考虑构网型风电频率响应的电力系统低频减载策略研究

大规模构网型风电机组并网会改变电力系统频率响应特性,而传统低频减载策略尚未计及构网型风电机组的影响,可能导致大功率缺额后的系统减载量不合理。文章提出一种考虑构网型风电频率响应的电力系统低频减载策略。首先,基于构网型风电虚拟惯量和一次调频控制模型,建立计及构网型风电频率响应的系统频率响应简化模型;其次,分析构网型风电的有功响应特性对系统不平衡功率量的影响,进而精细化估算用于指导电网多轮次减载的不平衡功率量,从而提出自适应低频减载实施策略;最后,通过算例分析,验证了文章所提低频减载策略的可行性和有效性。

基于改进WSO的新能源送端系统多保护下低频减载方法

在我国新能源电网规模及新能源发电并网容量持续扩大背景下,新能源送端系统的功率波动风险增加,这对电网第三道保护防线低频减载提出了更高的要求。针对现有多功能保护下的低频减载执行方案在新能源送端执行合格率较低、稳定性较差以及时效性不足的问题,提出了一种基于改进WSO的新能源送端系统多保护下低频减载方法。首先,考虑送端系统线路相对于全网负荷曲线趋势的波动性,建立基于面向多保护功能配置的低频减载执行方案指标体系;其次,针对低频减载方案指标体系建立其目标函数,同时考虑系统的静态约束以及暂态约束建立低频减载整定模型;然后,引入白鲨优化算法(WSO)全局动态捕猎特性,对粒子群优化算法(PSO)进行了Tent混沌映射、动态时间因子和多项式变异的多策略改进;最后,基于修改后的IEEE39节点进行实证分析,利用所提改进的WSO-PSO算法对多保护功能下的低频减载整定模型进行求解,证明了所提方法执行合格率、稳定度以及应用时效性相对于其他方法均更优。

考虑用户负荷特性的低频减载优化策略及实现方法研究

低频减载对于负荷调节的时效性以及准确性要求较高,在负荷削减的过程中存在欠切和过切的现象。同时,负荷调节涉及的用户较多,给用户带来不便,负荷削减还会对设备的正常运行产生影响。针对上述问题,本文提出一种面向用户负荷特征的低频减载分层调节策略。该策略将负荷调节偏差最低、减载用户比例最小作为优化目标;根据高污染、高耗能等不同特征,设置用户负荷的重要等级标签,以此调节参与负荷削减的用户比例,保障普通用户供电正常。此外本文设计了基于负荷控制单元的低频减载系统执行机构,通过预先向负荷控制单元下发调节策略,解决低频减载的时效性和准确性问题。本文通过仿真分析低频减载控制策略的合理性,实现了平均每轮0.87%的较低调控误差,每轮参与负荷削减用户的比例平均值为45%。该策略实现了监测更靠前、切荷更及时、管控更精准的预期目标。

储能资源在区域中直流受端低频减载风险防御的应用研究

电网系统联网方式下单回或多回大功率直流闭锁故障后,跨区域线路超过静稳极限而解列,导致孤网方式下频率大幅降低,被迫切除大量负荷。本文对储能资源在区域中直流受端低频减载风险防御的应用进行了相关探索研究,并对调制直流、切除抽蓄、调整储能、切除负荷等可控资源的控制效果进行了对比分析。

基于双馈风电机组频率响应解析模型的系统低频减载策略

规模化双馈风电机组主动参与系统频率响应对其动态和稳态特性均产生显著影响,然而,目前低频减载策略研究对该影响认识并不清晰且考虑不够充分。为此,提出了考虑双馈风电机组参与频率调节的电网低频减载策略和负荷切除决策模型。首先,根据与定子磁链定向的矢量控制方法,推导了双馈风电机组综合惯量控制的线性化解析模型。进而,分析并阐述了双馈风电机组综合惯量控制对低频减载切负荷量的影响,定量表征了双馈风电机组参加频率调节所抵消的部分功率缺额,进而确定了低频减载切负荷决策量。最后,通过算例证明,所提线性化解析模型能够准确刻画双馈风电机组的频率响应特性,且改进的低频减载策略能够在保证频率安全的前提下,减少切负荷量,充分验证了双馈风电机组参与频率响应的稳态功率支撑价值。

