F级燃机调速系统建模研究与应用

在对某F级重型燃机调速系统负荷-频率控制策略、实际调频特性进行试验研究以及对现有电力系统仿真软件PSD-BPA所提供的调速器和原动机相关模型进行适用性分析的基础上,从电网频率安全要求出发,对调频性能满足电网需求的F级燃机建立了适用于国内主流调速系统的仿真模型和参数实测方法,仿真计算结果与试验数据对比表明该模型能够较好地仿真燃机的实际调频性能,随着燃机数量的增加,采用该模型进行电力系统仿真计算将能够较好地模拟燃机真实的负荷-频率特征,对完善电网仿真计算数据基础、电力系统暂态稳定分析、电网控制策略研究和制定电网安全预警控制措施等都将起到重要的作用。     

华东电网一次调频能力量化评估及运行控制策略

随着新能源发电及区外直流来电占比的增加,电网一次调频能力愈显不足,保障电网频率安全日益重要。文中建立了包含同步发电机、调速器及负荷模型的频率仿真简化模型,并考虑了电网电压波动对负荷的影响,采用频率仿真简化模型对实际及预想故障下电网频率进行了仿真。与中国电科院电力系统仿真软件(BPA)详细模型仿真结果的比较表明,简化模型频率仿真的精度满足要求。应用该模型对华东电网当前及未来的频率安全形势进行了评估,指出2025年华东电网频率安全面临严峻挑战,要提高常规同步发电机的一次调频能力并控制直流来电占比,逐步考虑新能源具备虚拟惯量和一次调频能力,实现新能源机组友好并网,满足未来电网发展需求。     

组合预测模型在电网负荷预测中的应用

应用单项预测模型进行电网负荷预测,已不能适应当前电网管理的要求。分析了应用单项人工神经网络模型进行短期负荷预测的局限性,提出了应用定权系数和变权系数组合预测模型进行短期负荷预测,并作了具体应用研究,证明其改善了应用单项人工神经网络模型对负荷变化的连续波动性体现不够的缺点。通过对广州电网的实际负荷进行仿真预测,得出预测模型和处理策略可以得到更加精确的结果。     

基于RTDS的孤网频率特性仿真

为研究孤网频率特性,以便采取措施保障电网安全稳定运行,针对2008年初桂林地区电网孤网运行的实际情况,利用RTDS搭建了国电永福电厂#2机单机带负荷的孤网仿真模型。通过仿真实验和理论分析,深入研究机组一次调频中调差系数、调频限幅、调频死区、励磁系统AVR各参数的设置以及负荷特性对孤网频率稳定性的影响,仿真结果对于孤网运行具有重要的现实意义。     

发电机中间过热时间常数对电力系统频率动态过程仿真影响

针对电网频率质量造成的电网崩溃事故,讨论了单机带综合负荷系统模型引入蒸汽容积效应环节后,过热环节中发电机中间过热时间常数对系统频率动态仿真的影响。制定了轨迹评价指标,并通过仿真的方法获得发电机中间过热时间常数变化与轨迹评价指标变化的关系。实例验证:引入蒸汽容积效应环节后,发电机中间过热时间常数对于频率仿真曲线回升斜率的校核效果优于调差系数的效果,有利于电力技术人员在电网事故后,对电网频率动态过程进行再现分析。     

互联电网负荷频率的多变量约束预测控制器设计及仿真研究

为使互联电网的频率控制具有更好的负荷适应能力,保证电网运行的经济性、稳定性与可靠性,本文提出了无需依赖频率偏差系数、考虑区域调节容量约束、基于互联电网状态空间模型的多变量预测控制器算法设计方案。通过对2个区域电网频率控制系统的建模和仿真,将该预测算法与常规PI调节算法在单、双区域负荷扰动、随机白噪声扰动等方面对系统频率控制动态性能进行了比较,分析结果表明,该预测控制算法可使系统频率的恢复性能显著提高。     

负荷模型及参数对系统动态过程中频率的影响

在一些独立电网或微网中,故障时系统频率的波动往往较大,此时频率的变化对系统分析的影响已不能被忽略.以海南独立电网为研究对象,应用兼顾负荷频率特性的模型结构来辨识负荷模型参数,并在原负荷模型和实测负荷模型2种情况下,将该电网故障时系统频率的仿真结果与实测频率进行比较,验证了计及负荷频率特性进行参数辨识的合理性.在此基础上,利用摄动法分析了实测负荷模型各参数对系统动态过程中频率的影响程度.最后利用上述分析结论对实测负荷模型的参数范围进行了调整,并利用调整后的参数再次仿真,结果表明了该方法的有效性.     

