基于分频器理论的新能源电网暂态频率稳定分析方法

在分析输配电线路频率相关参数时,将频率固定为额定值的时域仿真法是电力系统暂态频率稳定分析的常用方法。然而,随着新能源比例不断提升,电网各节点频率时空分布差异更为显著,已有传统数值微分频率分析方法难以保证分析精度。因此,文中提出一种基于分频器理论的新型电力系统暂态频率分析方法。与传统频率分析方法相比,该方法所得节点频率可随节点间电气距离变化而改变,在暂态过程中可更准确地刻画瞬态条件,实现各节点实时频率准确获取。通过建立简单含风电的三端系统,分析了基于分频器理论的实现方式,通过仿真验证了所提方法的正确性和优越性,可为新型电力系统频率稳定分析和控制设计提供新的思路和参考方案。

新能源电力系统暂态频率稳定分析与调频控制方法综述

在“双碳”战略目标下,我国将构建高比例新能源电力系统。高比例新能源电力系统的转动惯量和调频容量降低、故障冲击功率提升,使大电网暂态频率稳定受到威胁。当前的调频控制方法及其所依赖的分析模型难以很好地适用于高比例新能源电力系统。为适应暂态频率稳定要求,需探索新的调频控制方法。为了更好地理解高比例新能源电力系统的暂态频率稳定问题,准备调频应对策略,对暂态频率稳定分析与调频控制方法的研究现状进行综述和展望。首先,归纳现有暂态频率分析模型,然后从系统和厂站2个层面梳理了调频控制方法的研究现状,从分析基础出发归纳不同调频控制方法的适用特性。最后,总结了高比例新能源电力系统暂态频率稳定分析与调频控制的特征变化及其影响,并对未来可能的发展思路进行展望。

考虑机组低频保护的电力系统暂态频率稳定评估

频率稳定反映电力系统在大扰动下维持频率在长时间运行可接受范围内的能力。分析暂态频率失稳的机理,认为机组因低频保护跳闸而导致有功平衡恶化是暂态频率失稳的必要条件,定义基于低频保护临界扰动功率的暂态频率稳定裕度指标,指标具有线性特征。为快速评估系统暂态频率稳定性,合理简化原动机-调速系统,推导计及旋转备用和低频减载的频率响应解析解。仿真结果表明,本方法能快速有效评估系统暂态频率稳定性,指导系统安全稳定运行。

高渗透率光伏并网对系统暂态频率稳定性影响的量化评估

文章从光伏机组暂态特性和并网保护策略两个角度,研究光伏机组自身运行特性、保护控制特性、故障穿越特性对暂态频率稳定性的影响。根据二元表判据划分频段并给予权重系数的思路,考虑光伏机组暂态特性,结合系统频率安全运行要求和光伏机组保护措施,细化了各频段的权重系数,构建了计及扰动瞬间频率偏移量的频率稳定裕度指标。在仿真软件中,搭建配有储能装置和不同并网保护策略的光伏电站模型,以及基于IEEE39节点系统的含不同光伏占比电网模型。仿真分析不同程度负荷扰动下系统暂态频率稳定性。结果表明,改进频率稳定裕度指标提高了高渗透率光伏并网系统频率量化评估的准确性。

调速系统参数对异步联网系统暂态频率稳定性的影响

结合云南电网的电源绝大部分为大、中型水轮机组的装机特点,分析水轮机调速系统对系统暂态频率稳定性的影响,并阐述调速系统的调差系数、调速器响应时间、软反馈时间以及水锤效应时间等参数与水轮机组调频能力关系。以3机9节点系统和异步联网系统为例,仿真了水轮机组调速系统参数对异步联网系统暂态频率的影响。结果表明调差系数越大,系统的稳定性较好。调差系数较小时,系统的频率快速稳定性差;调速器响应时间越大,频率的偏移值最大。调速器响应时间越小,频率变化值减小,系统频率的快速稳定性好;水锤效应时间对系统频率的影响,与调速器响应时间对频率稳定影响规律类似;软反馈时间越大,频率变化幅值越大。软反馈时间减小,频率幅值变化减小,频率恢复过程较快。

