基于设备模型辨识的新能源电力系统共模频率特征量化

实际电力系统存在部分设备模型不准确与“黑箱化”的问题,使得现有频率特征量化研究的应用场景受限。为此,提出一种利用测量数据辨识设备模型并将其简化为统一结构模型以量化最低点等系统频率特征的方法。采用输出误差模型描述待辨识设备,基于测量所得设备并网接口功率、频率数据,结合辅助变量法以及高斯-牛顿法估计模型参数。进一步地,结合系统实际工况将已辨识得到的发电设备模型简化为微分-比例-一阶滞后3个环节组成的统一结构以简化频率响应分析,进而量化频率平均变化率及频率最低点等频率特征。最后,通过仿真验证了基于设备模型辨识的新能源电力系统共模频率特征量化方法的有效性。     

预测新能源接入电网受扰后频率最低点的通用ASF模型

电网受扰后频率最低点预测对新型电力系统的频率安全评估非常重要,而目前已有频率动态分析模型较难快速、准确、灵活地预测电网受扰后频率最低点,其中同步发电机调速系统的低阶通用建模以及新能源接入的影响建模是主要挑战。首先提出了充分考虑频率响应特性的发电机调速系统低阶通用模型,结合新能源场站的通用频率响应模型,建立了新能源接入电网的通用平均系统频率(generic average system frequency,G-ASF)模型,在保证准确度的同时有效降低了模型阶数。然后,基于G-ASF模型直接预测电网在给定功率损失下的频率最低点。最后,在IEEE 3机9节点系统以及含新能源的IEEE 10机39节点系统中进行了仿真,结果表明提出的模型和方法在不同扰动或不同系统结构下均能准确预测频率最低点,且能够用于快速计算频率安全约束下的新能源渗透率极限值,验证了模型的准确性和通用性。     

基于深度残差收缩网络的电力系统暂态频率安全集成评估

在我国能源结构加速转型、力争实现“双碳”目标的背景下,传统电力系统也将迎来结构性的转变。其中由于可再生能源的随机性、不确定性和低惯量等特性,大规模新能源并网带来的一系列影响使得电力系统的频率安全问题日益突出。而传统的时域仿真方法在进行评估时有运算量大、计算时间长等缺点,故难以实现实际电力系统灵活多变的运行方式和大量量测数据下的快速评估。为实现对系统频率安全的快速评估,提出一种基于深度残差收缩网络(deep residual shrinkage network,DRSN)的电力系统暂态频率安全集成评估方法。深度残差收缩网络在深度残差网络的基础上引入注意力机制,能够增强有用信息并抑制冗余信息。在此基础上,将样本按最大频率变化率进行划分,并分别采用DRSN网络进行训练构建集成模型。通过引入风电的新英格兰39节点和118节点系统上的仿真结果,表明所用方法与传统深度学习方法相比精度更高,并有着优异的泛化性、鲁棒性和适用性。     

考虑动态频率约束的电力系统最小惯量评估

新能源高占比系统带来的低惯量问题已严重影响大扰动下系统频率稳定性,频率各项指标愈发接近安全域边界。为量化系统频率响应能力,明晰系统运行边界,该文在分析系统惯量需求必要性基础上,提出考虑频率变化率(rateof change of frequency,RoCoF)及频率最低点约束的系统最小惯量需求评估方法。在RoCoF约束方面,将静态负荷电压特性引入评估模型,并根据扰动瞬间功率分配机理对大电网动态频率空间分布特征进行量化;在频率最低点约束方面,通过建立含多类型调频资源的系统频率响应模型进行最小惯量评估。根据所提方法,给出考虑我国电网运行特性及稳定性要求的送、受端系统最小惯量评估方法。根据不同频率约束下的惯量不足,给出可行应对措施,并分析各项措施与最小惯量关系,包括直接增大系统惯量、电力电子电源快速调频、降低扰动功率和放宽频率约束等。最后,采用改动的WSCC 3机9节点系统和大电网系统,验证方法有效性和准确性,为保障系统稳定运行及运行方式安排提供理论支撑。     