基于Ziegler-Nichols优化算法的火电机组负荷频率PID控制研究

随着风电和光伏接入电网的规模不断扩大,电网负荷峰谷差逐渐增加,电网的频率控制出现超调量过大、调节速度过慢等一系列问题。本文针对互联电力系统的负荷分配以及频率控制问题,提出考虑发电机组分配系数的互联电力系统负荷频率控制方法。首先,建立单个区域包含多个火电机组的两区域电网自动发电控制（AGC）系统仿真模型,根据各发电机组的煤耗特性建立经济性目标函数,并且获得最优的出力分配系数;然后,基于联络线功率和频率偏差控制（TBC-TBC）的控制模式,采用经Ziegler-Nichols相关算法优化后的PID控制,并对优化后PID控制器的鲁棒性进行分析研究;最后,基于两区域系统仿真模型,在一定的负荷扰动工况下进行仿真验证。仿真结果表明:该分配方法能够有效节省煤耗,本文算法优化后的PID控制器在频率恢复速度方面具有一定的优势,并且鲁棒性良好。     

基于负荷模型云南电网动态稳定与传输极限研究

应用仿真软件BPA分析了负荷模型结构和参数对云南电网动态仿真的影响,对比了不同负荷模型结构和参数下系统的振荡频率和阻尼比,分别采用静态负荷模型和动态负荷模型计算了云南电网主要断面的功率传输极限。研究结果表明:当负荷位于受端时,动态负荷模型比静态负荷模型计算出的线路功率传输极限要高;当负荷位于送端时,则结果相反。在不同负荷模型下云南电网主要断面功率传输极限差距显著,因此,有必要建立云南电网动态负荷实测模型。     

考虑频率特性的感应电动机负荷模型的对比研究

以往主要研究负荷的电压特性,很少研究频率特性。而在小电网或者薄弱电网频率可能有明显变化,所以需要研究电力负荷的频率特性。给出考虑频率特性的五阶电动机负荷模型和新三阶实用电动机负荷模型,提出两种负荷模型的参数辨识方法,通过蚁群算法辨识其中的重点参数。结合仿真算例,分别对比考虑和不考虑频率变化时的五阶电动机负荷模型、新三阶实用电动机负荷模型,还对比了两种负荷模型。根据新疆电网的实际扰动数据,对考虑频率特性的必要性进行了校验,结果表明,考虑频率特性所得参数辨识结果更精确、拟合效果更好,考虑频率特性时五阶电动机负荷模型效果更好。     

基于频率动态特性的电力系统频率失稳概率评估

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,并计算了在多层负荷模型中计及和不计及不确定性两种情况下的频率稳定年度指标。IEEE RTS79系统算例分析表明所提方法能从概率角度全面深入评价电力系统的频率稳定性,可为低频减载配置方案的合理性和机-网的协调性提供一定参考依据。     

计及负荷频率特性的风水电系统频率特性分析

随着新能源占比的升高,在水电资源丰富的云南电网中,依赖传统机组一次调频已不能满足云南异步联网系统频率稳定性的要求。针对大型水电水锤效应引起的功率反调问题,提出了一种计及负荷频率特性的风储联合调频控制策略。首先建立了传统电源(水轮机)、双馈风机、储能系统、综合负荷的频域模型传递函数;然后采用直流潮流法简化电网,得到了负荷扰动下风储节点频率响应解析式。在电力系统仿真程序PSD-BPA中搭建含风储、水机、负荷的四机系统。通过对解析式的理论分析和四机系统的仿真验证,分析了静态负荷模型比例、频率特征参数以及储能占比等因素对系统频率的影响。结果表明,计及负荷频率特性的风储联合调频能有效减小系统频率偏差。     

风-铝联合系统协同频率控制策略研究

对于含有大规模新能源接入的联网型高耗能工业电网,新能源功率波动势必造成联络线功率波动以及额外备用容量费用,不利于工业电网经济运行。为深入挖掘源荷两侧调频资源,基于IEEE标准两区域模型,提出一种考虑风 铝联合的源荷协同频率控制策略。首先,基于自饱和电抗器建立电解铝负荷有功功率消耗与直流电压的耦合关系模型。其次,基于电解铝负荷特性提出一种电解铝参与的电网辅助调频策略。同时考虑风机惯性控制的快速频率响应能力,将电解铝负荷与风电机组调频手段结合,联合参与系统频率调节。最后,仿真验证了所提控制策略能有效抑制孤立电网的频率波动,使电力系统具有更强的抗干扰性和更快的动态响应。     