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。

考虑负荷特性的电力系统低频减载系统设计

目前电力系统低频减载方案未分析负荷切除后系统的灵敏度恢复问题,因此,在考虑负荷特性的基础上设计了电力系统低频减载系统。以模块化的方式设定系统硬件,分别设计了双处理模块、数据采集模块和通信模块,与传统的DSP处理器模式不同,同时采用ColdFire微控制器和MCF52235微处理器构建双CPU结构,通过DMA定时器构建采集模块,实现数据采集,利用CAN总线完成通信。将负荷分为常规负荷和频率中断负荷,并建立目标函数,确定代价控制模型,从而实现电力系统低频减载系统的软件流程。实验结果表明,设计系统负荷的少切比例高达8.25%,还能够优化不同轮次的负荷比例参数,从而确定最佳优化方法。

考虑风火协同的电网低频减载在线整定策略

随着越来越多的新能源接入电网,电网的频率特性发生了显著变化,现有的低频减载整定策略难以适应现代高比例新能源电网安全稳定运行的要求。文章提出了一种考虑风火协同的电网低频减载在线整定策略。在考虑风电参与电网调频的条件下,分析了不同风火占比以及不同负荷水平下的系统频率动态特性,基于系统多运行方式下的离线低频减载优化计算,采用深度长短时记忆网络算法进行在线低频减载参数整定,并以区域电网为实际算例进行了计算分析。结果表明,在线电网低频减载参数整定策略对于多源联合调频的高比例新能源电网具有较好的适用性。

考虑风电频率响应的电力系统低频减载控制策略研究

大规模风电机组参与调频会对电力系统的频率稳定产生较大影响。传统低频减载控制策略的研究尚未考虑风电机组频率响应的影响,可能导致低频减载控制策略与传统火电、风电调频资源配置不合理。为此,文章提出一种考虑风电频率响应的电力系统低频减载控制策略。首先,基于风电虚拟惯性和一次调频控制模型,建立考虑风电参与调频的电力系统频率响应简化模型;其次,分析风电参与频率响应的有功响应特性对系统不平衡功率量的影响,进而精细化估算用于指导低频减载的不平衡功率量;最后,利用MATLAB/Simulink仿真平台对所提电力系统低频减载控制策略进行了仿真验证。

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。

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。

智能家电参与低频减载协调配合方案研究

智能电网环境下智能电表和智能家电等智能终端设备在用户侧的推广应用,为电力系统安全稳定控制提供了丰富的动态响应信息。文章将智能需求响应技术与第3道防线中的低频减载措施相结合,利用负荷侧的快速响应资源与第3道防线进行协调控制,提出一种考虑智能家电响应的新型低频减载方案。基于智能电表与电网之间可双向通信的特点,控制智能家电主动提前响应系统的调控需求,通过与传统低频减载方案的协调,可阻止系统频率的大幅度跌落并尽快恢复至额定值附近,提高了系统运行的灵活性和可靠性。时域仿真表明该低频减载方案能够适应电网复杂的运行环境,快速有效地抑制故障下的频率跌落,减少切负荷代价。

基于频率影响因素的低频减载策略

频率稳定是电力系统稳定性的重要内容之一,而现有的分析方法尚不能分析各个负荷对频率的影响。因此,文中将电力系统动能定理和潮流追踪算法相结合,提出了一种频率影响因素分析方法。基于这种分析方法提出了一种低频减载策略,根据故障发电机会减少对负荷供电的特性,构造出负荷切除因子,对特定的负荷进行切除。在IEEE 10机39节点系统中的仿真分析表明,所提出的低频减载方法能够有针对性地切除与故障发电机相关的负荷,有利于频率的快速恢复。

孤岛系统的低频减载方案研究

对某一实际系统形成孤岛后的频率、电压动态和低频减载方案进行了时域仿真研究。研究了低频减载方案的设计,分析了传统的低频减载方案和两种新的半适应与自适应低频减载方案。利用PSS/E建立了该实际系统模型及上述各种低频减载模型。仿真研究了有功功率缺额扰动时的频率、电压动态特性和各种减载方案的性能,分析了影响各方案性能的主要因素,提出了改进策略。仿真研究表明该系统成为孤岛后维持频率和电压稳定的能力很低,设计良好的低频减载方案,以及在低频减载方案考虑电压的影响对系统安全稳定运行有重要意义。

