电力系统低频减载优化研究

低频减载作为电力系统的第三道防线,是一种有效防止系统频率崩溃的手段。结合江苏电网的实际情况,研究电力系统低频减载的优化配置。采用多机模型的时域动态仿真方法,用故障仿真法确定适合低频减载分析的系统模型和参数,通过选择江苏电网的一个典型分区作为研究对象,提出轮级协调动作配合后加速动作来优化调整现有低频减载的方案,以获得更高的安全性和经济性。     

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。     

电网低频减载仿真模型及参数研究

研究了电网中主要元件模型及参数在低频减载仿真中对系统频率动态过程的影响,主要包括调速系统、励磁系统和负荷等元件.以华东某电网为例,采用时域动态仿真确定了适用于该电网低频减载优化配置的模型参数.对于未知的模型参数,通过参数灵敏度分析,得出了影响系统频率动态过程的主要参数,再通过对电网2次实际故障的仿真,拟合频率动态曲线得到了未知参数值.低频减载仿真表明,模型与参数对系统的动态频率影响较大,而模型与参数的确定依赖于系统实际故障数据的测量.     

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。     

江苏分区电网低频低压减载方案适应性分析

在调研评述国内外分区电网低频、低压减载方案研究现状的基础上,针对江苏电网分层分区运行特点,分析指出江苏分区电网极端严重连锁故障下存在严重功率缺额、局部孤网等问题,通过校核江苏分区电网低频、低压减载方案的适应性．提出江苏分区电网低频、低压减载配置方案的改进建议。最后针对特高压电网互联、电气联系紧密,受电比例大、新能源出力不确定性等,对低频、低压减载方案整定研究方向进行了展望。     

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。     

风电对孤立电网第三道防线的影响

通过对实际系统建立模型并仿真,分析了风电并网后对孤立电网第三道防线高频切机和低频减载装置动作情况。结果表明风电接入电网后,不可避免地会过切造成系统失稳情况,系统原有的高频切机和低频减载方案已不适合。提出将风电机组高频/低频保护与孤立电网第三道防线建设合理配置方案,对于保证故障后孤立电网第三道防线可靠运行有着重要的现实意义。     

江苏电网低频低压减负荷优化配置研究(二)——研究方法与动态模型参数的获得

采用时域动态仿真法研究了江苏电网及各分区电网的频率电压动态特性,分别得到了江苏全网和各分区电网的综合负荷频率响应系数。对江苏电网现行低频低压减负荷方案进行了校核,表明可能出现负荷过切、频率悬浮等问题。给出了江苏电网新的低频低压减负荷优化配置方案。研究表明,采用轮级间协调的集中控制型减负荷装置并配以后加速机制可以有效地改善故障下频率电压恢复曲线,减少切负荷量。     

低频减载装置的离散性对系统频率恢复的影响及对策

通过山东电网事故后低频减载装置动作案例与软件的仿真对照分析,指出低频减载装置的离散性对系统频率恢复具有很大的影响。通过分析频率概念及频率测量方法,进一步从理论上指出了低频减载装置存在离散性的可能。最后,针对这一问题,提出了电力系统低频减载整定的改善策略。     

负荷密集型城市电网低频低压减载配置方案优化研究

负荷密集型城市电网在极端严重故障下可能发生频率、电压崩溃的风险。采用基于轨迹的时域动态仿真方法,分析深圳电网现有低频低压减载措施存在的问题。在考虑局部地区孤网后低频低压减载方案与全网低频低压减载方案相互协调配合的基础上,提出既满足全网频率特性要求又适应局部负荷密集型城市电网频率要求的低频低压减载优化方案。仿真结果验证了所提配合原则的合理性和配置方案的可行性。     

考虑负荷频率特性的可中断负荷切除策略研究

特高压直流规模激增使得大受端电网面临严重的频率问题。为了充分利用可中断负荷,减小低周减载首轮动作可能,降低触发严重事故等级的风险,文中提出了一种可中断负荷就地按频率切除策略及其定值选择方法。在考虑负荷频率特性的基础上,采用单机等值模型进行可中断负荷切除策略研究,选择合理的可中断负荷起切频率定值和切负荷量,方案制定完成后,通过全网模型进行校验。仿真结果表明,所提策略能够在系统发生易引发低周减载的大功率缺额时切除可中断负荷,减小低周减载首轮动作可能,提高电网的频率稳定性。     

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。     

基于VSC-HVDC有功支援和自适应低频减载的 区域电网频率控制

相比采用交流线路连接,当区域电网采用柔性直流输电(VSC-HVDC)连接时,主网不主动响应区域电网频率变化,降低了区域电网调频能力。提出基于VSC-HVDC有功支援和自适应低频减载的区域电网控制算法。当区域电网频率跌落时,利用增量法估计有功功率缺额。在保证主网频率安全的前提下,通过VSC-HVDC向区域电网提供有功支援。然后根据区域电网频率跌落幅度,确定是否进行低频减载,设计了自适应低频减载算法。仿真结果表明,所提出的频率控制算法能有效维持区域电网频率稳定,减少低频减载量。     

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.     

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。     

适用于交直流混联受端电网的机组组合模型及算法

特高压直流双极闭锁后,受端电网可能出现频率降低、功率大范围转移等运行情况,甚至引起低频减载、线路越限等电网事故。针对上述问题,提出一种用于交直流混联受端电网的机组组合模型,考虑了直流闭锁后的一次调频容量约束和二次调频后节点电压、线路功率等电网运行约束条件,保证直流闭锁后电网频率和潮流仍可运行在合理范围内。根据模型特点,采用基于Benders分解的混合整数规划算法进行求解,得到直流最优输送容量、最优机组启停和出力计划,在充分消纳直流输送功率的同时提高了交直流受端电网运行的安全性。最后,通过改进后的10机39节点和江苏电网两个典型的交直流混联电网算例进行仿真计算,结果验证了所述模型和算法的正确性和有效性。     

电力系统低频减载的单调控制特性

新能源占比的不断提高使得频率稳定问题日渐突出,因此迫切需要研究系统的频率稳定量化评估分析方法,也需对频率安全控制的最后一道防线低频减载进行更深入的分析。将单调控制系统理论运用到低频减载分析过程中,根据单调控制系统的输入-输出判定条件,推导单机和多机系统低频减载时频率分别需要满足的保序特性量化关系。此外,分析时采用全状态模型,在保证电网规律性和解析性的同时获得更高的可扩展性,综合频率与功角、电压以及相关参数间的耦合关系。并结合灵敏度分析了电网内部变量之间的相关关系,以指导电网故障时的参数设置。最后,分析目前光伏参与调频的3种常见情况,分别说明单调控制理论的适用性,并通过算例进行验证。     

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。