【摘要】：電力系統(tǒng)頻率是表征電能質(zhì)量和電網(wǎng)安全穩(wěn)定狀態(tài)的一項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo),反映的是有功發(fā)電與負(fù)荷的平衡情況。低頻減載是系統(tǒng)發(fā)生有功功率缺額后保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的最后一道防線,需要在系統(tǒng)面臨頻率崩潰威脅時(shí),及時(shí)切除部分負(fù)荷,阻斷頻率的下降過程,并在短時(shí)間內(nèi)可靠地恢復(fù)系統(tǒng)頻率。近年來,隨著大規(guī)模新能源發(fā)電的接入并網(wǎng),大量的常規(guī)能源被替代,系統(tǒng)的頻率調(diào)節(jié)能力下降。而大規(guī)模高壓直流輸電工程的建設(shè)運(yùn)行,致使系統(tǒng)遭受嚴(yán)重功率不平衡沖擊的威脅仍然存在。因此,研究具有更高適應(yīng)性、可靠性的低頻減載方案具有重要意義。隨著智能電網(wǎng)的日益發(fā)展,以溫控負(fù)荷、電動(dòng)汽車儲(chǔ)能為代表的可控負(fù)荷參與頻率調(diào)節(jié)的條件不斷成熟,低頻減載過程中,負(fù)荷的連續(xù)可控切除成為可能。基于此,本文通過對(duì)現(xiàn)有的低頻減載方案進(jìn)行研究,提出了與頻率偏移成比例的連續(xù)低頻減載控制策略,設(shè)計(jì)了切負(fù)荷系數(shù)KLS的整定算法,并在此基礎(chǔ)上,在多機(jī)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了由可控負(fù)荷參與的連續(xù)低頻減載方案。該方案能夠在保護(hù)范圍內(nèi),不受系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響,短時(shí)間內(nèi)將系統(tǒng)頻率恢復(fù)到額定值附近。具體的研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下:(1)針對(duì)傳統(tǒng)低頻減載負(fù)荷切除不連續(xù)的問題,提出由可控負(fù)荷參與的、與頻率偏移成比例的連續(xù)低頻減載策略。在傳統(tǒng)方案中,負(fù)荷切除的不連續(xù)性是導(dǎo)致出現(xiàn)過切、欠切現(xiàn)象的主要原因。為了解決這一問題,在連續(xù)可控負(fù)荷參與低頻減載的條件下,提出了與偏移成比例的連續(xù)低頻減載策略。通過建立單機(jī)連續(xù)切負(fù)荷模型,發(fā)現(xiàn)該策略具有不過切,切負(fù)荷總量隨擾動(dòng)大小和KLS的增大而增大的特性。通過研究門檻值、時(shí)間延遲以及旋轉(zhuǎn)備用容量限制對(duì)低頻減載控制性能的影響,以控制策略為基礎(chǔ),在單機(jī)系統(tǒng)中建立了完整的連續(xù)低頻減載模型。(2)為了在保證頻率恢復(fù)效果的同時(shí)縮小停電范圍,提出了切負(fù)荷系數(shù)KLS的優(yōu)化整定算法,并在多機(jī)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了連續(xù)低頻減載控制。根據(jù)方案的頻率控制特性,以滿足低頻減載設(shè)計(jì)要求為優(yōu)化條件,切負(fù)荷量最小為目標(biāo)建立了KLS優(yōu)化整定模型。通過對(duì)優(yōu)化過程進(jìn)行計(jì)算分析,得出了模型優(yōu)化結(jié)果等于旋轉(zhuǎn)備用為0的情況下發(fā)生最大擾動(dòng)時(shí),恰好滿足約束條件的臨界KLS取值的結(jié)論,并以此簡(jiǎn)化了整定算法。通過對(duì)多機(jī)系統(tǒng)的頻率時(shí)空分布特性進(jìn)行分析,提出了在多機(jī)系統(tǒng)中連續(xù)低頻減載方案的具體實(shí)現(xiàn)方法。(3)利用仿真分析驗(yàn)證方案的適應(yīng)性能,并通過離散化切除和附加輪分輪次切除兩種改進(jìn)措施,使方案能夠在不同的系統(tǒng)中得到應(yīng)用。以IEEE39節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)模型為算例,利用電力系統(tǒng)仿真軟件對(duì)方案進(jìn)行了大量的仿真分析,結(jié)果表明,方案具有極強(qiáng)的適應(yīng)性,能夠在各種可能的情況下可靠地恢復(fù)系統(tǒng)頻率。進(jìn)而,針對(duì)不同系統(tǒng)的控制需求,提出了方案的兩種改進(jìn)措施,分別使方案能夠應(yīng)用于可控負(fù)荷占比較低的系統(tǒng)以及對(duì)穩(wěn)態(tài)頻率恢復(fù)值要求較低的系統(tǒng)。
【圖文】：

