含高渗透率风电的孤网频率动态特性研究

大规模风电集中并网后,风电近区系统的频率动态稳定性将面临严峻挑战。以实际电网为例,以现有频率保护配置方案为基础,仿真模拟了风电近区电网孤网运行时风电机组、常规机组、核电机组高频保护装置的动作情况。分析了各类机组在暂态过程中的差异,深入研究了近区孤网的频率动态特性,并提出了适用于风核联合运行工况下的孤网高频保护优化配置方案。该研究成果对大规模风电集中并网近区各类机组频率保护定值的整定具有重要的参考价值。

基于轨迹分析的互联电网频率动态特性及低频减载的优化

随着电网互联的发展,传统的单机带集中负荷模型已经不能适应现代电网频率动态特性分析的要求。本文提出了一种将多机系统仿真轨迹通过惯量中心变换映射到单机系统上进行频率动态分析的方法。该方法既发挥了数值积分方法可以提供任意复杂模型的准确时域解的优势,又可以利用单机模型中成熟的理论和相应参数进行定量分析。应用上述方法研究了广东电网频率动态特性,分析了不同地区电网结构差异性,不同时间的运行方式差异性对频率动态特性的影响,提出了既适应全网频率特性要求又考虑地区电网频率差异的低频减载方案。最后,对上述传统方案和优化后方案进行仿真对比,结果证明了该方法的优越性。

改善独立微网频率动态特性的虚拟同步发电机模型预测控制

随着分布式能源在独立微网内的渗透率不断升高,系统惯量水平逐渐降低。虚拟同步发电机(VSG)由于能够模拟惯量,对系统频率的动态变化具有一定的阻尼作用,已逐步应用于微网中。针对新能源出力波动或负荷投切等导致微网内瞬时功率失衡,进而引起系统频率振荡甚至超过安全约束的问题,提出了基于模型预测控制(MPC)的VSG控制方法。建立了以频率变化率为约束,以频率偏差和VSG出力加权值为优化目标的预测模型。设计了根据系统频率及VSG输出电压—电流等物理量,利用预测模型计算所需功率增量,并据此改变VSG输入功率设定值的整体控制策略。同时,给出了预测模型的求解算法,并对算法收敛性进行分析,为关键参数的选取提供了依据。通过独立微网内负荷投切和分布式电源出力波动等典型工况下的仿真,验证了所提控制策略的正确性和有效性。

新能源自同步电压源接入电力系统频率特性分析

随着新能源渗透率的提高,研究新能源以自同步电压源形式接入后的系统频率动态特性对系统频率稳定分析具有重要意义。基于此,文中采用负荷容量为基准容量,构建了包含同步发电机、跟网型电流源接入新能源、构网型自同步电压源接入新能源在内的系统频率动态聚合模型,分别采用阻尼比、H∞范数等指标分析了自同步电压源型新能源占比与自同步电压源控制参数对系统频率动稳态性能的影响。研究结果显示,自同步电压源型新能源占比对系统频率性能的影响存在临界范围,当自同步电压源型新能源占比超出临界范围时,占比提高对频率性能的提升作用明显降低。最后,通过基于RT-LAB的实时仿真,验证了所提系统频率动态聚合模型的有效性及分析结果的正确性。

企业电网在内部短路故障时的频率动态特性分析

分析了天津石化企业电网内部短路故障时的系统频率动态特性。指出有功缺额等相关参数的变化对系统频率动态过程的影响。建立了天津石化电网模型,对故障后企业电网过渡过程进行仿真分析,说明了结论的正确性。这对研究企业电网发生内部故障时,如何采取措施有效抑制频率迅速变化,防止频率崩溃,具有参考价值。

企业电网在外部系统故障时频率动态特性分析

分析了企业电网在外部系统故障时频率的动态过程机理,揭示了有功缺额、调节效应系数等相关参数如何影响频率变化,对天津石化电网建立适当模型,并利用PSASP软件对故障后企业电网过渡过程进行仿真分析。对故障时采取措施有效缓解频率下降速率,改变频率稳态变化量,提高企业电网的安全稳定性具有重要意义。

电力系统的动态频率特性及其对低频减载的影响

电力系统的动态频率特性是制定低频减载方案的依据。复杂电力系统在动态过程中的频率具有时空分布特性,使自动低频减载装置不能按照设计的理想状态动作。本文对复杂系统的动态频率特性作了数值仿真计算,分析了复杂电力系统动态频率的时空分布特性及其对现有低频减载装置动作正确性的影响,为改善低频减载装置的设计与运行提供参考。

基于广域量测数据的电力系统动态频率分析方法

提出了一种基于广域量测数据的电力系统动态频率求取方法。该方法对系统进行线性化处理,利用扰动后瞬间系统广域量测数据,形成雅可比矩阵,进一步求解系统的状态方程,从而直接计算出系统各发电机频率曲线的时域函数表达式。该算法考虑了调速器的动态特性、网损及负荷变化对系统惯性中心频率的影响,且不需要进行逐步积分。仿真结果表明,该算法求出的惯性中心频率函数能够较好地描述系统惯性中心的频率动态特性,具有较高的精度。

单片机在动态频率特性测试中的应用

本文介绍用8031单片机的软件功能取代硬件功能从而提高BT6型超低频频率特性测试仪的精度、可靠性。文章着重介绍了动态频率特性测试的软件设计,给出了相关测试和中断服务程序流程图。

