【摘要】：近年來,我國電力系統(tǒng)面對能源問題主要有兩方面的措施,一是利用能源豐富地區(qū)的電能支援負荷需求大的地區(qū),例如建設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;二是開發(fā)可再生的清潔新能源,如風電場的建設和集中接入電網。前者使得區(qū)域電網間的功率交流加重,一旦聯(lián)絡線故障將造成送受端電網面臨大功率不平衡問題;后者滿足更高負荷需求的同時卻減少系統(tǒng)慣性,降低系統(tǒng)的調頻能力。在此情況下,電力系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定性較過去受到更大威脅。電力系統(tǒng)頻率特性分析是指研究擾動造成的不平衡功率對系統(tǒng)沖擊下的頻率變化響應,分析動態(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)頻率特性與頻率預測方面開展研究,針對調速器中存在的死區(qū)、限幅非線性環(huán)節(jié),提出基于廣域量測的最低頻率和穩(wěn)態(tài)頻率預測算法;結合頻率計算方法,考慮非線性環(huán)節(jié)對系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的影響,提出兼顧效率和準確性的靜態(tài)安全評估方法。主要研究工作如下:(1)針對在實際電力系統(tǒng)中廣泛存在的死區(qū)環(huán)節(jié),提出計及調速器死區(qū)非線性的電力系統(tǒng)擾動后最低頻率快速計算方法。在只考慮一次調頻的情況下,首先分析擾動后系統(tǒng)的動態(tài)過程,對比計及死區(qū)前后的頻率響應曲線;詳細分析死區(qū)環(huán)節(jié)存在時的調速器各狀態(tài)變量間的關系和變化過程,給出輸入與輸出變化關系的數(shù)學表達式;然后推導調速器的描述函數(shù),通過階躍響應實驗和曲線擬合的方法確定調速器的等值參數(shù),建立考慮死區(qū)非線性的電力系統(tǒng)頻率響應模型;最后在建立的頻率響應模型基礎上,通過開環(huán)假設將調速器的頻率偏差輸入與輸出解耦,結合擾動后頻率動態(tài)特性的正弦假設,推導最低頻率的計算方法。利用IEEE-9標準測試系統(tǒng)和國內某實際系統(tǒng)的仿真結果對比分析算法的有效性和準確度。(2)不考慮動態(tài)過程,基于考慮死區(qū)非線性的頻率響應模型推導含死區(qū)環(huán)節(jié)的調速器控制下的發(fā)電機靜態(tài)功頻特性,提出考慮死區(qū)非線性對穩(wěn)態(tài)頻率影響的有效調差系數(shù);根據潮流迭代算法收斂前最后一步計算的原理,利用廣域量測技術獲得的擾動后瞬間量測量初始化系統(tǒng)狀態(tài)變量,結合有效調差系數(shù)利用代數(shù)方程運算直接計算穩(wěn)態(tài)頻率。所提方法考慮了網絡和負荷信息,并且相比現(xiàn)有方法能夠體現(xiàn)調速器死區(qū)的影響,通過IEEE-9系統(tǒng)和國內某實際系統(tǒng)驗證了算法的有效性,算法對死區(qū)寬度靈敏性較高并且優(yōu)于不考慮死區(qū)的預測算法。(3)分析限幅環(huán)節(jié)限制下的調速器輸入輸出特性,利用飽和特性的數(shù)學描述等效含限幅環(huán)節(jié)的調速器非線性特性,利用描述函數(shù)法建立簡化調速器模型;根據簡化調速器模型參數(shù)和故障前運行狀態(tài),提出一種描述調速器在擾動后受到限幅的容易程度的指標,該指標值越小則表示越容易受到限幅環(huán)節(jié)限制;根據擾動功率與調速器平均調節(jié)裕度的比值確定受限幅的調速器數(shù)量,并按照指標大小選定該數(shù)量的調速器利用考慮限幅環(huán)節(jié)的簡化模型等值,其余調速器用一般簡化模型等值,應用推導的最低頻率計算方法實現(xiàn)計及限幅環(huán)節(jié)的最低頻率預測。與測試系統(tǒng)的時域仿真結果對比驗證了所提算法的有效性,同時表明基于指標的預選方案提高了預測精度。(4)建立考慮死區(qū)和限幅非線性環(huán)節(jié)的動態(tài)潮流模型,計算功率擾動后電力系統(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;在該模型基礎上提出針對大規(guī)模電網的靜態(tài)安全評估方法,利用動態(tài)潮流計算的快速性和對故障后穩(wěn)態(tài)模擬的精確性,在減少計算成本的同時得到準確的安全裕度,通過對低裕度故障的時域仿真為控制措施提供詳細信息。動態(tài)潮流模型的有效性經過與時域仿真的對比得到驗證,最后將提出的方法應用于南方電網的靜態(tài)安全評估,達到了兼顧效率和準確性的目的。
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TM761

【參考文獻】

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1 張芳;郭燦燦;李傳棟;;在線滾動的單步電壓控制優(yōu)化模型[J];電網技術;2016年12期

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3 李梅航;劉喜梅;陳朋;;適用于多端柔性直流輸電系統(tǒng)的快速電壓裕度控制策略[J];電網技術;2016年10期

4 李銘;安軍;穆鋼;劉柏林;邵帥;徐興偉;岳涵;;基于實測軌跡的頻率動態(tài)時空分布特性研究[J];電網技術;2014年10期

5 劉克天;王曉茹;薄其濱;;基于廣域量測的電力系統(tǒng)擾動后最低頻率預測[J];中國電機工程學報;2014年13期

6 劉凱;劉克天;王曉茹;范成圍;;基于FNET實測數(shù)據分析川渝電網頻率動態(tài)特性[J];電力系統(tǒng)保護與控制;2014年03期

7 劉克天;王曉茹;;基于廣域量測數(shù)據的電力系統(tǒng)動態(tài)頻率分析方法[J];電網技術;2013年08期

8 陳剛;李鵬;門錕;梅勇;王德付;鄧秋荃;趙勇;江軼;;靜態(tài)電壓穩(wěn)定分析在南方電網應用研究[J];南方電網技術;2013年02期

9 李常剛;張恒旭;劉玉田;孫華東;湯涌;;考慮機組低頻保護的電力系統(tǒng)暫態(tài)頻率穩(wěn)定評估[J];電工技術學報;2013年02期

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本文編號：2774666