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。

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。

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。

计及需求响应的智能化微网频率紧急控制策略

随着分布式能源的迅猛发展，未来电网将呈现出大型电网与微网协调并存的局面。传统频率紧急控制方法主要以大电网为研究对象，故该文针对微网特征提出一种智能化控制策略以适用于分布式电源接入的微网：通过合理设置频率阈值来避免故障时急剧的频率偏移对微网稳定性的威胁；考虑对系统功率缺额实施动态估算，以准确选择负荷控制量；研究系统等效惯性常数的精确计算方法，从而降低策略的实施误差；计及需求响应的协调配置来减少策略控制代价。基于此，将所提策略设置为基于需求响应和基于低频减载两个主控制模块，并制定策略实施的具体流程。同时，在理论上对所提功率缺额动态估算的准确性进行证明。最后，在IEEE13节点微网中仿真，分析表明：在不同场景下，所提策略均能有效保障系统频率稳定；由于需求响应的合理应用，其控制代价也能有所降低。

基于多代理技术的低频低压减负荷控制

随着互联大电网的电压、频率稳定问题日益复杂,其分析和控制应进一步在全局范围内协调考虑。传统的低频低压减负荷控制方法,对分散安装在各地的控制装置缺乏协调,不利于实现系统整体控制的实时协调和优化。文中提出一种基于多代理技术实现多个就地减负荷控制装置协调动作的新方法。其核心思想是基于节点电压频率动态的空间分布特性,并计及当前工况及系统受扰程度自动调整减负荷控制策略。IEEE 14节点系统及国内某实际电网的时域仿真结果均验证了该方法的有效性。

解列后局部孤网的自适应第三道防线配置方法

通过薄弱交流断面与主网相连的局部电网在断面解列后转为孤网运行时,容易出现频率稳定或电压稳定破坏问题。以某实际局部电网发生的一起全停事故分析了现有低频低压切负荷和过频切机配置方法的不足,提出一种适用于解列后局部孤网的低频低压切负荷和过频切机配置方案,以改善第三道防线对孤立电网运行方式或电网规模变化的适应性。其主要思路是将低频低压切负荷及过频切机方案分为速动区和补偿区,前者用于快速平抑不平衡功率冲击,避免频率或电压大幅偏移;后者用于避免频率或电压快速变化时,低频低压切负荷或过频切机多轮次相继动作导致过控。基于实际电网的仿真结果验证了所述方法的有效性。

综合电压频率动态交互影响的自动减负荷控制新方法

基于单一的频率量测或单一的电压量测而独立动作的传统低频低压减负荷控制装置,未计及受扰系统电压与频率之间的实时动态交互,难以完全适应系统初始工况、负荷特性或扰动形式的变化,某些情况下可能出现严重的欠控制或过控制。文中提出一种在装置的实时控制算法中计及电压与频率动态交互影响的自动减负荷控制方法,其核心是测量装置安装节点的电压、频率以及负荷有功功率,并计及与当前系统初始工况、负荷特性或所发生扰动形式相对应的频率电压相关系数,实时计算综合状态量以触发自动减负荷控制装置的分轮次动作。对实际电网的时域仿真结果表明,该方法可较好地适应系统初始工况、负荷特性或扰动形式的变化。

关于低频低压切负荷决策优化协调的评述

从低频/低压切负荷优化问题的要素和研究内容出发,评述该时变非线性的时—空—物综合的风险优化问题的特点、求解技术、现状,并展望其发展方向。涉及的要素包括目标函数、约束、故障集、控制方式、控制地点、控制时间、搜索策略。传统的基于单机单负荷模型的低频切负荷和低压切负荷的整定方法不能满足现代电力系统的要求,提出基于轨迹量化分析和风险控制的发展方向,用安全裕度对控制措施的性价比来指导搜索、迭代优化。在此基础上研究切负荷控制的机理,实现低频与低压、前馈与反馈、暂态与中长期切负荷的综合协调。

适用于频率安全稳定的低频切泵及减载协调优化方法

基于轨迹的时域动态仿真分析方法,在比较低频切泵与低频减载性能及控制效果等方面差异的基础上,总结了电网低频切泵和低频减载的整定方法,提出了低频切泵与低频减载两者之间的协调优化方法。通过仿真算例对该方法进行了验证,结果表明该方法可行、有效。

低频低压切负荷的控制负效应及其机理

在有关文献研究功角稳定控制负效应的基础上,分别发现切负荷对暂态频率及电压安全的控制负效应现象。利用扩展等面积准则及暂态频率和电压安全量化理论揭示其机理,探索电力系统稳定问题的复杂性,提高了切负荷控制优化的强壮性。给出一个简单的3机9节点算例可用于重现该现象,并通过大系统中的仿真实例说明问题的现实性。

低频低压切负荷布点及轮次的优化与协调

低频切负荷和低压切负荷的协调优化是离散变量(地点和轮次)和连续变量(各轮的控制量)的混合优化问题。它具有高维时变非线性微分代数方程组的稳定性约束,包括功角有界稳定性和振荡阻尼及代数变量的偏离量,并考虑多工况、多场景、多控制点、多轮次。将其解耦为4个子问题:按控制点的贡献度动态排序优化布点;从有效控制母线数最少和故障严重程度最小的故障开始,逐个故障确定切负荷点和切负荷量,并将已有整定结果作为场景,对余下母线的贡献度动态排序,迭代优化首轮初值;以多工况下各故障的欠切风险和过切风险代价之和最小为目标,按替代前一轮的机会性价比将各控制母线动态排序,确定后续轮的控制量;按解耦优化-迭代协调方式协调低频切负荷和低压切负荷。通过实际系统的算例验证了算法的有效性。