西北送端大电网频率特性试验方法

基于西北送端大电网频率安全面临的风险,提出了西北送端大电网频率特性试验方法。该方法利用逐步增减网内水电机组出力的方式产生斜坡式频率扰动,通过电网频率响应全过程分析,实测西北电网频率静态全特性。同时,利用打跳网内单元接线内2台大型水电机组的方式制造电网实际频率大阶跃扰动,实测西北全网频率动态特性,检验了网内常规电源机组一次调频动作性能。试验结果表明,所提出的送端大电网频率静态测试方法切实可行。

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。

励磁装置对电力系统频率动态行为的影响

本文主要研究系统带有调速器时,大扰动作用下励磁调节器对电力系统频率动态特性的影响。本文通过观察电网发生三相短路后,当系统中含有IEEET1、SEXS、SCRX等类型的励磁器时,发电机转子角、发电机转速以及发电机端电压的变化情况来分析励磁系统对电网频率的影响。最后借助电力系统仿真软件PSS/E,对3机9节点系统进行仿真分析,验证了不同类型的励磁装置对电网频率动态特性的影响。仿真结果表明,励磁器能够减弱频率的波动,使系统频率更快地达到稳态。

广域同步相量测量中频率特性研究

"广域同步相量测量"是一种在统一时钟协调下实现大电网实时同步测量的重要技术,是广域电力系统稳定分析和控制的前提和基础。为此对广域同步相量测量中频率的分布特性进行分析研究。

基于可变下垂线的变速风电机组参与微网频率调节控制

随着风电在电网中所占比例的提高,当电网频率变化过大时希望风电机组改变输出功率参与电网频率调节,改善频率的动态特性。为了应用电力系统中广泛采用的有功功率–频率下垂控制策略,依据风电机组输出功率和微网频率为风电机组参与频率调节构筑下垂线,当风速变化引起风电机组输出功率变化时下垂线随之改变。微网频率在正常范围内波动时风电机组采用常规最大功率点跟踪或者限功率模式运行,频率变化过大时风电机组切换至频率支撑控制模式,频率支撑期间风电机组输出功率目标值基于构筑的下垂线根据微网频率计算求得,频率支撑结束后,通过逐渐改变风电机组输出功率使机组恢复至频率支撑前的正常运行模式。采用HAWC2和MATLAB/Simulink搭建包含变速风电机组的集成仿真模型,仿真结果对所提出控制策略的有效性进行验证,并且对执行提出的控制策略对风电机组结构载荷的影响进行分析。

防止电力系统频率崩溃的紧急控制

防止电力系统频率崩溃是防止系统大面积停电的一项重要措施。系统频率崩溃往往是由于系统频率降低到超出发电机组承受能力 ,形成连锁反应所致。根据国内外大量研究成果 ,讨论了机组在频率异常时的运行能力 ,分析了系统在低频减负荷等紧急控制作用下的频率特性及其与机组特性协调的问题 。

快速富里叶变换在计算柔性喷管频率特性中的应用

介绍了利用快速富里叶变换(FFT)计算离散数学模型频率特性的方法。经实例证明,此法误差小,计算效率高,完全能够满足工程上的需要。

电力系统频率响应模式及其量化描述

电力系统的安全稳定运行很大程度上依赖基于频率响应的调控,响应模式是对动态系统轨迹特征最本质的量化描述。目前缺少对大电网频率响应模式的定义,以及从时间尺度和空间尺度量化描述频率响应模式的指标和方法。该文系统阐述大电网频率响应统一性、分散性、独立性与耦合性的内涵和辩证统一关系;定义频率响应模式,从不同角度量化描述系统动态频率响应特征并提出计算方法;通过大电网算例仿真详细研究可再生能源渗透率、特高压直流输电对频率响应模式的影响。所述方法和研究结果为频率稳定性量化评估、预想故障的快速分析提供重要依据,也为深度学习等人工智能类方法在电力系统频率分析与控制中的应用奠定基础。

新型感应加热负载动态模型研究

针对传统建模方法中因家用感应加热负载模型不能有效模拟负载频率特性,从而造成模型不具有动态性的问题,根据单端口网络理论,对熟知的单电阻电感串联或并联的模型拓扑加以改进,最终设计了一种能够反映负载频率特性的动态负载网络模型。建模过程中,对模型参数求解过程做出了详细推导,最后通过仿真结果与测量结果的比较,验证了该模型的有效性。

基于自适应模型预测控制的光储虚拟同步机平滑并网策略

基于虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制的光伏-储能单元可工作在孤岛及并网两种模式,孤岛转并网运行时,由于传统控制精度差而存在电压电流冲击问题,且因为频率和相角间的相互耦合,在预同步过程中会产生较大频率的波动。为此,提出了一种针对光储虚拟同步发电机单元在上述模式切换过程中的自适应模型预测控制(adaptive-modelpredictivecontrol,A-MPC)方法,在采用更为精确的模型预测控制(model predictive control,MPC)策略的基础上,引入切换过程中频率变化量对MPC的加权系数进行自适应调整,较好地改善了基于VSG控制的换流器在预同步过程和运行模式切换过程中的动态响应。最后,通过搭建控制器级硬件在环仿真实验,验证了所提控制策略可以更好地减小孤岛转并网过程中的电压电流冲击。

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.