电力系统频率动态过程研究综述 .pdf
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_05.gif)
《电力系统频率动态过程研究综述 .pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电力系统频率动态过程研究综述 .pdf(4页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、第 5 1卷第 2 O期 2 0 1 4年1 0月 2 5日 电测与仪表 El e c t r i c a l M e a s u r e me n t I n s t r ume n t a t i o n V0 I 5 1 No 2 0 0c t 2 5 2 0 1 4 电力系统频 率动态 过程研 究综述 邵帅 , 李铭 , 蔡宏飞 , 孟祥辉 ( 1 东北电力大学 , 吉林 吉林 1 3 2 0 1 2 ; 2 浙江省嘉兴供电公 司, 浙江 嘉兴 3 1 4 0 0 0 ) 摘要: 介绍了研究电力系统频率动态过程现有的研究手段、 数值仿真方法和基于实测轨迹研究方法。在基于实 测轨迹研究电
2、力系统频率动态过程方面 , 概括了时空分布特性 、 量化描述 、 校正仿真模型参数及其对低频减载 的影响四个研究方向, 阐述各方向研究 目的及现有 国内外研究成果 , 并讨论大规模风 电并 网对频率动态过程 的 影响。针对 电力系统频率动态过程这一课题提 出研究展望 , 为该方向进一步研究提供理论依据 。 关键词 : 电力系统 ; 频率动态过程 ; 数值仿真 ; 实测轨迹 中图分类号: T M9 3 3 文献标识码 : A 文章编号 : 1 0 0 11 3 9 0 ( 2 0 1 4 ) 2 0 0 0 1 1 0 4 Re v i e ws o f Fr e q ue n c y Dy n
3、a mi c Pr o c e s s i n El e c t r i c Po we r Sy s t e m S HAO S h ua i ,LI Mi n g ,CAI Ho n gf e i ,MENG Xi a n gh ui ( 1 N o r t h e a s t D i a n l i U n i v e r s i t y , J i l i n 1 3 2 0 1 2 , J i l i n , C h i n a 2 J i a x i n g P o w e r S u p p l y C o mp a n y , J i a x i n g 3 1 4 0 0 0
4、, Z h e j i a n g , C h i n a ) Ab s t r a c t : T h e e x i s t i n g s t u d y m e t h o d , n u m e r i c a l s i m u l a t i o n m e t h o d a n d t h e m e a s u r e d t r a j e c t o r y b a s e d w a y o f f r e q u e n c y d y n a mi c p r o c e s s i n e l e c t r i c p o we r s y s t e m a
5、 r e i n t r o d u c e d i n t h i s pa p e r F o u r d i r e c t i o n s o f t h e c h a r a c t e r i s t i c s,q u a n t i t a t i v e d e s c r i p t i o n,s i mu l a t i ng p a r a me t e r r e v i s i ng a n d t h e i n f l u e nc e o n t h e l o w f r e q u e n c y l o a d s h e dd i ng s c h
