电网故障下含直驱风电机组的电力系统频率动态响应分析

电网受扰后基于模型解析的频率响应分析对电力系统安全评估与紧急控制具有重要意义。电网发生故障时,直驱风电机组(DDWT)并网点电压幅值跌落引发控制器暂态响应,同时电压相位突变引发锁相暂态响应,锁相暂态响应又通过变流器控制传导产生功率控制误差,可能导致现有以负荷突变场景为对象的频率特性分析产生较大偏差。为此,提出了电网故障下DDWT锁相偏差的量化方法;解析了锁相偏差经DDWT变流器控制的传导路径,提出了锁相暂态响应导致DDWT功率控制误差的机理及其计算方法;建立了电网故障下含DDWT的电力系统频率响应模型,提出了锁相暂态响应影响下系统频率变化率和最大频率偏差的计算方法,解析了电网故障下考虑DDWT功率控制误差的电力系统频率动态响应特性,并通过算例分析验证了所提方法的有效性。

计及动态频率响应约束的高比例风电电力系统日前-日内联合调度策略

高比例风电电力系统具有转动惯量低、调频能力弱等特征,容易引发频率安全问题。现有计及频率安全约束的调度策略研究中,调频手段主要为惯性响应与一次调频,鲜见在单机故障等大功率扰动下考虑系统旋转备用与紧急功率支撑的动态响应作用。对此,在日前-日内联合调度模型中引入预想小功率扰动及大功率扰动下的系统动态频率响应约束。首先,分别构建两种预想功率扰动下的系统动态频率响应模型,采用阶梯备用等方法进行模型降阶,并进一步推导两种模型下的频率指标解析式。其次,提出计及动态频率响应约束的日前-日内联合调度架构,并分别构建日前及日内调度模型。进而,针对调度模型中最大频差约束导致的非线性问题,采用两阶段迭代方法求解。最后,开展算例分析,结果表明,所提联合调度策略能够兼顾系统运行经济性要求与频率安全性要求。

用干涉法测量压电陶瓷的动态频率响应特性

理论分析了用干涉法测量压电陶瓷的动态频率响应特性的方法 ,建立了由泰曼 格林干涉仪和光电转换测量系统组成的实验装置 ,只要电源允许 ,测量的频率可以达到 5kHz。实验结果表明 ,测量方法简便可行 ,易于实现 ,测量范围大、误差小。

含风电的电力系统动态频率响应快速评估方法

大规模随机波动的风电功率接入电网引起系统频率偏差,从而影响系统安全稳定运行。为了研究不同频率风电功率波动对系统频率偏差的影响,提出了考虑发电机特性、调速器特性、系统网络结构、负荷特性,含风电的电力系统频率响应频域分析模型。基于该模型推导了风电功率激励下的电力系统各节点频率响应传递函数的显式表达式。根据传递函数的幅频特性能准确反映不同频率风电功率波动激励下各节点的频率响应特性。将该模型应用于IEEE 10机39节点系统,结合实测风电场功率波动数据进行了算例仿真,结果表明利用该模型能快速准确评估风电功率对系统各节点频率响应的影响。

电力系统动态频率响应时空分布特征量化描述

由于网络在地理上分布不均匀、机组及其控制器参数差异,以及不同区域负荷特性不同,大型互联电力系统的动态频率响应时空分布特征显著。讨论了动态频率响应时空分布特征及研究方法;为便于讨论,定义了观测空间、响应时间以及响应线性区间。提出基于观测空间的频率响应时空分布特征量化描述方法:通过计算扰动后各观测点处频率线性变化区间内的平均变化率、对扰动的响应延时、频率偏移最大量及延时、过渡过程中主导振荡模式的阻尼比来描述系统动态频率响应时空分布特征。基于上述方法,可得到频率响应时空分布特征矩阵,从而可较好地通过微观变量来量化描述系统的宏观动态行为。讨论时空特征矩阵的潜在应用领域,并给出以观测点的响应延时估计扰动位置的示例。以华北互联电网为例进行了仿真计算,验证了所提出方法的有效性。

面向快速频率响应的混流式水轮机动态模型研究

针对大功率缺失下快速频率响应的需求,鉴于常用静态模型无法准确描述水电机组随外部参数变化而具有的动态频率特性,从水轮机工作本质出发,在全参数模型的基础上,视水轮机接力器行程按直线规律变化,且认为不同工况下混流式水轮机的流量系数以及效率相等,并以此分析建立考虑外部参数的混流式水轮机动态模型。算例表明,所建立的动态模型既能够规避全参数模型传递系数求取复杂等问题,又能相对准确地对混流式水轮机快速频率响应动态特性加以描述。以此模型应用于相关仿真计算中,可针对机组所处外部参数的不同,准确估计混流式水电机组的动态频率响应能力,为频率响应资源的合理配置提供依据。