基于转子动能的双馈风机频率支撑优化方法

“双碳”背景下,新能源发电量占比逐年提高,电力系统低惯量、弱阻尼特征显现,双馈风机DFIG(doublyfed induction generator)如何在经济高效运行的同时参与频率支撑,是目前电力系统所面临的主要挑战之一。在双馈风机综合惯量阻尼控制策略的基础上,分析系统的频率动态特性,提出基于风机转子动能的频率支撑策略参数优化设计方法,求解考虑二次频率跌落下满足最小频率偏差的惯量阻尼最优控制系数,最大程度抬升频率最低点,防范系统低频减载等安全稳定措施不必要动作。最后,通过仿真验证了所提基于转子动能的DFIG频率支撑优化方法的正确性和有效性。     

考虑频率二次跌落的系统频率特征评估及风电调频参数整定

风电机组可释放转子动能为系统提供有功支撑,但转速恢复时可能引起频率二次跌落,不利于系统频率稳定.目前,综合考虑系统频率一次跌落与二次跌落过程中的频率特征对风电调频参数进行整定的研究较少.为此,首先提出统一结构模型以近似表征同步机、风电机组等各种发电设备的功率响应.基于此,解析系统频率轨迹并量化评估频率平均变化率和一次、...     

电力系统频率模式特征辨识及仿真分析

基于云南电网工程实践,建立含直流外送的4机2区系统模型,通过特征值计算和时域仿真校验,分析了调速器模型、直流模型和运行方式对频率模式的影响,以及模态分析法应用在频率模式分析中的关键问题。进一步,对比分析了频率模式和功角模式的频域、时域特征,频率模式由调速器和原动机主导,表现为频率的同调变化;功角模式由PSS和励磁系统主导,表现为功角的相对摇摆;若系统同时存在负阻尼的频率模式与功角模式,时域上会表现为频率和功角拍频振荡现象。最后,应用模态分析法辨识了大电网中的不同振荡模式,指导了相关机组的参数调整,为揭示大电网振荡机理和制定抑制措施提供了技术支持。     

考虑频率稳定约束的新能源电力系统临界惯量计算方法

针对新能源并网的弱惯量、零惯量特征对电力系统频率稳定的影响,提出一种计及频率稳定约束的新能源电力系统临界惯量的估算方法。首先,建立系统频率动态响应数学模型,求解惯量中心频率时域表达式。然后,基于频率响应模型求解并分析系统惯量与相关频率稳定性指标的关系,进而计及频率变化率和频率最大偏差约束估算系统临界惯量理论值和计算值。最后,基于临界惯量提出一项电力系统频率稳定性指标,来评估功率扰动后的电力系统频率稳定性,并结合电力系统实际运行惯量得出新能源虚拟惯量参考值。在DIgSILENT PowerFactory中以改进的IEEE 10机39节点新英格兰系统和某区域电网仿真算例对所提计算方法进行仿真验证。     

华中电力系统频率静态特性分析

电力系统频率静态特性常以系统频率静特性系数K表示，它反映了在计及发电机和负荷调节效应前提下，负荷的变化所引起的频率偏移，作为安排系统频率发生较大偏差时措施的依据和设计事故频率控制系统的参数，K值是调度部门应掌握的重要数据，但是较长时间以来，华中电力系统缺乏对系统频率静特性系数较系统的分析总结，在应用中K值的选取随意性较大，根据华大电力系统在2001－2002年发生较大频率偏差时（含华中川渝联网调试期间）的运行日志求出华中电力系统的K值，并对其进行了分析归纳，得出的结论可用于调度部门的生产运行中。     

高渗透率条件下考虑功率协调性的可再生能源调频方式

随着可再生能源发电的占比不断提高,现代电力系统存在转动惯量不断降低,频率特性以及功率传输不稳定的现象。文章分析了可再生能源接入对传统电网频率、功率的动稳态特性影响,明确了可再生能源需要参与系统调频。同时考虑到传统机组与可再生能源出力的协调性,以及系统频率特性的性能,分析了3种可再生能源参与系统调频的方式,对比了在负荷阶跃下对频率以及功率特性的影响,提出了传统机组与可再生能源出力协调性调频方案。基于RTDS的硬件仿真实验表明,所提调频方案保证了系统频率响应的动稳态特性,并且解决了同步发电机与可再生能源功率相互协调的问题。     

高比例可再生能源电力系统的快速频率响应市场发展与建议

随着非同步电源渗透率增加,电网的惯性逐步降低,扰动后电网的频率变化率变大,频率调控面临着巨大挑战.近年来,快速频率响应(FFR)的概念已被提出,并应用于一次调频之前,为一次调频响应争取时间,使低惯性系统在一次调频响应前不至于到达系统低频减载的频率阈值.文中从典型FFR资源、辅助服务产品设计、市场交易和应用实例等几方面总...     

