动态自然频率特性和ACE时间序列的解析

摘要

在互联电网运行中，需要控制性能评价标准，用以评价和规范各控制区域的行为，使其既能满足系统的可靠性要求，又能公平地分享电网互联所带来的益处。目前，国内外普遍采用比较区域控制偏差(ACE)与频率偏差相关性为原理设计的第二代标准，该标准可实现一、二次频率调节性能的混合评价，在互联电网评价中发挥了良好的作用。
　　在我国，二次频率调节是有偿服务，而一次频率调节是发电机组的必备服务不予补偿;由于二代标准对一次调节能力评价与考核的薄弱，且一次调节的实施成本高于二次调节，就使得被评价对象不愿提供一次调节服务而将其功能闭锁，从而造成系统一次调节性能下降，对电网频率安全造成极大威胁。因此，十分有必要研制出可单独评价一次调节性能的标准。
　　本文从频率调节的基本原理出发，深入分析了一次调节的动态发展过程，首次提出了动态频率特性系数的概念，指出现有被广泛使用的自然频率特性系数为静态参数，其就是动态频率特性系数的稳态值，无法全面反映一次调节的动态过程。通过对动态频率特性系数的相关时域特性的分析，指出动态频率特性系数时间序列可综合反映所在控制区域的一次调节性能。
　　鉴于控制区域的动态频率特性系数时间序列难以获取，本文通过理论分析，考察了互联电网运行分析中被广泛使用的物理量ACE的动态特性，明确了频率特性系数的动态变化是产生ACE动态变化的根本原因，即ACE时间序列的性状与一次调节的动态响应过程相对应。因此，利用静态频率特性系数计算出的静态ACE，由于忽略了频率一次响应的动态过程，故利用静态ACE无法评价控制区域的一次调节性能;而ACE时间序列由于包含了一次调节动态过程的信息，可以作为独立评价控制区域一次调节性能的依据。而WAMS系统又可为获取动态ACE运行数据提供技术保障，使得利用ACE时间序列单独评价一次调节成为可能。相关数字仿真实验验证了上述理论分析的正确性。
　　本研究所提出的基于动态频率特性的ACE时间序列分析方法，可以为构造新一代的可单独评价控制区域一次调节性能的标准提供理论基础和设计思路。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 电力系统频率调整

1．2 电力系统频率控制性能评价

1．3 一次调频的关键问题

1．4 本文的主要工作

2 电力系统频率调节

2．1 电力系统负荷变化和频率波动

2．1．1 电力系统频率变化原因

2．1．2 电力系统负荷变化规律

2．2 电力系统一次调频

2．2．1 负荷的功率频率特性

2．2．2 发电机组的功率频率特性

2．2．3 电力系统一次调频

2．2．4 自然频率特性系数β

2．3 电力系统二次调频

2．3．1 二次调频原理

2．3．2 区域控制偏差

2．3．3 频率偏差系数

2．3．4 互联电网控制方式

2．4 本章小结

3 动态自然频率特性解析

3．1 电力系统一次调频动态特性

3．2 自然频率特性的分析

3．2．1 静态自然频率特性的分析

3．2．2 动态自然频率特性的提出

3．3 动态自然频率特性系数βD

3．4 不同类型发电机组一次调频的动态特性

3．4．1 火电机组一次调频的动态特性

3．4．2 水电机组一次调频的动态特性

3．4．3 风电机组一次调频的动态特性

3．4．4 发电机组一次调频频率动态响应特性比较

3．5 本章小结

4 区域控制偏差解析

4．1 频率偏差系数在二次调频中的意义

4．2 区域控制偏差的物理内涵

4．2．1 一次调频特性分析

4．2．2 区域控制偏差的物理内涵

4．3 区域控制偏差解析

4．4 本章小结

5 区域控制偏差时间序列解析

5．1 静态自然频率特性下的ACE时间序列

5．2 考虑动态自然频率特性的ACE时间序列

5．3 广域测量系统

5．4 数字仿真分析

5．4．1 火电机组一次调频仿真分析

5．4．2 水电机组一次调频仿真分析

5．4．3 多机组一次调频仿真分析

5．4．4 仿真结果总结

5．5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