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。     

计及电动汽车充放电静态频率特性的负荷频率控制

目前对电动汽车参与电力系统调频的研究,主要集中在电动汽车作为分布式电源参与系统调频,而对电动汽车作为可控负荷参与系统调频的研究较少。但是,电动汽车作为分布式电源和可控负荷对其参与系统调频具有同等重要的作用。基于此,文中计及了电动汽车的充放电静态频率特性模型,在电力系统负荷扰动发生时,实现了对电动汽车充放电的协调控制,使其在分布式电源和可控负荷两个角色间合理转换。在此基础上,建立了计及电动汽车充放电的单区域系统负荷频率控制模型,并将该模型扩展为两区域互联系统。在MATLAB/Simulink中建模并进行仿真分析。算例结果表明,电动汽车作为分布式电源和可控负荷参与系统调频,不仅可以使系统频率调整速度更快,有效减小系统频率偏差,而且能减小传统调频机组的备用容量。     

考虑负荷频率特性的可中断负荷切除策略研究

特高压直流规模激增使得大受端电网面临严重的频率问题。为了充分利用可中断负荷,减小低周减载首轮动作可能,降低触发严重事故等级的风险,文中提出了一种可中断负荷就地按频率切除策略及其定值选择方法。在考虑负荷频率特性的基础上,采用单机等值模型进行可中断负荷切除策略研究,选择合理的可中断负荷起切频率定值和切负荷量,方案制定完成后,通过全网模型进行校验。仿真结果表明,所提策略能够在系统发生易引发低周减载的大功率缺额时切除可中断负荷,减小低周减载首轮动作可能,提高电网的频率稳定性。     

互联电网频率响应标准

从电力系统一次调频原理出发,通过采集华东电网事故时的频率数据,详细分析华东电网的频率响应特性,用初始频率、准稳态频率、最大动态频率偏差等参数加以表征,解构了频率变化的不同阶段及其特性,揭示了电网一次调频能力的重要性。指出互联电网必须对发电机组的频率响应作必要的约束和规范,才能保证系统的一次调频能力在事故时完全发挥出来,否则容易导致系统低周减载装置动作,造成不必要的负荷损失,大幅度降低系统的可靠性。并结合电网的频率管理体系,指出了电网频率响应标准的具体发展方向。     

基于电视负荷监测的频率逆调节策略在广东电网中的应用

电力系统的负荷特性会随着全国性的集体行动或重大事件表现出极强的同时性,给调度的频率调控和系统安全造成了极大影响。在总结历次特殊负荷日频率调控经验的基础上,提出了应对系统负荷同时性变化的频率逆调节策略,并在国庆日首次应用了基于电视直播画面监测的负荷预测及频率逆调节方法,成功的进行了频率控制。该策略为调度员预先评估频率调控点、预测电视节目对频率影响时域等方面提供了有效的手段,提高了频率调控能力。通过实际测试数据,进一步对比分析了电视负荷与电网频率波动的关系,估算了广东省总体电视负荷容量与波动幅度,对今后类似负荷日的频率调控策略有重要的指导意义。     

变电站内工频电磁场三维数值仿真研究

高压变电站内外工频电磁环境的评估日益重要。将三维建模软件Solidworks同电磁场分析软件Ansoft相结合,实现了大模型、复杂电磁问题的三维数值分析。根据某110 kV变电站设计图,建立电气设备三维仿真模型,对变电站户外区域离地1.5 m高度处工频电磁场进行了仿真和分析。仿真结果表明,该110 kV变电站内、外工频电磁场数值均在标准限值以内。在工作走廊上,计算值同实测结果变化趋势一致;在电气设备不太密集的区域,工频电场计算值与实测值之间误差低于10%。文中所用方法给变电站电磁环境评估问题提供了一个良好的解决方案。     

含自备电厂的钢铁企业孤网频率稳定控制策略

介绍了钢铁企业供电系统的结构特性,建立了自备电厂火电机组调速系统模型和负荷模型,其中负荷模型分为常规负荷模型和冲击负荷模型。针对孤网运行方式,提出了一种自适应频率稳定控制策略：实时监测系统运行状态和频率,并根据频率范围采取相应的控制措施。通过对自备电厂一次调频参数、二次调频控制等方面的研究,改善了孤网系统应对冲击负荷等小扰动的调节能力;通过实施可靠的就地低频减载（under frequency load shedding,UFLS）控制,可有效应对发生大扰动导致频率严重下降的紧急情况。仿真结果显示,所提出的控制策略能够保证孤网系统频率的稳定性。