PDF《大功率缺失下主动频率响应控制初探》

无论是大扰动还是 小扰动, 现有频率响应控制模式均为控制结构较为 简单的依据本地频差的分散自主控制, 能够实现任 意功率缺失规模的比例反馈控制.互联电网分布地 域辽阔导致动态频率响应时空分布特征显著, 这也 天然地造成分散在广域电网中各个发电机组的频率 响应不能同步启动;

系统的频率响应能力是所有发 电机组与负荷频率响应能力的综合, 各发电机组间 频率响应不同步会降低频率响应整体作用效果.

2 2 第4 2卷第8期2018年4月2 5日Vol.42N o . 8A p r .

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0 h t t p : / / ww w. a e p s G i n f o . c o m 大扰动下最受关注的是频率波动的最低点, 因 其决定低频减载的启动与否.从扰动发生到频率下 降至最低点时间短暂, 一般以秒计.频率响应的作 用是在系统经受大功率扰动下的频率快速下降时段 迅速补充功率缺失, 对频率下降实施有效拦截, 在避 免低频减载启动的同时, 为后续缓慢调节手段的投 入赢得时间.由于扰动后频率快速下降时间短暂, 在此期间若能提高频率响应的执行速度, 即使提升 作用有限, 也可能会有效改善频率波动暂态过程, 从 而避免低频减载的发生, 有利于保证系统频率稳定, 维护系统运行安全. 针对此, 本文开展大扰动下频率响应控制研究, 提出一种主动频率响应控制框架, 通过多种类型频 率控制手段的集中控制与协调, 以充分利用其控制 效能, 有效提升系统整体频率响应控制能力, 从而改 善大扰动下的系统频率稳定紧张局面.

1 问题缘起 现有电力系统频率响应主要由加装了调速器的 发电机组实现, 控制依据是本地频率偏差, 为反馈校 正控制, 且属于分散控制范畴[

1 4] .由于该控制方式 是在频率出现偏差后才开始实施, 故本文称其为 被 动频率响应 .在该控制方式下, 当系统发生大功率 缺失故障后, 所产生的功率缺额按电气距离被分配 到各发电机组.靠近故障点的发电机由于分配数量 较大, 转速下降较为明显, 频率跌落较快, 而远离故 障点的机组频率下降则较为缓慢, 这就导致电网中 各点频率变化不一致, 使得系统各节点的频率呈现 出较为明显的时空分布特征[

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1 7] . 因此, 在现有被动频率响应控制策略下, 系统内 所有机组的频率响应不仅启动时刻不一样, 而且所 依据的频差亦不相同.靠近故障点处机组的频率响 应能力发挥较为充分, 而其他位置的发电机组未发 挥或只发挥出部分频率响应能力. 系统的频率响应能力是所有发电机组与负荷频 率响应能力的综合.若能采取措施使得系统内所有 机组同步且快速响应, 则可有效发挥系统内机组的 频率响应能力, 提升故障后频率最低点, 提高频率稳 定性, 从而避免低频减载和解列事故的发生, 保证系 统运行的安全与稳定.

2 策略内涵 2.

1 主动频率响应 被动频率响应均是基于本地频差的分散控制, 当系统规模大造成频率时空分布特性较为显著时, 该策略的实施效果具有一定的局限性. 随着电网通信技术的发展, 基于同步相量测量 单元( PMU) 的广域测量系统( WAM S) , 不仅能提 供高密度精准频率采样数据, 还能实现频差信号的 远距离实时传播, 这些均为发电机组频率响应实现 由分散控制到集中控制的转变提供了技术基础. 集中控制下, 距扰动点较远机组能够依据扰动 点参量动作, 实现所有机组频率响应的同步控制, 以 快速且充分地发挥整个系统的频率响应潜力, 从而 更好地保证系统运行安全与稳定. 在这种控制方式下, 由于频率响应是依据扰动 处信息, 按照制定好的控制参数进行主动控制, 故将 这种频率响应方式称为 主动频率响应 , 这种方式 下的控制策略称为 主动频率响应控制策略 . 2.