发电机组参与电网一次调频的特性研究

一次调频是确保电力系统频率稳定的主要途径之一,但目前采用DEH(数字式电液)控制系统的发电机组,通过调节系统设置较大的调频死区,切除一次调频的控制作用,大大降低了一次调频在突发性事故中稳定电网频率的作用。为研究发电机组参与电网一次调频的特性,建立了3区域互联系统的数学模型,并通过仿真试验,分析研究了不同的调频死区参数设置条件下,电网稳定所需要的一次调频容量,确定电网负荷扰动大小与机组调频容量之间的关系,对于指导电网中发电机组调节系统的参数设置和调整以及电网一次调频容量的确定具有重要的指导意义。     

多区域电网一次调频能力分布对电网安全稳定运行的影响

阐述一次调频可以提高电网对突然负荷扰动的快速响应能力,但是随着多区域互联电网的发展,仅以电网局部区域为研究对象,提高其一次调频能力,难以满足电网的安全性和稳定性要求。在提出多区域电网一次调频能力分布概念的基础上,以各区域为研究对象,仿真分析各种一次调频能力分布对电网频率品质和联络线功率传输的影响。仿真结果表明,电网中各区域一次调频能力均匀分布是合理的分布形式。     

云南电网一次调频试验工作现状及策略分析

为提高云南电网频率稳定性,从2005年开始,并网发电机组的一次调频功能规范完善工作逐渐展开。对于火电机组,在广泛借鉴省外经验的基础上,结合自身实际制定了技术合理且可行的实施方案并予以试验验证;对于水电机组,在调研收资的基础上,提出完备合理的解决方案。针对云南电网水电装机容量较大的特点,就一次调频功能投入后的水、火电机组协调动作问题展开研究,给出可行的方案建议。     

风电与火电机组的一次调频技术分析及比较

介绍了风电与火电机组常规的功率控制方法,分析及比较了其系统结构及控制层面的异同点;在此基础上,结合目前最新的风电与火电机组一次调频技术要求,分别从快速性和持续性2个方面系统性地总结和评价了现有的各种一次调频技术,从本质上揭示了风电实现一次调频的关键在于机-电协调控制;分别从单机机组、风电场级和电力系统3个层面对风电一次调频技术未来的发展方向进行了展望。     

Method for dynamic behaviour control of electric power systems

A statistical method that determines quality indices is presented. These indices give the regression relations for the dynamic behaviour of an electric power system as a function of some EPS scheme and regime parameters. The regression relations obtained are simple and allow a rapid and precise analysis and synthesis. The method is applied to solve an example of a real problem system.     

CCS参与的火电机组一次调频能力试验研究

火电机纽投入机炉协调方式运行后，数字电液控制系统(DEH)内部实现的一次调频功能被机组的协调控制系统(CCS)作为系统内扰很快克服，在电网发生事故，系统频率持续偏离时，无法达到电力系统一次调频的目的，提出利用CCS与DEH侧一次调频回路在调节特性与作用时序上的互补性，实现快速持久的一次调频。采用选取典型机组进行对比试验的方法，实施并完善了新的一次调频方案，验证了该方案使一次调频功能在保持快速性的同时，能在电网频率偏离的情况下持续作用，并使一次调频的能力得到加强。通过对典型机组现场试验的结果分析，确认新方案下机组的调节品质可满足运行的安全性要求。     

基于改进动态潮流的DFIG风电系统层级频率模型预测控制

电力系统原有同步发电机(SG)负责的调频可由双馈感应发电机(DFIG)提供。评估调频效果时,相较详细时域仿真分析,可采用动态潮流(DPF)算法减少运算量。提出包含上层频率预测与下层DFIG控制的层级频率控制。双层控制中皆引入模型预测控制(MPC),通过预估控制效果确定控制目标。上层控制在DPF中引入SG调速器,以提升频率预测精度,基于此确定DFIG有功参考值,在其中计及了DFIG机械暂态的变化率约束。下层控制提出采用基于MPC的直接转子电流控制,追踪调频过程中的DFIG有功参考值,并在频率预测中计及其控制响应。     