6、e meT he r e s e arc h p u r p o s e s a nd t h e r e s e arc h a c h i e v e me n t s b o t h a b r o a d a n d a t h o me h a v e b e e n s t a t e d,a n d t h e i n flu e n c e s o f l arg es c a l e wi n d p o we r i n t e g r a t i o n t o t h e d y n a mi c f r e q u e n c y p r o c e s s h a
7、v e a l s o b e e n d i s c u s s e d Fi n a l l y,t h e r e s e a r c h p r o s p e c t o f f r e q u e n c y d y n a mi c p r o c e s s wi l l b e i n d i c a t e d S O a s t o p r o v i d e t h e o r e t i c al f o u n d a t i o n f o r f u r t h e r r e s e arc h Ke y w o r d s : p o w e r s y s
8、 t e m, f r e q u e n c y d y n a m i c p r o c e s s , n u m e ri c a l s i m u l a t i o n , m e a s u r e d t r a j e c t o r y 0 引 言 频率是衡量 电能 质量 的重要 指标 , 由电力 系统 有功的供需平衡决定。由于系统中所有设备都是按 额定频率设计 , 系统频率质量 的下降将影响各行 各 业 。而频率过低时, 甚至会使整个系统瓦解 , 造成大 面积停 电 。此外 当系统发生扰动时 , 频率还 可直 观反映系统受扰程度 。 电力系统 的频率动态过程是指 由系
9、统不平衡功 率 的总和作用于系统惯性 中心的系统 总的等值旋转 惯量上所产生 的转速增量 随时间的变化 J 。对于 电 力系统频率动态 过程 的研究 , 以往通常采用数值 仿 真方法。研究者们通过不 同的仿 真实验 寻找 系统 中 不同元件的频率特性, 用以揭示系统频率动态过程 的特征 。早期电力系统频率动态过程 研究大 多利用 能量管理 系统 ( E MS ) 和数 据采集 与监视 控制 系统 ( S C A D A) 的量测信息, 由于其数据记录时间未精确 到秒级 , 所 以该量 测数据大多应用于 电力系统静 态 特性研究 。近年来 , 计算机技术 的高速发展丰 富了 电力系统 的量测手段
10、。广域量测 系统 ( WA MS ) 的大 规模使用 , WA MS数据 的出现解 决 了以往量测数 据 记录间隔精度 的问题 , 为分析 电力系统频率动态特性 提供了有力的依据。WA M S具有监测系统动态行为、 检测断面时间一致 陛、 提供全局量测分析等特点。 学者们也逐渐意识 到基 于数值仿 真法研究频率 动态过程无法避免仿真模型、 模型参数 、 计算简化方 法以及仿真工具 带来 的误差 , 仅靠仿真分析所 得到 的研究结果具有一定的局限。因此近年来研究者们 着手基于实测轨迹来分析系统 的动态频率特性 , 通 过对频率动态过程实测轨迹的分析研究系统频率动 态过程 的特征 , 找出不同扰动
11、下频率轨迹 的关联 , 进 而揭示其蕴含的系统动态特性。充分研究仿 真工具 针对频率 动态过 程计算 的方法 以及应 用 的数 学模 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m第 5 l卷第 2 O期 2 0 1 4年l 0月 2 5日 电测与仪表 El e c t r i c a l M e a s u r e me nt& I n s t r u m e n t a t i o n V0 1 5 l NO 2 0 Oc t 2 5。 2 0 1 4 型 , 利用仿真与实测的 比较 , 发掘仿真误差存在的根 源从而提高仿真精度 。 电力系统频率动态行 为直接影 响电能质量