可控负荷参与低频减载的动态集群优化控制策略

智能电网环境下,可控负荷参与低频减载（under frequency load shedding,UFLS）协助电力系统辅助调频,成为了新型低频减载研究的重点。新型低频减载策略对于负荷调节的时效性以及准确性要求较高,但负荷的通信状态和用户被控意愿等问题会对调频减载结果造成影响。该文综合考虑上述问题,对负荷通信延迟、丢包进行建模,同时考虑用户被控次数,提出了一种新型集群控制策略。该文首先分析了简化的发电机–负荷模型下的通信状态对调频减载结果的影响,而后基于此提出了考虑通信状态与控制均衡的负荷群参与低频减载的优化控制方案。最后以IEEE3机9节点系统模型为例,对优化控制策略的效果进行验证。仿真结果说明了控制策略对负荷群的控制具有低延时、高准确性的特点,能够保证控制动作的及时性,从而抑制系统频率下降深度,减少频率调节误差,大大降低了系统失稳的风险。

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。

计及频率差变化率的低频减载方案的研究

通过分析计及调速器的发电机经典模型,推导出频率差变化率与系统有功功率缺额之间的定量关系。简要介绍了基于上述关系的自适应和半适应低频减载方案。设计了基于实时频率差变化率的切负荷自适应方案,并通过在不同负荷缺额下进行切负荷仿真来比较和分析自适应方案与半适应、传统方案的切负荷性能差异。总结出了在不同功率缺额下三种方案的切负荷特性。为更深入研究计及频率差变化率的低频减载效果,单独对不同的自适应方案进行了仿真分析。给出了计及频率偏差变化率的自适应方案在低频减载中的优势,由此得出低频减载方案设计整定中应遵循的规律。

高风电渗透率下的自适应低频减载策略研究

针对风电迅猛发展和电源结构发生深刻变化的新形势,详细论述了高风电渗透率对低频减载实施效果的影响,并计及主要影响因素提出一种自适应减载策略以适用于高风电渗透下的电网。该策略通过对不平衡功率实施动态计算,来解决风电出力的波动影响和等值惯性时间常数难以解析计算的问题;考虑负荷特性来构建减载的选址定容模型,以改善减载后的频率恢复效果;合理应用减载轮次的闭锁判据,来有效降低负荷过切概率。将所提策略应用在高风电渗透率下的IEEE-39节点系统中,仿真结果表明,在多个故障场景下,所提策略能够及时获取频率变化率的阶跃特征,并对减载参数进行校正更新或者合理闭锁减载轮次,从而有效地保证了系统频率稳定性,具备较好的有效性和鲁棒性。

电力系统低压减载和低频减载协调控制策略

低压减载和低频减载是分别解决电力系统中电压稳定问题和频率稳定问题的最常用手段。实际系统中,电压稳定问题和频率稳定问题往往是互相耦合、共同存在的,单独采用一种策略难以同时解决2个问题。文中提出了一种可以实现低压减载和低频减载协调控制的方法。该方法将切负荷控制中的优化问题转化成一个可满足性校验问题,然后采用"搜索+校验"的思路进行求解。求解过程中先采用有序二元决策图(OBDD)等快速搜索算法缩小决策空间,然后针对其中的策略进行可满足性校验。该方法不用求解复杂的多目标、混合整数优化问题,直接得到可行的切负荷策略。最后给出了基于此方法的仿真算例,并通过时域暂态仿真验证了结果的准确性。

适用于微网孤岛运行的低频减载方法

提出了一种微网频率控制新策略。该策略由PID控制器构成频率的闭环控制回路,根据系统的功率缺额,调整PID控制算法,并分别采用粗调轮与细调轮低频减载(under-frequency load shedding,UFLS)、紧急启动轮UFLS等策略进行频率控制。紧急启动轮UFLS控制策略可以提高微网的系统稳定性和可靠性;粗调轮与细调轮UFLS控制策略可以适应不同的功率缺额,使控制的负荷量尽可能细化。仿真结果验证了方法的有效性。