基于广域测量（WAMS）的低频减载研究

摘要

低频减载作为一种简单而且有效的反频率事故措施，在防止有功功率严重缺额导致系统频率下降中得到广泛应用。目前，现代电力系统结构日益复杂，正步入大机组、大容量远距离输电的时代。这些特征表明，在系统遭受严重有功功率缺额时电力系统维持频率稳定方面存在新的挑战。基于PMU 的广域测量系统在电力系统中的实现，为现代电力系统频率稳定紧急控制研究提供了新的数据观测平台。如何利用广域测量系统数据实现全局性的电力系统频率稳定紧急控制，成为当前电力系统稳定研究方面的一个重要课题。 首先，本文论述了电力系统自动低频减载研究的意义及其国内外研究进展，介绍了同步相量测量单元（PMU）在电力系统中的应用情况。 其次，全面地阐述了电力系统低频减载的原理。讨论了与电力系统频率定义有关的问题，详细地分析了电力系统频率静态特性及其动态特性，在此基础上阐述了系统频率崩溃机理，还讨论了频率和电压的关系。 接着，详细地介绍了按频率自动低频减载和计及频率变化率的低频减载两种典型方案的设计，在分析评价这两种方案的基础上，讨论了值得改进的方面，为基于广域测量系统（WAMS）的低频减载方案设计提供思路。 最后，提出了一种基于WAMS 的低频减载方案，对其作了详细阐述。该方案以扰动发生的大小和地点为问题研究的出发点。通过应用广域观测数据，实时估计出系统遭受扰动的大小，从而预测出扰动后系统的稳态频率，在频率约束条件下，求解系统切除负荷的大小；以机端频率动态过程最剧烈的发电机为功率补偿机组，求解切负荷的位置。