基于灰色关联分析的自适应低频减载

针对当前低频减载方案常按频率跌落延时切除离线整定的负荷量、缺少对负荷特性的综合考虑而引起的欠切、过切等问题,提出以负荷频率效应系数、单位电能损失和负载率为决策指标对不同重要性级别下的负荷节点进行灰色关联分析排序,按关联度由大到小确定切负荷顺序。基于广域测量的系统初始频率变化率自适应估计系统功率缺额,在计及发电机和负荷的调节作用的同时计算切负荷总量,并按减载顺序主动分配。四种典型故障场景下的仿真结果表明所提方案能有效决策减载策略,以最小的减载量和减载代价获得了最优的频率动态恢复曲线,验证了可行性。     

基于负荷频率特性的低频减载方案优化

针对当前低频减载整定方案大都没有计及负荷重要性,及负荷切除对于系统频率恢复的灵敏性的问题,本文建立了同时考虑上述两种负荷特性的低频减载优化新模型。该模型基于对系统负荷的分类、设置与每类负荷对应的低频减载方案。在保证全局统筹切负荷的情况下,以系统切负荷量最小和频率偏移最小作为优化目标,基于机电暂态仿真与粒子群算法相结合的方法,对低频减载方案中各类负荷的各轮次切负荷比例参数进行优化,从而获得最优的低频减载方案。实际算例证明了本文方法的有效性与正确性。     

频率的时空分布对低频减载的影响研究

基于电网网架结构、发电机组分布、机组参数及负荷类型等因素的影响,系统频率特性呈现为时空分布。由于系统频率是制定低频减载方案的依据,致使低频减载装置不能按照设计的理想状态动作。针对某地区电网解网事故,详细分析了功率缺额下系统频率的动态特性及低频减载装置的动作情况。基于频率的时空分布特性考虑低频减载装置动作后频率恢复效果、切负荷大小及切负荷类型等影响因子,分析了负荷特性对频率的影响,提出了分散切负荷和集中切大用户工业负荷的两种研究方案。研究结果阐明集中切大用户工业负荷可快速恢复系统的频率,并对居民负荷影响较小。因此,对实际电网运行、低频减载方案的制定具有重要的参考价值。     

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。     

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。     

基于综合权值和广域测量的低频减载

低频减载一般采用分级延时逐次逼近的方法切除定量负荷,对负荷频率特性及其重要程度的综合考虑较少,常会造成过切、欠切等多方面的问题。因此提出用综合权值的方式统一考虑不同节点负荷频率特性差异、不同节点负荷重要性差异以及同一节点不同类负荷重要性差异,按综合权值由小到大确定负荷切除顺序。用基于广域测量的系统惯性中心频率的变化率来估计系统功率缺额,作为低频减载基本段的负荷切除量。将该方案用于IEEE39节点系统的一个三机区域在与主网解列后成为孤网的低频减载,仿真结果表明,该方案能够在尽可能少切负荷的情况下使系统频率尽快恢复,且能够减少重要负荷的供电损失,验证了该方案的有效性。     

基于WAMS的自适应低频减载动态优化策略

在《电力安全事故应急处置和调查处理条例》(599号令)中,提出了在故障处理过程中的负荷切除量等同于故障损失负荷量,这要求电网在安全稳定运行的前提下尽可能地少切或不切负荷,以降低事故控制代价。因此,提出计及负荷频率调节效应、P-V特性和负荷重要度的减载贡献因子来有效指导低频减载过程中的选址定容。通过分析电压突变因素对不平衡功率的影响以提高功率缺额计算式精度,依据系统频率变化率的梯度变化逐轮次地动态优化减载量,以期充分发挥系统频率的自恢复调节能力。IEEE 39节点系统仿真分析表明,所提出的低频减载动态修正优化策略,能够在减少切负荷控制代价的同时改善系统频率恢复水平,从而兼顾频率紧急控制的经济性与可靠性要求。     

考虑负荷频率调节效应系数的低频减载方案研究

目前的低频减载方案中,没有充分考虑负荷频率调节效应系数KL*在切负荷过程的作用,针对这一问题本文给出了一种考虑荷频率调节效应系数KL*的低频减载方案.该方案利用负荷频率调节特性,提出在低频减载基本轮应优先切除频率调节效应系数小的线路,保留频率调节效应系数大的线路.而在特殊轮频率在不断上升恢复时,应优先减载频率调节效应系数大的线路,保留频率调节效应系数小的线路,这样更利于系统频率恢复和系统稳定,并尽可能地减少负荷的损失.最后,对所提出方案进行数字仿真,仿真结果验证了该方案的合理性.     

电力系统低频减载分析软件包的开发和应用

低频减载是控制电力系统一般故障及大面积复杂故障重要而有效的手段.合理而快速地切除负荷或解列,可以使整个电网在最短的时间内恢复至稳定运行状态,切负荷的整定计算必须合理精确,以最小的切负荷量在最短的时间内使系统频率恢复正常.文中的切负荷软件包由系统数据库建立、数据转换和导入、频率计算和分析以及切负荷方案优化等模块组成,能根据系统的参数特性和运行要求给出最优方案,且具有友好的人机界面和便于维护更新的系统数据库,在上海电网的应用及仿真表明了上述优点.     

