【摘要】：近年來(lái),我國(guó)電力系統(tǒng)面對(duì)能源問(wèn)題主要有兩方面的措施,一是利用能源豐富地區(qū)的電能支援負(fù)荷需求大的地區(qū),例如建設(shè)大功率的高壓直流線路將西部地區(qū)富余的電能輸送到東部沿海城市;二是開(kāi)發(fā)可再生的清潔新能源,如風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)和集中接入電網(wǎng)。前者使得區(qū)域電網(wǎng)間的功率交流加重,一旦聯(lián)絡(luò)線故障將造成送受端電網(wǎng)面臨大功率不平衡問(wèn)題;后者滿(mǎn)足更高負(fù)荷需求的同時(shí)卻減少系統(tǒng)慣性,降低系統(tǒng)的調(diào)頻能力。在此情況下,電力系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定性較過(guò)去受到更大威脅。電力系統(tǒng)頻率特性分析是指研究擾動(dòng)造成的不平衡功率對(duì)系統(tǒng)沖擊下的頻率變化響應(yīng),分析動(dòng)態(tài)頻率特征特別是頻率變化的極值和穩(wěn)態(tài)值。論文在電力系統(tǒng)頻率特性與頻率預(yù)測(cè)方面開(kāi)展研究,針對(duì)調(diào)速器中存在的死區(qū)、限幅非線性環(huán)節(jié),提出基于廣域量測(cè)的最低頻率和穩(wěn)態(tài)頻率預(yù)測(cè)算法;結(jié)合頻率計(jì)算方法,考慮非線性環(huán)節(jié)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的影響,提出兼顧效率和準(zhǔn)確性的靜態(tài)安全評(píng)估方法。主要研究工作如下:(1)針對(duì)在實(shí)際電力系統(tǒng)中廣泛存在的死區(qū)環(huán)節(jié),提出計(jì)及調(diào)速器死區(qū)非線性的電力系統(tǒng)擾動(dòng)后最低頻率快速計(jì)算方法。在只考慮一次調(diào)頻的情況下,首先分析擾動(dòng)后系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程,對(duì)比計(jì)及死區(qū)前后的頻率響應(yīng)曲線;詳細(xì)分析死區(qū)環(huán)節(jié)存在時(shí)的調(diào)速器各狀態(tài)變量間的關(guān)系和變化過(guò)程,給出輸入與輸出變化關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式;然后推導(dǎo)調(diào)速器的描述函數(shù),通過(guò)階躍響應(yīng)實(shí)驗(yàn)和曲線擬合的方法確定調(diào)速器的等值參數(shù),建立考慮死區(qū)非線性的電力系統(tǒng)頻率響應(yīng)模型;最后在建立的頻率響應(yīng)模型基礎(chǔ)上,通過(guò)開(kāi)環(huán)假設(shè)將調(diào)速器的頻率偏差輸入與輸出解耦,結(jié)合擾動(dòng)后頻率動(dòng)態(tài)特性的正弦假設(shè),推導(dǎo)最低頻率的計(jì)算方法。利用IEEE-9標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試系統(tǒng)和國(guó)內(nèi)某實(shí)際系統(tǒng)的仿真結(jié)果對(duì)比分析算法的有效性和準(zhǔn)確度。(2)不考慮動(dòng)態(tài)過(guò)程,基于考慮死區(qū)非線性的頻率響應(yīng)模型推導(dǎo)含死區(qū)環(huán)節(jié)的調(diào)速器控制下的發(fā)電機(jī)靜態(tài)功頻特性,提出考慮死區(qū)非線性對(duì)穩(wěn)態(tài)頻率影響的有效調(diào)差系數(shù);根據(jù)潮流迭代算法收斂前最后一步計(jì)算的原理,利用廣域量測(cè)技術(shù)獲得的擾動(dòng)后瞬間量測(cè)量初始化系統(tǒng)狀態(tài)變量,結(jié)合有效調(diào)差系數(shù)利用代數(shù)方程運(yùn)算直接計(jì)算穩(wěn)態(tài)頻率。所提方法考慮了網(wǎng)絡(luò)和負(fù)荷信息,并且相比現(xiàn)有方法能夠體現(xiàn)調(diào)速器死區(qū)的影響,通過(guò)IEEE-9系統(tǒng)和國(guó)內(nèi)某實(shí)際系統(tǒng)驗(yàn)證了算法的有效性,算法對(duì)死區(qū)寬度靈敏性較高并且優(yōu)于不考慮死區(qū)的預(yù)測(cè)算法。(3)分析限幅環(huán)節(jié)限制下的調(diào)速器輸入輸出特性,利用飽和特性的數(shù)學(xué)描述等效含限幅環(huán)節(jié)的調(diào)速器非線性特性,利用描述函數(shù)法建立簡(jiǎn)化調(diào)速器模型;根據(jù)簡(jiǎn)化調(diào)速器模型參數(shù)和故障前運(yùn)行狀態(tài),提出一種描述調(diào)速器在擾動(dòng)后受到限幅的容易程度的指標(biāo),該指標(biāo)值越小則表示越容易受到限幅環(huán)節(jié)限制;根據(jù)擾動(dòng)功率與調(diào)速器平均調(diào)節(jié)裕度的比值確定受限幅的調(diào)速器數(shù)量,并按照指標(biāo)大小選定該數(shù)量的調(diào)速器利用考慮限幅環(huán)節(jié)的簡(jiǎn)化模型等值,其余調(diào)速器用一般簡(jiǎn)化模型等值,應(yīng)用推導(dǎo)的最低頻率計(jì)算方法實(shí)現(xiàn)計(jì)及限幅環(huán)節(jié)的最低頻率預(yù)測(cè)。與測(cè)試系統(tǒng)的時(shí)域仿真結(jié)果對(duì)比驗(yàn)證了所提算法的有效性,同時(shí)表明基于指標(biāo)的預(yù)選方案提高了預(yù)測(cè)精度。(4)建立考慮死區(qū)和限幅非線性環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)潮流模型,計(jì)算功率擾動(dòng)后電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)功率分布以及電壓、電流、相角等參數(shù)的穩(wěn)態(tài)值;在該模型基礎(chǔ)上提出針對(duì)大規(guī)模電網(wǎng)的靜態(tài)安全評(píng)估方法,利用動(dòng)態(tài)潮流計(jì)算的快速性和對(duì)故障后穩(wěn)態(tài)模擬的精確性,在減少計(jì)算成本的同時(shí)得到準(zhǔn)確的安全裕度,通過(guò)對(duì)低裕度故障的時(shí)域仿真為控制措施提供詳細(xì)信息。動(dòng)態(tài)潮流模型的有效性經(jīng)過(guò)與時(shí)域仿真的對(duì)比得到驗(yàn)證,最后將提出的方法應(yīng)用于南方電網(wǎng)的靜態(tài)安全評(píng)估,達(dá)到了兼顧效率和準(zhǔn)確性的目的。
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TM761

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2774666