12、 、 安 全性和稳定性。调频机组 的合理配置 ( 备用容量、 机 组分布等) 需要基 于系统频率特性来确定。研究频 率的动态特性对于整定低频减载方案 , 避免频率崩 溃事故发生具有重要意义。 1 基于数值仿真法研究频率动态过程 电力系统频率动态过程 的研究 , 通常采用数值 仿真方法以及基于实测轨迹的研究方法。 以往国内外学者采用数值仿真分析 方法 , 采用 的仿 真软件有 : MA T L A B、 B P A、 P S S E 、 P S A S P等 , 用 以揭示系统频率动态过程的特征 , 发表 了大量文章 。 如文献 4 研究了简单 电力 系统频率动态过程的解 析方法, 设计简单电力
13、系统频率动态模型。文献 5 深入分析机组一次调频 限幅、 调差 系数 、 前馈 系数 3 个重要参数对解列后电网频率动态过程的影 响。其 研究结果可用于指导解列后电网频率安全稳定措施 的制定 。文献 6 重点分析 了扰动位置、 扰动类型及 扰动程度对 山东电网各观测点 的动态频率响应顺序 的影响 , 并总结 了大扰动下 山东 电网各观测点 响应 顺序的特点 。文献 7 研究利用储 能装置减 弱新 能 源发电对电力系统频率动态过程 的影 响。文献 8 研究了故障扰动点及扰动量和负荷电压特性系数、 机组调差系数 、 旋转备用容量及其分布 、 负荷有功频 率因子和动态负荷 比例、 原动机高 、 中、
14、 低压缸 比例 系数, 负荷无功频率因子对功率频率特性的影响。 文献 9 提出基于直流潮流的电力系统频率响应分 析方法 , 该方法能较好地反 映系统有功频率动态过 程 , 具有较高分析精度和较小计算量 , 能同时给 出系 统在功率扰动下的频率动态信息和有功动态信息, 可用于功率扰动事故 的快速频率响应分析和预想事 故筛选。文献 1 0 利用 P S A S P 仿真软件以WS C C三 机九节点系统仿真论证惯性时间常数、 调差系数、 死 区、 汽轮机 中间过热 时间常数对频率 动态 过程的影 响。此外文献 1 1 研究 了电力系统频率过程分析 中 的动态等值问题。文献 1 2 提出了一种将多机
15、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 法可提供任意复杂模型 的准确 时域解 的优 势, 又可 利用单机模 型中成熟 的理论 和相应参 数进行 定量 分析。 2 基于实测轨迹研究频率动态过程 随着广域量测系统 ( WA M S ) 的大规模使用, 一1 2 一 WA MS数据的出现解决了以往量测数据记录间隔精 度的问题 , 大大扩展了频率动态过程研究 的手段 , 并 且通过对实测轨迹 的分析能够更加准确地揭示频率 动态特性。正如文献 1 3 指出广域频率信息蕴含着 大量信息, 其在 电力系统安全稳定监视 、 紧急控制 、 阻尼控制 以
16、及扰动 分析等领域 有着 广阔 的应 用前 景 , 需进行深入研究。 目前基于实测 轨迹研 究系统 频率动态特性 的方 向, 概括起来有如下四个方面。 2 1 研究频率动态过程的时空分布特性 由于模型及计算 方法 的简化 , 以往对于频率动 态过程的研究忽略其时空分布特性。但通过观察实 测轨迹 , 实际 电力系统的动态频率特性不再是一条 光滑的曲线 , 频率变化是从扰动 中心以不 同的速度 向各个方向传播 , 各观测点对扰动的响应有先后之 分, 从而就存在一定的响应顺序和延时。相同类型 扰动发生在 不同地 点时, 各观测点的响应顺序和延 时通常会发 生变化 , 同样根据响应顺 序和延时数据 也
17、可估算扰动位置等信息 。电网互联使频率响应 时空分布特 征更加 明显 , 其对低频减载装置动作影 响尚不明确 , 更需深入分析其影响规律 , 以确保安全 防御系统达到设计要求 。 2 2 频率动态过程 的量化指标及频率稳定的评价 标 准 为了定量描述实测频率动态过程曲线, 为接下 来该方向的深入研究提供方便 与依据。学者们基 于 实测轨迹给出描述系统频率动态过程 的量化指标 , 定义系统频率稳定 的评价标准 。文献 1 5 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
18、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 。文献 1 6 提 出一种 电力系统频率失稳风险评估方法, 该方法计及了旋 转备用的频率动态特性, 建立了低频减载作用下的 频率稳定分析模型。基 于非序贯 蒙特卡洛仿真 , 计 算分析了失稳概率、 失稳频率、 期望切负荷量和频率 动态指标, 实现了对频率稳定性的概率量化评估。 探讨了旋转备用容量变化、 低频切机容量变化对频 率稳定性的影响。文献 1 7 考虑到系统保护与机组 保护都与最大频率偏差有关 , 所 以在频率 动态响应 的过程中, 应该尤其关注频率最大频率偏 移量及其 出现时刻。 2 3 基于实测轨迹校正仿真模型