頻率門檻值（Ｈｚ）邋４９．２５邋４９．００邋４８．７５邋４８．５０邋４８．２５邋４８．００邋４７．７５逡逑負(fù)荷切除量邐４％邐５％邋６％邋６％邐６％邋６％邋６％逡逑圖２－２是當(dāng)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用為５％時(shí)，選取的幾個(gè)有代表性的頻率響應(yīng)曲線。逡逑當(dāng)擾動(dòng)大小為１０％時(shí)，僅有一輪低頻減載動(dòng)作，切除了邋４％的負(fù)荷，穩(wěn)態(tài)頻率恢逡逑復(fù)到４９．４９Ｈｚ；當(dāng)擾動(dòng)大小為１５％時(shí)，有兩輪低頻減載動(dòng)作，切除了邋９％的負(fù)荷，逡逑穩(wěn)態(tài)頻率恢復(fù)到４９．４９Ｈｚ；當(dāng)擾動(dòng)大小為２２％時(shí)，有三輪低頻減載動(dòng)作，切除了逡逑１５％的負(fù)荷，穩(wěn)態(tài)頻率恢復(fù)到４８．９９Ｈｚ；當(dāng)擾動(dòng)大小為２５％時(shí)，有四輪低頻減載逡逑動(dòng)作，切除２１％的負(fù)荷，頻率恢復(fù)到４９．９Ｈｚ。顯然，只有最后一種情況滿足低逡逑頻減載的控制要求，其余三種情況都出現(xiàn)了不同程度的欠切，其中當(dāng)擾動(dòng)大小為逡逑２２％時(shí)，切負(fù)荷量和擾動(dòng)量的差值較大，頻率懸停在４９Ｈｚ以下，系統(tǒng)不能穩(wěn)定逡逑運(yùn)行。這種欠切現(xiàn)象就是負(fù)荷切除的不連續(xù)造成的。逡逑１２逡逑

２．１．２連續(xù)低頻減載策略逡逑顯然，方案的輪次數(shù)越多、輪次之間的啟動(dòng)頻率差值越小，各輪次對(duì)應(yīng)的切逡逑負(fù)荷量越少，上述問題帶來的影響就越小。如圖２－１中的虛線所示，若相同的總逡逑切負(fù)荷量被分配到１５個(gè)輪次，那么減載過程中的離散性自然降低。進(jìn)一步，如逡逑果輪次無限增多，那么，切負(fù)荷量與啟動(dòng)值之間可以近似描述成一個(gè)如式（２－１）逡逑所示的比例關(guān)系。逡逑ＰｌＳ邋－邋￣ＫＬＳ＾ｆ邐（２－１）逡逑其中，Ｐｗ為切負(fù)荷量，，心ｓ為連續(xù)低頻減載切負(fù)荷系數(shù)，Ａ／為暫態(tài)頻率相對(duì)于逡逑額定值的偏移量。逡逑然而，受輪次啟動(dòng)偏差值的限制，傳統(tǒng)低頻減載方案的輪次數(shù)不能無限增加。逡逑因此，需要設(shè)計(jì)一種新型的方案來實(shí)現(xiàn)負(fù)荷連續(xù)切除的目標(biāo)，該方案的切負(fù)荷量逡逑與頻率偏移成正比。目前，系統(tǒng)中出現(xiàn)了越來越多的可控負(fù)載，例如儲(chǔ)能電池、逡逑電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)、智能家電等。這些負(fù)荷通過控制，既能夠滿足負(fù)荷連續(xù)切除逡逑的需求
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM712

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2634565