避免频率二次跌落的风电场一次调频功率分配方法

风电场基于下垂控制参与系统一次调频时,参数整定不当可能引发机组转速保护动作进而带来频率二次跌落问题。为此,提出了一种避免频率二次跌落的风电场一次调频功率分配方法。首先结合下垂控制的响应过程分析了转速保护动作带来频率二次跌落问题的物理机理,然后基于转速及功率约束条件提出了风电机组调频功率评估方法,进而得到风电场的调频功率评估方法和风电场一次调频功率分配方法。基于Matlab/Simulink搭建了含有风电场的仿真模型。仿真结果表明,所提方法可充分发挥风电机组的调频能力,并避免频率二次跌落问题。     

基于动态下垂控制的温控负荷一次调频控制策略

利用温控负荷(thermostatically controlled load, TCL)作为调频资源参与电网调频是应对高比例可再生能源发电并网导致电力系统维持频率稳定能力下降的有效手段。文中提出一种基于动态下垂控制的TCL一次调频控制策略,考虑聚合商TCL平均温度状态(state of temperature, SOT)、调频容量和系统频率变化率,构建动态下垂控制模型,实时调整下垂控制系数,改变TCL聚合商调频参与度。当向上调频时,锁定关状态TCL;当向下调频时,锁定开状态TCL,确保频率快速恢复至额定值附近。同时,为确保用户的舒适度,利用TCL的SOT优先级排序列表派遣法,确定TCL参与调频顺序。在Matlab/Simulink平台上进行仿真分析,仿真结果验证了文中所提策略在确保用户舒适度、改善频率质量等方面的有效性。     

A robust decentralized approach to the multiarea frequency control of power systems

It is an important problem in multiarea power systems to attenuate the frequency deviation due to load change. Since power systems are spatially dispersive, decentralized control is more practical than lumped control. In this paper, we propose two robust decentralized control schemes for this problem. The difficulty with this problem is that the linearized model of a multiarea power system with frequency deviations as outputs is a MIMO system that has a transmission zero at s = 0. They key idea is to change the output of one subsystem so that the resulting new plant does not have any zero at s = 0. The new outputs are chosen carefully so that the regulation of the new outputs can guarantee the regulation of all frequency deviations and tieline power. Further, parameter uncertainty is taken into account in the controller design to achieve robustness. Simulation shows that the proposed methods are effective. © 2002 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 140(1): 68–76, 2002; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10004     

电力系统频率分布特征及改进一次调频控制策略研究

电网频率作为描述负荷与发电平衡的重要变量具有随机性。传统的一次调频研究主要关注的是单次一次调频,缺乏从统计学方面对一次调频进行研究和改进。从统计学的角度,针对电网频率所存在的非正态分布及其带来的问题,将传统发电机下垂特性应用于一次调频,提出了改进的一次调频控制策略。即在通过下垂控制与无死区一次调频控制的切换,使电网不设置调频死区,同时又不会因为没有死区而引起机组的频繁动作。通过理论分析和仿真,论证了所提的策略改善了电力系统频率的非正态分布所带来的问题,有利于提高系统频率稳定性。     

330MW火电机组一次调频分析与优化

针对国电宁夏石嘴山发电有限公司一次调频响应缓慢、调频幅度与设定值偏差较大等问题,对产生原因进行分析,提出优化方案。结果表明:数字式电液控制系统(Digital Electronic Hydraulic control system,DEH)一次调频存在滞后环节,严重影响调频速率及调频幅度,经过参数优化后,一次调频功能满足了电网调频要求。     

水电机组一次调频控制系统分析与功能完善

文中深入分析了水电机组一次调频控制系统动态与静态特性,指出一次调频控制系统在功率闭环控制模式下存在的问题,提出了功率开环控制模式一次调频控制系统方案.在开度控制模式基础上,引入"开度一功率"非线性反馈环节,既能保持开度控制模式响应电网频率变化的快速性,又能达到功率闭环控制模式机组目标功率准确性.     