基于李雅谱诺夫直接法的电力系统暂态频率稳定分析

基于李雅谱诺夫直接法对电力系统的暂态频率稳定进行了分析,指出系统在大干扰下,频率的暂态稳定性与发电机组的原动机运行在静特性的位置紧密相关,求得了暂态稳定的临界频率和吸引域估计值。分析结果表明,运行在静特性的低频段时,如果系统频率低于临界频率,将发生频率暂态失稳。该研究有助于电力系统设计运行的人员了解系统频率的暂态运行特性,采取措施防止系统暂态频率失稳。

基于改进下垂控制的储能提升孤岛微网频率暂态稳定性的研究

孤岛模式下储能辅助交流微网调频更多是为了减轻同步发电机的稳态功率负担,但是稳态功率的分配无法很好地改善暂态过程中系统的动态性能,且应用储能辅助调频时,集中式处理需要通信手段,分布式处理主要关注的是频率支撑,当同步机故障时无法切换到下垂模式.针对这种问题,提出了一种储能参与调频的就地控制方法,该方法对下垂控制进行改进,当同步机发生故障时能够维持系统频率,提高了系统的稳定性与可靠性.最后,利用PSCAD/EMTDC仿真验证了该方法能够改善微网负荷变化后频率的动态响应特性,且在同步发电机因故障切除后保障系统频率的稳定.

直流受端电网暂态稳定协调优化控制方法

针对大容量直流闭锁故障导致的直流受端电网暂态频率和电压稳定问题,提出一种结合提升直流功率、交流滤波器投切、调相机强励磁以及切除负荷的多控制手段并行协调优化控制策略.应用轨迹灵敏度方法、结合PSD-BPA软件时域仿真结果计算暂态稳定裕度对各控制变量的灵敏度.根据直流有功功率与交流滤波器无功功率联锁关系推导了单一化函数约束表达式,以最小控制成本为目标、系统暂态稳定裕度为约束,考虑各控制变量控制成本差异和权重优先级,建立优化控制模型.基于C++平台设计实现了并行仿真计算与优化模型求解.以华东电网为例进行算例分析,验证了所提模型算法有效性.

基于超导磁储能系统的微电网频率暂态稳定控制策略

微电网作为智能电网的重要组成部分,具有并网运行和孤网运行两种运行模式。由于微电网的惯性很小,模式切换过程或孤网下大的负荷投切都会对微电网的频率稳定性造成影响。针对这两种情形,研究超导磁储能系统(SMES)在微电网频率暂态稳定控制中的应用。首先对比分析了超级电容与SMES的性能参数,明确两种储能装置的差别,然后设计了基于虚拟惯量的SMES控制策略、基于模糊控制的超导磁体电流调整策略与SMES容量配置策略。SMES作为微电网的能量缓冲器改善微电网频率的暂态稳定特性。同时,优化调整超导磁体的电流水平,使SMES能够处于最佳的能量/功率水平。仿真算例结果验证了所设计控制策略、电流调整策略与容量配置策略的有效性。

负荷模型对异步联网交直流系统频率稳定性的影响

在2016年南方电网异步联网背景下,依据云南电网各行政地区的负荷构成和比例,将负荷分为工业居民类、工业居民农业类、高耗能工业类、商业居民类等四大类。在充分分析静态负荷模型、考虑配电网络负荷模型和含感应电动机的综合负荷模型等三类负荷频率特性的基础上,采用电力系统暂态仿真程序PSD—BPA,建立云南电网分区、分类负荷详细仿真模型。研究直流闭锁等大扰动下,以上三类负荷模型对云南电网系统暂态频率稳定性的影响。研究结果表明,采用含感应电动机的综合负荷模型在大扰动下频率变化值最大,其次分别为静态负荷模型和考虑配电网络负荷模型;采用静态负荷模型频率恢复较快,其次分别为含感应电动机的综合负荷模型和考虑配电网络负荷模型。