19、参数 在 1 9 9 6年 WS C C大停 电事故中, 由于 P S S控制 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m第 5 1卷第 2 0期 2 0 1 4年1 O月 2 5日 电测与仪表 El e c t r i c a l M e a s u r e me n t&I n s t r ume n t a t i o n V0 1 5 1 NO 2 0 Oc t 2 5。 2 0 1 4 器的参数是基于不符合实际的负荷模型仿真整定 的 , 导致系统增幅振荡失稳 。近年来 , 广域测量系统 ( WA MS ) 的广泛应 用提供 了电网的 同步测 量信息 , 使得对电力
20、系统仿真准确度的评价成为可能 引。文 献 1 9 应用轨迹灵敏度对影响功率 一 频率动态过程 的主要参数进行分析, 得出了相应参数对轨迹的主 要影响时段及影响程度 。 2 4 基于频率动态特性分析其对低频减载的影响 研究 电力系统频率动态过程 的意义大多体现在 低频减载的整定方面 。文献 1 2 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。文献 2 0 提出了一种基于系统频率特性的 低频减载方案 , 以系统频率变化率及 频率变化绝对 值为启动标志, 从而有效抑止系统的频率下降, 并尽 快恢复正常状态。此外文献 2 1 研究了含有储能装 置的孤岛系统负荷频率响应特性。文
21、献 2 2 在广域 量测系统 的基 础上 , 提 出了电力系统惯性 中心 动态 频率求取算 法。与传统 的数值仿真方法相 比, 所 提 的算法不需 要进行逐步积分 , 根据扰动后 的广域量 测数据 , 直接求出描述系统的惯性 中心频率 函数 。 3 考虑风电并网对频率动态过程的影响 由于近年来 风力发 电发展迅猛 , 不少学者 开始 考虑大规模风电并 网对 电力系统频率动态过程 的影 响 。目前研究者们从 以下两个角度来分析风 电对频 率动态过程 的影响 : 一方面从风 电功率波动的角度 , 另一方面从 风 电机组解耦控制 、 脱 网及反调 峰特性 等角度。在考虑风电并 网对频率稳定负面影响
22、问题 上有两种解决思路: 其一, 传统变速双馈风电机组解 耦控制 中附加 风 电机组频 率控制单 元 ; 其 二 , 通过控制桨距角和调整功率转速最优 曲线来减少一 部分有功功率输 出 。如文献 2 3 介绍 了双馈机 组与传统风 电机组不 同的频率 响应特性。文献 2 4 2 7 研究 了双馈风 电系统通过辅助频率控制环 节 , 参与电力系统的一次调频 。 4结束语 由于仅靠数值仿真去分析电力系统频率动态过 程所研究的结果的可信度被局限化, 并且计算机技 术的高速发 展丰富 了电力 系统的量测手段 , 广域量 测系统 ( WA MS ) 开始 大规 模使用 , 未来该方 向 的研 究应更倾向
23、于基于实测轨迹。基于实测轨迹研究方 面概括其具体的四个研究方向: ( 1 ) 研究频率动态过 程的时空分布特性; ( 2 ) 基于实测轨迹分析频率稳定 的量化指标 ; ( 3 ) 基 于实测轨迹 校正仿 真模 型参数 ; ( 4 ) 基 于频率动态特性 分析其对低 频减载 的影响。 利用实测数据分析系统 的频率动态特性 , 根据多个 扰动后 的实测去提高频率动态仿真的可信度。并分 析实测频率所揭示 的系统 的动态特性 , 考虑不 同扰 动下频率轨迹的关联及新能源并网发电对频率动态 过程的影响将成为未来研究的重点。 参 考 文 献 1 陈珩电力 系统稳态分析 M 北京 :中国电力 出版社 , 2
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电力系统 频率 动态 过程 研究 综述
![提示](https://www.taowenge.com/images/bang_tan.gif)
限制150内