互联电网中区域调频责任及其分配方式

鉴于目前互联电网不能保证公平分配区域一、二次调频责任,提出一种更加合理的区域调频责任分配方式。该方式结合国内频率偏差系数设定方法,以保证频率质量和公平分配区域调频责任为目标,通过合理确定系统总的频率偏差系数及公平分配各区的频率偏差系数,实现自上而下地对各控制区安排一个更加合理和理想的二次调频特性。同时,为规范和改善区域一次调频能力,要求各区一次调频能力应达到该区被指定的二次调频责任,进而实现区域一、二次调频责任的公平分配。由此频率偏差系数被赋予了一个新功能:通过合理整定各区频率偏差系数,使得频率偏差系数不仅能够规范和约束区域的二次调频特性,同时可成为引导和改善区域一次调频能力达到目标要求的指挥棒。     

高渗透率可再生能源接入系统中储能应用综述

具有间歇性和波动性的可再生能源大规模接入系统给电网电能质量、安全稳定等方面带来不利影响,储能技术为高渗透率可再生能源接入系统提供了解决方案。在梳理现有储能装置类型及其典型应用的基础上,给出了储能从电能存储环节到电能变换环节的基本模型、从单点控制到多点协调控制的控制策略,分析了储能在高渗透率可再生能源接入系统中平抑功率波动、参与峰荷管理、提升传输能力、改善电能质量、参与系统调频、增强系统运行安全性等方面的应用场景,并从装置开发、优化规划、运行控制和运营模式等方面探讨了储能大规模应用的发展趋势,分析了其对能源互联网发展的推动作用。     

华北-华中-华东特高压联网大区模式下低频振荡模式的频率特性

以"三华"联网工程为背景,研究了"三华"互联电网低频振荡模式的频率特性。首先以实际网络特性为基础,建立了"三华"联网等值系统模型,并使用实际电网试验数据验证了等值系统的有效性和精度。基于"三华"联网等值系统,使用理论分析与数值仿真相结合的方法研究了"三华"电网主导振荡模式的频率特性及影响因素。研究结果表明:系统规模及联网区域的不断发展是导致主导模式振荡频率下降的根本原因。励磁绕组、发电机励磁系统、电力系统稳定器是使主导模式振荡频率进一步下降的重要因素。     

电力系统自然频率特性系数区间预测方法

电力系统自然频率特性系数β是整定区域互联电网自动发电控制(automatic generation control,AGC)策略中频率偏差系数B的重要依据.理想情况下,系数B的整定原则是使其恰好等于β系数,从而使系统AGC调节量能准确跟踪系统功率偏差.然而,电力系统β系数具有非线性与时变性,现有B系数整定方法难以有效追...     

大功率高压高频变压器模式和损耗分析

介绍了大功率、高压、高频变压器的特性及设计特点,并对其设计模式及损耗特性进行了分析。     

基于分形理论的电力系统高频暂态波形特征识别

电力系统中的参数波形与电力系统的运行状态紧密相关,它反映和预示电力系统可能发生的某种状态或故障。利用混沌与分形理论,对电力系统的参数波形进行综合分析,提取状态特征值,建立标准特征参数库,对电力系统的运行性能进行综合分析与评判。针对电力系统波形特征,提出了一种新识别算法——分形维数和均值密度法,能有效地识别不同类型的高频暂态特征波形,分析结果可用于电力系统状态监测及故障诊断。     

谐振接地系统单相接地故障频谱特征分析

基于谐振接地系统单相接地故障暂态等值电路,从理论上详细分析了故障电阻变化时系统暂态特性的变化情况,得出在故障电阻较小时系统处于欠阻尼状态,随着故障电阻的增大,系统进入过阻尼状态,最后又过渡到另一种等值电路下的欠阻尼状态。建立了含电缆线路的谐振接地系统模型,仿真分析了电缆线路的引入,以及故障初相角、故障距离、故障电阻变化时,暂态零序电流及其频谱特征的变化规律。仿真结果表明:电缆线路的引入将使暂态电流频谱主成分向低频段移动;故障电阻的大小对含电缆线路的谐振接地系统单相接地故障暂态电流频谱特征影响很大。