率缺额扰动下的弱受端小电网暂态频率变化特点及其影响因素,如功率缺额、网内开机台数、负荷类型、故障地点及类型、切荷率、切负荷时间、电容器投切情况等,并给出了定性的理论公式推导。基于上述弱受端小电网频率变化特性的影响因素分析,针对小电网功率缺额扰动后存在的频率首摆下潜深度过大、持续时间较长的特点,提出了弱受端小电网安全稳定控制装置切负荷(简称安控切负荷)措施与低频减载措施的配合原则和具体配合方案:切负荷时间和切荷率的配合、装置动作出口配合。以西北某实际弱受端小电网为例,进行了仿真分析。仿真结果验证了所提配合原则的合理性和2种配合方案的可行性。     

水电机组PID功率调节对异步送端电网的频率稳定性影响

以我国首个异步运行的省级电网——云南电网为工程背景,围绕水电机组比例-积分-微分(PID)功率调节,提出异步送端电网频率稳定性分析方法。该方法分析了定值调节和一次调频系统由于超调和外部激励导致的输出功率振荡特征,揭示了PID调节系统受初始干扰激发后所产生的超调振荡的成因、周期,明晰了外部周期性激励下调节系统持续振荡的机制及其正面或负面作用。结合云南电网的频率振荡案例验证了所提方法的有效性,并给出了防止水电机组PID功率调节引起电网频率振荡的改进策略,仿真结果表明该策略可以有效缓解水电异步送端电网的超低频振荡问题。     

高渗透率水电接入的变电站备自投逻辑优化研究

首先分析了含高渗透率水电区域电网的孤网运行频率特性,指出水电残压造成变电站备自投动作时间长、正确动作率低的问题,提出了含高渗透率水电区域电网的快速同期并网功能的方案,并指出了增加频率变化率作为快速同期并网判据以及水电机组高频保护判据的必要性。提出了基于扩展卡尔曼滤波的快速频率及频率变化率计算方法,给出了电网基波频率快速跟踪算法流程。在此基础上,根据小水电孤网初期频率不能突变的特征,提出了改进的备自投及水电机组高频保护逻辑。通过PSCAD仿真验证了对含高渗透率水电区域电网的孤网运行频率特性分析的正确性,并在自主研发的备自投装置中实现并验证了所提算法。通过实际工程验证了所提备自投方案的有效性。所提备自投方案可显著降低含高渗透率水电区域电网的备自投时间,提升电网的供电可靠性。     

新疆与西北主网互联后电网小干扰稳定性和系统扰动试验特性

新疆电网以750 kV电压等级线路接入西北主网后,互联电网的动态特性、振荡模式发生了变化,新增了一个新疆电网对西北主网的区域间振荡模式。新疆内部和西北主网内部主要断面的动态稳定水平没有下降,新疆电网内部局部地区仍存在弱阻尼振荡模式。通过协调优化新疆电网内部北疆西部地区部分机组的励磁系统自动电压调节器(automatic voltage regulator,AVR)和电力系统稳定器(power system stabilizer,PSS)参数,可提高系统的阻尼水平,并在一定程度上解决了该地区水电窝电现象。开展了实际互联电网系统扰动试验,实测数据验证了仿真计算结果的准确性,通过扰动试验掌握了互联电网的动态特性和系统阻尼水平。研究综合运用了时域和频域的方法,并以频率计算为主,辅以时域分析校验。     

大规模风电经LCC-HVDC送出的送端电网频率协同控制策略

针对大规模风电经电网换相型高压直流(LCC-HVDC)送出的送端电网所面临的严峻高频问题,充分挖掘风电潜在调频能力,提出一种风电与直流频率限制器(FLC)参与送端电网调频的协同控制策略。分析直流FLC参与送端电网调频的响应特性,刻画送端电网频率与风电机组功率的下垂关系,设计风电机组变转速与变桨距角相结合的一次调频控制方法。建立包括常规机组一次调频、风电机组下垂控制和直流FLC的频率响应综合模型,结合电网的频率稳定要求,采用灵敏度方法整定风电机组与直流FLC的调频参数,设计风电与直流FLC共同参与的频率协同控制策略。算例仿真结果表明：所提频率协同控制策略可有效降低高频切机、直流过载运行风险,提高送端电网的频率稳定性。     

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。     

含多电源的送端电网谐波综合特性研究

大规模高压直流输电的飞速发展、分布式电源和电动汽车的高渗透接入,使得送端电网中谐波污染日益严重。送端电网的谐波由过去的低次谐波为主、特定次谐波含量较多的特点向宽频次转化。对以新疆电网为例的送端电网中火电、水电、风电及光伏发电等电源进行机理分析,确定了火电和水电可当作理想电源,而风电及光伏发电为谐波源。并分析了送端电网中的各类负荷,得到其谐波特性。继而,分析了谐波在各电压等级间的传递特性、多谐波源叠加机理以及不同电压等级间谐波相互作用机理。最后,利用ETAP软件对新疆电网中的谐波特性进行了仿真分析,验证了所归纳的送端电网谐波特性的正确性。     

计及频率稳定的多直流异步外送电网切机容量优化

异步互联格局下,送端电网惯性大幅下降,因直流闭锁引发的高频问题较为严重,传统应对高频问题的稳控切机策略存在切机量不精确(过切或欠切)以及切机后系统转动惯量匮乏等风险.针对现有稳控切机方案的不适应性,提出一种计及系统频率稳定需求的多直流异步外送电网切机容量优化模型.模型中耦合大容量直流闭锁故障下各种频率指标约束、网络潮流...     

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。     

水-火电机组频率控制策略研究

哈密—郑州特高压直流输电送端电网存在大量的水电机组,掌握水电与火电一次调频特性及其差异对大功率输电安全稳定性具有重要意义。以哈密—郑州特高压直流输电送端电网为研究对象,仿真分析了在较高水电负荷比例条件下不同控制参数对调频控制的影响,结果表明,提高水、火电机组的稳定性和持续性都能显著提高综合调频能力和混合电网的频率稳定性,但水电机组容量的增加会提高电网频率的动态超调。此外,水、火电机组调频指令与负荷的线性度水平都有待进一步规范。     

一种送端电网单回直流极限承载能力评估方法

大容量特高压直流输电技术为送端电网清洁电能的远距离跨区消纳提供了有效手段,但随着直流馈出数量和容量的增加,“强直弱交”矛盾凸显,直流闭锁故障后的频率稳定问题会对送端电网造成较大威胁,制约送端电网直流馈出能力的进一步提升。为有效量化送端电网直流极限馈出能力、辅助评判目标网架适应性,提出了一种计及频率稳定约束的单回直流极限馈出能力评估方法。首先,对大容量直流双极闭锁场景下送端电网的频率稳定特性进行分析,构建暂态频率指标与直流闭锁量之间的解析表达式。进而,协同考虑稳控切机和直流紧急功率支援等电网第二道防线紧急控制措施,评估频率稳定约束下送端电网可承载的单回直流极限馈出容量。最后,基于四川省电网2030年规划系统进行算例分析,结合BPA软件仿真验证所提方法的有效性。