电力系统低频减载分析软件包的开发和应用

低频减载是控制电力系统一般故障及大面积复杂故障重要而有效的手段。合理而快速地切除负荷或解列,可以使整个电网在最短的时间内恢复至稳定运行状态,切负荷的整定计算必须合理精确,以最小的切负荷量在最短的时间内使系统频率恢复正常。文中的切负荷软件包由系统数据库建立、数据转换和导入、频率计算和分析以及切负荷方案优化等模块组成,能根据系统的参数特性和运行要求给出最优方案,且具有友好的人机界面和便于维护更新的系统数据库,在上海电网的应用及仿真表明了上述优点。     

考虑潮流转移对系统影响的低频减载方案优化

综合考虑所切负荷的重要程度、频率调节特性与布点位置对低频减载方案整体效果的影响,结合系统待优化轮次减负荷量的要求和装置的动作特点,提出了一种考虑潮流转移对系统影响的低频减载方案优化方法。以停电损失最小化、所切负荷的单位调节功率最小化和潮流转移熵最大化为优化目标,综合考虑各种约束条件,采用带精英策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-II)求解出Pareto最优解集。然后通过灰色关联分析模型对其进行多属性决策,以确定出最科学合理的低频减载方案。最后,采用新英格兰10机39节点系统算例验证了所提优化方法的合理性与有效性。     

暂态低频高压驱动的直流馈入电网减负荷紧急轮配置方案

针对相控换流式直流(LCC-HVDC)闭锁扰动下受端电网的低频控制问题,考虑事件发生后固定暂态响应模式,提出一种基于事件特征驱动的减负荷紧急轮配置方案。首先推导了LCCHVDC闭锁故障时刻受端电网频率和电压的变化规律,然后分析了延迟联切换流站无功补偿装置造成的低频高压现象。接着采用灰色关联分析方法提取电压信息,并结合初始频率变化率,利用k-近邻算法匹配动作方案。在传统低频减载的基础上,附加紧急轮以应对LCC-HVDC闭锁故障,由就地监测的低频高压特征驱动,实时匹配决策表以切除故障区域负荷。最后以某省级电网为例,对所提出方法的有效性进行了验证。     

考虑N-K故障下系统频率稳定性的储能电站优化规划

风电、光伏等新能源通过逆变器并入电网,不具有惯量支撑能力,因此大规模新能源接入电网会降低系统的惯量水平。在N-K故障下,系统可能因惯量水平过低而频率失稳,导致电源脱网,给系统造成严重经济损失。针对此问题,提出一种考虑N-K故障下系统频率稳定性的储能电站优化规划方法。首先,分析系统惯量与系统频率变化的关系,给出系统惯量需求约束。其次,充分考虑储能电站在系统中调频、调峰及潮流调度等应用场景,以储能电站建设成本及极端故障下切负荷成本最小为目标函数,构建储能电站定容选址优化模型。最后,以IEEE 39节点系统为仿真算例。仿真结果表明,基于所提方法的定容选址规划方案能够有效提升系统频率稳定性,缓解系统在极端故障下的大面积停电问题。     

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。     

电力系统低频减载的现状和应用

电力系统的严重事故会使电压、频率恶性下降 ,并可能导致系统崩溃。重点介绍了作为此时紧急控制措施的第三道稳定防线中防止频率过度下降的主要手段 :低频减载 ,包括传统低频减载方案、半适应方案和自适应方案。基于专家系统在低频减负荷中的应用 ,讨论了遗传算法、神经网络、模糊理论等算法。并叙述了低频减载装置的发展与方向。     

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、网络潮流约束、备用及切机量约束,考虑系统内各类型机组调节性能及位置的差异性,利用理想点法和优序图法得到各类型机组的切机惩罚因子,通过切机综合代价最小化目标确定大容量直流闭锁事故下送端电网的最优切机方案。以改进的IEEE RTS-79系统为例进行了算例分析,验证了所构建模型的有效性与频率适应性。     

湖南电网"2.10"低频事故分析

阐述了湖南电网2005年2月10日的低频减负荷事故经过,对事故当日低频实际可切总量进行统计,并进行数字仿真,结果显示,系统的最低频率与频率记录仪实际记录的数据相一致,低频切负荷总量及轮次与实际较吻合,低频减负荷装置动作基本正确.并针对某些地区电业局低频减负荷装置误动的情况,提出了相关建议.     

基于惩罚函数法的低频切泵与低频减载协调方案

摘要：传统的低频减载一般不考虑抽水蓄能的调节作用,抽水蓄能在抽水工况下相当于负荷。本文提出在电网发生大规模功率缺额导致频率急剧下降情况下,在特定频率段采用低频切泵配合低频减载的方法来抑制电网频率下降,减小切负荷量;重点研究了低频切泵和低频减载的协调,给出了两者优化目标函数及其约束条件;运用惩罚函数法优化计算结果,得到最佳低频切泵方案;最后利用仿真软件模拟故障场景进行仿真分析,仿真结果表明本文提出的方法能有效抑制电网频率崩溃。     

Application of active power sensitivity to frequency and voltage variations on load shedding

The occurrence of a large disturbance in a power system can lead to a decline in the system frequency and bus voltages due to a real and reactive power deficiency or due to the formation of islands with generation–load imbalance. Load shedding is an emergency control action that can prevent a blackout in the power system by relieving the overload in some parts of the system. This paper shows that rate of change of frequency can be utilized to determine the magnitude of generation–load imbalance, while the rate of change of voltage with respect to active power can be utilized to identify the sensitive bus for load shedding. The frequency, voltages and their rate of change can be obtained by means of measurements in real-time from various devices such as digital recorders or phasor measurement units or these parameters can be estimated from the voltage data by other means such as an optimal estimation method like Kalman filtering. The rate of change of system frequency, along with the equivalent system inertia may be used to estimate the magnitude of the disturbance prior to each load shedding step. The buses with a higher rate of change of voltage may be identified as the critical ones for load shedding and load can be first shed at these buses, depending on the change in the power flow at each bus. This application is tested on the IEEE 30 bus system and the preliminary results demonstrate that it is feasible to be used in load shedding to restore system voltage and frequency.