计及动态频率响应约束的高比例风电电力系统机组组合模型

风电具有强不确定性,其大规模并网极大地削弱了电力系统抵御频率波动的能力。为保障高比例风电电力系统的频率安全,该文从电力系统机组组合角度提出改进措施。首先,建立电力系统源-荷-储多主体动态频率响应模型,依此构建电力系统整体动态频率响应模型,并采用全系统等效调速器方法对模型进行简化。在此基础上,进一步提出系统受扰后的最大频率变化率、稳态频差、最大频差计算方法。然后,以系统运行成本最小为优化目标,构建计及动态频率响应的高比例风电电力系统机组组合模型,并提出求解模型的双层优化方法。最后,基于改进IEEE 39节点系统进行算例分析,算例结果表明,所提机组组合模型在改善系统运行经济性的同时,能够有效提高系统的频率安全水平。

大规模风电接入对电网动态频率响应时空分布的影响

规模化风电并网将影响电力系统频率动态响应特性.文中将主导频率动态响应的同步发电机动态模型与电网直流潮流模型相结合,推导出考虑网络拓扑结构的机电动态模型.在此基础上,以母线频率为状态量解析电网频率动态响应的时空分布特征及其关键影响因素.分析常规控制下的风电机组在系统频率动态响应下与电网的交互过程,并结合推导出的母线频率时域响应模型揭示风电并网对系统频率动态响应时空分布特征的影响机理,提出计及风电并网的系统频率动态响应时空分布量化指标.文中通过IEEE 16机68节点系统母线频率响应轨迹的量化分析直观说明了电网频率动态响应的时空分布特征,并研究了风电并网对的电网频率动态响应时空分布的影响.

高速列车车体结构强度及动态频率响应分析

铝合金车体因其加工性能好、密度小等优点被广泛用于轨道交通车体制造,为了保证车体在服役期间的结构安全性,在设计阶段进行整车结构强度和动态性能研究就显得至关重要。根据EN-12663《铁路车辆车身结构要求》等标准对铝合金高速列车车体进行静强度、模态和频率响应分析。结果显示该高速列车车体结构强度性能指标满足许用要求,频率响应变化范围主要集中在7 Hz~15 Hz之间,车体一阶垂弯频率大于10 Hz,符合车体振动模态设计标准。

电力系统动态频率分析与应用研究综述

总结了动态频率定义和分类,剖析了电力工业对频率动态行为分析的需求,分析比较了全状态模型、等值单机模型以及人工智能等各类动态频率计算方法的特点和适用范围,强调了动态频率仿真计算中需特别注意的各种模型因素,综述了暂态频率偏移安全性、频率稳定性评估理论的进展,总结了广域动态频率信息的应用现状,提出了动态频率领域亟需研究的若干问题。

一种基于数据驱动与物理模型融合的含风电系统频率响应分析方法

当前已有的基于物理模型或数据驱动方法在含风电电力系统实际应用中,存在着计算效率、预测精度以及计算结果可靠性之间的矛盾,为此提出了一种基于数据驱动与物理模型融合的电力系统扰动后频率动态响应分析方法。首先推导能够计及风电机组参与频率调节的系统频率响应(system frequency response,SFR)模型,解决传统的SFR模型无法准确适用于风电渗透率较高电网的问题;然后考虑SFR模型存在的计算精度问题,提出一种基于多输出支持向量机回归(support vector regression,SVR)的频率动态响应预测方法;最后利用基于自适应神经模糊推理系统(adaptive neural fuzzy inference system,ANFIS)模型实现将改进后的SFR模型方法与SVR模型方法相融合,得到在小容量样本下快速获得高精度的频率动态响应预测结果。借助IEEE-39节点的含风电系统仿真算例分析验证了所提方法的适用性、准确性和优越性。

基于动态响应特性的点焊疲劳损伤参量

针对不同疲劳损伤累积量,研究了点焊疲劳试件的固有频率变化特性.研究结果表明,试件的固有频率与所承受的循环数比成非线性关系.提出了一个由固有频率相对变化来描述的疲劳损伤参量,并利用疲劳损伤理论,建立了非线性疲劳损伤演化模型.结果表明,所提出的疲劳损伤参量能够很好地描述点焊接头疲劳损伤特性,疲劳寿命预测误差在两个因子之内.

风电接入电力系统对电网频率动态特性的影响

针对风电接入电力系统后对其稳定性的影响问题,阐述了含风电的电力系统动态仿真模型(风电机组模型包括双馈变速风电机组和恒速异步风电机组)。利用电力系统分析工具(PSAT)在新英格兰10机39节点标准测试系统下进行仿真分析了电网侧发生扰动及风电场侧发生扰动情况下(考虑接入两种不同类型风机和同种风机的不同的并网容量)风电系统的频率响应过程。仿真结果表明,电网侧发生扰动及风电场侧发生扰动情况下,两种不同风电机组以及同种风电机组下不同并网容量对系统频率的作用及影响是不同的。

