多区域电网一次调频容量对电力系统频率稳定性的影响

摘要

随着我国超高压远距离输电工程的建设，区域互联使电网结构呈现出复杂化、多样化，引起的低频振荡、电压和频率不稳定现象日渐增多，特别是在发生频率不稳定时，潮流、电压以及其他状态变量均会出现大的波动，并引起系统中的控制及保护动作，造成更多的机组或负荷切除。电网的频率控制是由分散在各机组的调速器完成的，而长期以来频率稳定性主要针对单机运行工况，或是机组并列运行在电网遭受扰动后各机组能否保持同步运行方面，这难以满足多区域互联带来的电力系统频率稳定性问题。
　　 本文从大电网角度出发，研究发电机组并网运行频率特性，对现今电力系统应对突发性事件有着重要意义。单区域发电机组并网运行，在不同一次调频容量下，对机组的稳定性与电网频率的稳定性进行分析；进而构建两区域互联系统的一次调频结构框图，推导出频率偏移与各区域的一次调频容量、人工死区及负荷性质的关系。通过数学关系的描述，在Matlab/Simulink中构建发电机组并网运行的一次调频仿真模型、多区域互联电网一次调频仿真模型，通过仿真实验探讨多区域电网一次调频容量对电力系统频率稳定性的影响。并结合某实际互联系统，在各区域机组不同运行工况下，分析一次调频容量对系统频率稳定性的影响。
　　 仿真实验结果表明：单区域并列运行的发电机组，部分机组处于限负荷状态调节系统的稳定性有改善；多区域互联的系统，一次调频容量在考虑区域特性后可保证电网频率稳定还能兼顾电厂机组的稳定性；各区域机组处于不同运行工况，两水电站机组都参加一次调频，频率波动的最大值及稳态频率偏差都减小。

目录

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摘要

1 绪论

1.1 大电网发展现状

1.2 电力系统一次调频及频率稳定性研究现状

1.3 一次调频相关管理与考核

1.4 论文主要研究内容

2 机组调节系统的分析

2.1 水轮机调节系统的分析

2.1.1 水轮机调节系统结构

2.1.2 水轮机调节系统数学模型

2.2 汽轮机调节系统的分析

2.2.1 汽轮机调节系统结构

2.2.2 汽轮机调节系统数学模型

3 机组并网运行数学模型

3.1 单区域水电机组并网运行

3.1.1 并列运行机组部分为限负荷机组

3.1.2 并列运行机组均为调节机组

3.2 多区域互联电力系统一次调频数学模型

3.3 与一次调频容量有关参数的数学描述

3.3.1 频率偏移与负荷变化的关系

3.3.2 考虑调频死区后的数学关系

4 相同区域互联仿真研究

4.1 单区域水电机组并网运行仿真

4.2 多区域水电机组在等效负荷扰动下频率稳定性

4.2.1 等效负荷扰动下一次调频容重比的分配

4.2.2 负荷调节效应系数随频率的变化

4.3 多区域水电机组一次调频受限

4.4 多区域火电互联系统仿真研究

5 水火电互联系统仿真研究

5.1 水电机组发生负荷扰动

5.2 火电机组发生负荷扰动

5.3 负荷性质的影响

6 实例分析

6.1 选用互联的系统与参数介绍

6.2 负荷扰动仿真研究

6.2.1 乙水电站参与一次调频

6.2.2 乙水电站带基本负荷

6.3 线路跳闸仿真研究

7 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

致谢

参考文献

附录