含双馈风电电力系统的采样负荷频率控制

针对含新能源的多区域电力系统频率稳定问题,提出一种考虑控制信号更新周期变化的采样负荷频率控制(load frequency control,LFC)方案。首先,在充分考虑系统采样特性的基础上,建立新型电力系统采样LFC模型,并将模型转化为一个采样数据网络控制系统。然后,利用整个采样区间[t _k,t _k+1)信息,构建一个新的双边闭环型Lyapunov泛函。结合所提出的泛函与自由矩阵不等式,导出系统的低保守性稳定准则。基于这个准则,提出确保系统镇定的采样控制器设计方法。最后,通过实例仿真验证了所提方法的有效性与优越性。     

考虑频率稳定的新能源高渗透率电力系统最小惯量与一次调频容量评估方法

随着新能源渗透率逐步提高,系统在大功率扰动下的频率稳定问题日益严峻,限制了系统新能源的消纳能力。为了合理规划新能源的接入容量,亟需对系统的最小惯量和一次调频容量进行评估。为此,针对大功率扰动下惯量响应与一次调频响应间的相互作用进行了研究。首先,以传统单机模型为基础,推导出了计及调频死区的频率响应过程表达式。然后,以扰动后的最低频率限值为动态频率稳定约束条件,建立了系统最小惯量与一次调频容量评估模型,估算了系统最小功频静态特性系数和最小惯性时间常数,计算并绘制了惯量响应和一次调频响应的功率曲线。最后,在DIgSILENT PowerFactory仿真软件中搭建了IEEE 10机39节点模型,验证了所提最小惯量与一次调频容量评估方法的准确性和研究价值。     

低惯量电力系统频率稳定分析与控制研究综述及展望

大容量直流和高比例新能源接入下,越来越多的电力系统正逐渐演变为低惯量电力系统。低惯量电力系统惯量支撑力度弱、出力不确定性强、频率调节能力和阻尼特性差,致使频率稳定问题日益凸显。为更好地理解电力系统在低惯量运行场景下的频率稳定威胁以及为有效制定应对策略提供参考,对低惯量电力系统频率稳定分析与控制领域的国内外研究进展进行综述与展望。首先,分析低惯量运行场景产生的主要原因及其对频率稳定的潜在影响,并介绍近年来实际电网频率问题的典型案例。进而,对基于时域仿真、数学解析、数据驱动的各类频率稳定分析方法进行阐述。从“源、网、荷、储”多类型有功资源调频能力挖掘、多道防线加强与协调配合等角度给出改善低惯量电力系统频率稳定的控制措施。最后,展望了该领域未来需深入探索的研究方向。     

超临界机组一次调频过程的动态特性研究

通过对DEH侧、CCS侧一次调频回路动作特点的分析,得出两个控制回路在调节特性和时序上的差异性.在电网频率发生波动时,DEH侧调频回路的投入,确保了调频动作的快速性,而CCS侧频率校正回路的投入,能在电网频率偏离的情况下持续作用,使一次调频的能力得到加强.通过对机组现场试验结果的分析,确认此控制方案下的调节品质可满足机组安全运行的要求.     

拒绝服务攻击下的分布式弹性负荷频率控制

开放通信网络的大量应用,给电网带来了潜在安全隐患.文章研究了周期性拒绝服务攻击下的弹性负荷频率控制器的设计问题.给出了一种可检测的拒绝服务攻击模型,推导了网络攻击下的分布式负荷频率控制时滞切换系统模型.基于李亚普洛夫理论,分析了切换系统的稳定性,并进行了弹性控制器设计,所设计控制器对负荷扰动和网络攻击具备一定的鲁棒性....     

基于MVO算法与改进目标函数的电力系统负荷频率控制

针对风电并网时的随机波动功率、负荷频率控制(load frequency control, LFC)系统参数变化所引起的电力系统频率稳定问题,提出了一种基于智能优化算法与改进目标函数的互联电网LFC系统最优PID控制器设计方法。首先,分析了基于PID控制的含风电互联电力系统LFC闭环模型。其次,在时间乘误差绝对值积分(integral of time multiplied absolute error, ITAE)性能指标的目标函数中考虑了区域控制器的输出信号偏差,对优化目标函数进行改进。采用性能优良的多元宇宙优化(multi-verse optimizer, MVO)算法先计算后验证的思路,寻优获得最优PID控制器参数。最后,以两区域4机组互联电力LFC系统为例,仿真验证了基于MVO算法结合改进目标函数所获得的PID控制器,比基于MVO算法所获得的PID控制器,对阶跃负荷扰动、随机负荷扰动、风电功率偏差扰动以及系统的参数变化,具有相对较好的鲁棒性能。并且,对控制器参数也具有相对较好的非脆弱性指标。