考虑累积效应的频率偏移安全性量化评估

分析频率偏移安全评估现状和需求,提出一种考虑累积效应的频率偏移安全量化评估方法。基于频率偏移对于时间的积分,定义一个新的安全裕度指标。该指标对于安全与不安全的情况,不但有清晰的物理含义和统一的表达形式,并且具有单调性、光滑度好,计算量小的优点。基于灵敏度分析,提出临界控制量搜索策略。以实际省级电网为例,分析该安全裕度指标的特性,并验证了控制量搜索策略的有效性。

考虑频率稳定约束的新能源电力系统临界惯量计算方法

针对新能源并网的弱惯量、零惯量特征对电力系统频率稳定的影响,提出一种计及频率稳定约束的新能源电力系统临界惯量的估算方法。首先,建立系统频率动态响应数学模型,求解惯量中心频率时域表达式。然后,基于频率响应模型求解并分析系统惯量与相关频率稳定性指标的关系,进而计及频率变化率和频率最大偏差约束估算系统临界惯量理论值和计算值。最后,基于临界惯量提出一项电力系统频率稳定性指标,来评估功率扰动后的电力系统频率稳定性,并结合电力系统实际运行惯量得出新能源虚拟惯量参考值。在DIgSILENT PowerFactory中以改进的IEEE 10机39节点新英格兰系统和某区域电网仿真算例对所提计算方法进行仿真验证。

考虑频率偏移传播速度各向异性的扰动信息辨识

讨论了基于观测空间的频率偏移传播速度及其计算方法,分析了扰动信息辨识的数学模型的特点,提出一种考虑频率偏移传播速度各向异性的分区扰动辨识方法。该方法将目标电网按地理分区,通过数值仿真提取不同分区的动态频率响应特征,形成目标电网的动态频率响应特征数据库;针对扰动激发的广域动态频率信息,在各分区内进行并行扰动信息辨识,再对结果进行综合得到最终辨识结果。以某电网为例,分析了并行处理的加速比特性,并验证了所提出的分区辨识方法的有效性。

新能源高渗透的电力系统频率特性分析

随着风电和光伏的快速发展,水电和火电在发电结构中比重的大幅下降将导致未来电力系统的频率特性出现变化。为研究系统频率特性的变化,该文首先给出新能源高渗透的电力系统的频率模型和传递函数。引入频率阶跃或功率阶跃引起的稳态频率误差,对系统的稳定性和稳态频率误差展开详细分析。定义系统的动态频率响应系数,并给出新能源发电比重上限的估计。假定新能源发电的调频容量充足,提出新能源参与频率控制的2种方式,研究比较它们对系统稳态频率误差的影响。最后通过时域数字仿真验证所得结论,并揭示未来电力系统频率特性的变化趋势。

基于曲面拟合的电力系统节点动态频率响应特性的影响因素

频率是电力系统稳定性研究的一个重要参量,而节点动态频率响应特性因其较之于静态频率特性的优点日益受到重视.提出一种基于曲面拟合的电力系统节点动态频率响应特性的影响因素分析方法,可以直观地反映节点频率特性与影响因素之间的关系,并得到相应的系统功频特性系数K以调整负荷.首先,对EPRI-36系统进行仿真分析,通过改变初始平衡功率P_0、功率扰动ΔP和电气距离S3个主要影响因素,获取不同采样点,得到相应的K值.然后运用改进的曲面拟合方法对K值进行预测及影响效果分析.对2种情况下的K值进行误差分析,结果表明了提出的系统功频特性系数确定方法的有效性,可以为调度部门在系统功率扰动导致频率变化时的处理提供参考.

新型电力系统最小惯量需求的评估方法

随着新能源装机占比日益增加,系统惯量不断降低,给安全稳定运行带来了挑战。为了增加新能源出力,指导电网运行方式调度,需要对系统最小惯量需求进行评估。本文通过频率动态响应特性,构建了相应的频率响应数学关系,提出了同时考虑频率变化率约束和频率最低点约束的系统最小惯量需求评估方法,并在IEEE39节点网架进行了仿真验证。表明本文所提方法来计算最小惯量需求与仿真结果相差较小,验证了该方法的准确性和有效性,为新型电力系统最小惯量需求评估提供了方法。

电力系统频率动态行为衍变与分析方法需求综述

低惯量可再生能源发展导致电力系统运行形态发生变化,频率动态行为愈加复杂,频率安全稳定面临新的挑战。阐述频率动态响应过程,综述频率动态行为量化特征和分析方法,强调基于人工智能分析方法的优势和前景。从可再生能源发电强波动、电源非同步并网低惯量及大功率缺额与连锁故障高风险三个角度,分析电力系统运行形态变化,探讨对频率分析与控制的新要求。剖析可再生能源快速发展背景下电力系统等效惯量的内涵,综述可再生能源虚拟惯量控制方法,强调多类型虚拟惯量协调控制的优势和前景。总结频率分析与控制领域中亟待研究的重点内容,给出后续研究建议。