小电网暂态频率评估指标及调速器参数影响研究

小电网中的主导发电机对暂态频率稳定有决定性影响。然而,目前小电网暂态频率稳定评估缺乏定量指标。该文借鉴大电网指标,提出了适合小电网频率稳定评估的指标,进一步,结合主导发电机调速系统模型,分析其参数配置、死区、比率、积分、微分控制环节参数对于系统暂态频率稳定性的影响,揭示了主导发电机调速系统参数对小电网暂态频率特性的影响。

基于等值频率响应模型的海上油田群电网风电穿透功率极限分析方法

提出了一种基于等值频率响应模型的海上油田群电网风电穿透功率极限分析方法.首先,构建了海上油田群电网的平均系统频率响应(ASFR)等值模型,基于单、分轴燃机确定电网原动机-调速器参数,根据t location-scale分布和差分变换方法刻画风电出力波动概率分布;然后,基于电网可承受的最大风电波动对应累积概率指标和最严重故障后电网最大频率变化指标,提出了考虑稳态频率偏差约束和暂态频率稳定约束的风电穿透功率极限分析方法;最后,以某实际海上油田群电网为例验证了所提方法的准确性与有效性,结果表明,原动机-调速器响应速度和暂态频率稳定约束对于海上油田群电网的风电穿透功率极限具有关键影响.

规模化光伏电站与电网暂态交互影响定量分析

在电力系统暂态安全定量分析软件平台FASTEST(Fast Analysis of Stability using the Extended equal areacriterion and Simulation Technologies)上以研究规模化光伏电站接入系统后的稳定性分析为目的,建立了一个完整而且适合系统安全稳定分析的并网光伏电站机电暂态模型。基于FASTEST特有的暂态稳定量化分析功能,对并网光伏电站被浮云遮挡和系统侧发生扰动这2种典型情况进行仿真分析,从对系统暂态功角稳定性、暂态电压稳定性和暂态频率稳定性的影响的角度,探讨光伏电站与常规电源在影响电网运行特性方面的区别。结果表明,光伏电站并网后对系统暂态频率稳定性影响最为严重,相比较于带有励磁和调速系统的同步发电机,光伏电站在网侧故障时的暂态响应特性更为剧烈。

基于灵敏度分析的新能源电力系统同步机组调差系数优化方法

随着新能源的持续并网以及特高压交直流互联电网的形成,电力系统暂态频率稳定事件风险增加。在高渗透率新能源场景下,充分挖掘同步发电机组的调频能力成为提升电力系统频率响应能力的重要手段。针对同步机组的调速器参数,文章利用轨迹灵敏度分析影响最大频率偏差的主导参数,进而通过优化主导参数来提高电力系统的暂态稳定性。通过建立主导参数优化问题的数学模型,解析分析了主导参数对最大频率偏差的影响程度,采用灵敏度分析方法,将非线性优化问题转化为线性规划问题,以减少计算量。在此基础上,文章提出了适用于多机系统的调差系数优化方法,最后通过仿真算例验证了方法的有效性。

轨迹驱动切负荷的布点协调优化算法的简化

随着系统规模及各种不确定性的增加,轨迹驱动切负荷(TDLS)的布点优化的计算量急剧增加。综合考虑负荷模型对布点优化的计算量及精度的影响,验证在TDLS布点中采用简化负荷模型的可行性。同时,改进已有的协调优化算法。包括简化其流程,减少迭代次数,减少灵敏度系数的更新次数。仿真表明,上述简化方法对计算精度的影响并不显著,但计算量大幅降低,有利于工程实用。

计及二次调频独立型微电网快速调频策略

独立型微电网惯性弱、功率波动性强,遭遇大的功率扰动时,主电源调频容量不足易引起系统频率失稳。为了提高独立型微电网暂态频率稳定能力,提出了一种计及二次调频的快速调频策略。首先分析独立型微电网在主电源一/二次调频作用下频率运行区间,并通过仿真研究大扰动下主电源控制行为及频率特征。在此基础上,计及二次调频影响,基于微网协调控制器动态计算调频动作门槛值并快速调节恒功率控制电源输出功率,辅助主电源进行紧急调频,提高暂态频率稳定性。最后,通过RTDS硬件在环试验验证了该策略的有效性和可行性。