含抽水蓄能电站的电网负荷频率控制系统研究

摘要

随着电网规模的日益扩大，电网的运行环境也呈现出复杂化的趋势，电网日常运行的安全性和出现扰动后的稳定性问题越来越受人们重视。而坚强智能电网的建设，特高压联网的推进导致电网外受电电力不断增加，大受端电网特征日益明显，增强面对突发大规模电力缺失的紧急事故处理能力已迫在眉睫。抽水蓄能电站是目前已在电网中应用的一种较成熟的储能技术，对电网的日常运行起到了很大的作用。随着电网规模的扩大和运行环境的日益复杂，抽水蓄能电站在原有作用的基础上有能力承担更大的责任，故需要对抽水蓄能电站的运营模式进行进一步的研究。
　　本研究主要内容包括：⑴总结了传统负荷频率控制系统模型中常见的元件，建立单区域负荷频率控制的传递函数及状态空间模型。分析了传统线性模型的不足之处，基于对电力系统非线性环节的分析，建立了考虑非线性的两区域再热式汽轮机组模型。⑵对抽水蓄能电站的工作模式进行分析，区分为发电工况和抽水工况，对应不同的工况分别建立了抽水蓄能电站的模型。结合抽水蓄能电站及区域负荷频率控制的模型提出了含抽水蓄能电站的区域负荷频率控制模型。针对该模型对不同机组设计了相应的控制器，通过仿真研究验证了电网负荷频率控制系统中加入抽水蓄能电站后，频率变化减小，恢复速度加快，动态特性变好。⑶针对当前电力系统直流紧急功率支援系统的不足之处，以阶梯式抽水蓄能电站模型为基础构建了抽水蓄能电站紧急功率支援系统。对支援系统的启动条件，功率分配过程，退出过程进行了设计，形成了抽水蓄能电站紧急功率支援系统的整个执行过程。通过多电站的联合试验验证了整个系统逻辑的正确性，为抽水蓄能电站紧急功率支援系统的实际应用打下了基础。

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第一章 绪论

1.1论文研究背景及意义

1.2负荷频率控制

1.3抽水蓄能电站发展状况

1.4论文的主要内容与章节安排

第二章 负荷频率控制基础

2.1引言

2.2负荷频率控制元件模型

2.3区域负荷频率控制模型

2.4负荷频率控制仿真研究

2.5本章小结

第三章 抽水蓄能电站负荷频率控制

3.1引言

3.2非线性因素

3.3抽水蓄能电站模型

3.4抽水蓄能电站负荷频率控制模型

3.5本章小结

第四章 控制器设计及仿真分析

4.1引言

4.2模糊控制器设计

4.3基于MPRS的水轮机PID控制器设计

4.4仿真研究

4.5本章小结

第五章 抽水蓄能电站紧急功率支援系统

5.1引言

5.2抽水蓄能电站紧急功率支援系统

5.3紧急功率支援系统多电站联合试验

5.4本章小结

第六章 总结及展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

致谢

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