基于频率和电压稳定的紧急控制策略研究

紧急控制中的低频减载和低压减载策略作为第三道防线的重要内容,已经在电力系统中广泛加以采用,对防止系统稳定破坏具有重要意义。在分析和总结国内外低频减载和低压减载方面主要研究工作的基础上,归纳了目前切负荷方案的优缺点,着重指出系统受到大的扰动时,电压稳定和频率稳定均受到威胁,仅考虑频率或电压单一变量的切负荷策略是不可靠的。因此,新提出的紧急减负荷策略还需要考虑系统网络拓扑的变化,以及频率稳定和电压稳定的相互影响,以实现切负荷的动态自适应性。

电力系统仿真软件PSASP接口研究与应用

对电力系统仿真软件PSASP的结构和作业数据库进行了剖析,开发了能自动循环调用其暂态稳定计算模块和访问其计算数据的接口。针对传统基于单机单负荷模型的低频减载方案整定方法的缺陷,将所开发的接口应用到基于时域仿真的方案优化程序和方案校核程序的编写。最后对某地区电网进行低频减载方案整定计算和方案校验。仿真结果表明,所述接口对增强PSASP的计算功能和提高计算效率,降低现场工作人员工作量具有很好的效果。

孤岛模式下的微电网低频减载策略分析

文中提出了一种微电网在孤岛模式下的低频减载策略。总结了各种分布式电源的特性,建立了由双馈风电机组、光伏发电系统、燃料电池发电系统、微型燃气轮机发电系统、蓄电池及局部控制器组成的微电网的动态仿真模型。探讨了孤岛模式下微电网的频率控制架构,以及系统频率变化率、等效转动惯量与有功缺额之间的关系,并据此提出了估算微电网扰动后有功缺额的方法和相应的低频减载策略。基于所构建的微电网,论证了以试验方式获取微电网等效转动惯量的可行性。时域仿真结果表明,所提出的低频减载策略可以快速、可靠地恢复微电网的频率稳定性。

并联电容投切对孤立系统低频减载设计的影响

进行系统低频减载方案设计时 ,简单的频率响应模型由于未考虑系统电压对频率过程的影响而导致不少情况下无法适用。文中针对孤立小受端系统 ,通过仿真表明在大有功缺额扰动下此类系统极易出现低电压问题 ,从而很大程度上影响了频率行为 ,并影响了低频减载装置的动作。通过比较不同的并联电容投切模式对频率过程的影响 ,提出了合理抑制电压升高基础上的更为合理的减载方案 ,以更有效地恢复系统频率和电压。

调度自动化系统负荷切除和恢复功能的设计与实现

针对现有调度自动化系统没有提供专门的负荷切除和恢复工具的问题,综合考虑调度员所关心的与切负荷相关的因素,提出了基于调度自动化系统平台开发的调度负荷切除和恢复系统,介绍了设计思路和实现方案。系统提供了低频减载装置以及变压器绕组过载监视功能、负荷投切方案制定功能,以及手动和自动投切负荷功能,方便了调度系统投切负荷的操作。系统已在苏丹国家电力公司(NEC)投入运行,在菲律宾投入试运行。

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。

计及同调分区和全局优化的电力系统低频减载方案

电力系统低频减载方案是低频减载保护的重要方面,分区低频减载方案的性能直接决定了低频切负荷的效果。针对以往低频减载方案设计方法的不足,提出了一套新的整定方法。首先通过分析方案特性,提出了一种基于参数取值集合的基础集整定方法,该方法能够整定出相对完整的候选方案集合;然后讨论了电力系统发生解列时,独立行政分区中的分区组合情形,给出了低频减载同调分区及相关概念的定义,并提出了建立系统同调分区集合的算法;最后给出了计及同调分区的方案全局优化算法。上述整定方法可以获得全局最优方案,使低频减载方案在不同事故情况下都能有优良的切负荷性能。

孤立小受端系统的低频减载设计

电力系统的严重事故会使频率恶性下降,并可能导致系统崩溃。低频减载是电力系统防止频率过度下降、维持系统频率稳定的有效方法。目前在电网中出现了比较多的孤立小受端系统,与大系统大电网相比,这些小受端系统有其自身特点。引入了频率滑差df/dt符号判据和紧急轮的概念,提出了一种新的针对独立小受端系统的低频减载方案,从根本上改善了低频减载方案的控制效果。仿真分析表明,新方案有助于系统频率的快速恢复,其频率恢复特性明显优于现有方案。

计及低频减载动作的最大暂态频率偏移快速估计

随着大容量远距离高压直流输电工程建设和大规模可再生能源的接入,受端电网频率安全风险增大。针对大容量直流闭锁等可能触发低频减载的严重扰动,文中提出基于机器学习的电力系统最大暂态频率偏移快速估计方法。将问题分解为低频减载响应判断和最大频率偏移估计两个子问题,通过子模型交替求解估计最大暂态频率偏移;基于支持向量回归方法构建最大频率偏移估计子模型,以支持向量机为个体学习器构建基于Bagging集成学习的低频减载响应判断子模型;以运行方式信息和扰动信息为输入,采用ReliefF算法和主成分分析法对输入特征进行选择和提取,降低模型复杂度。以某多直流馈入受端系统为例构建最大暂态频率偏移估计模型,验证所提方法的准确性和适应性。