区域电网独立运行的频率特性及稳定控制策略研究

摘要

大电网发生严重故障造成区域电网与主网解列形成孤立电网，另一方面由于历史和经济等原因，我国仍然存在区域电网独立运行的情况。该类电网属于典型的“大机组、大负荷、小网”，单机占比重、负荷占比大，频率稳定问题是电网安全稳定最突出的难题。因此，研究孤立电网的频率动态特性及稳定控制策略，对保证孤网的稳定、安全运行具有重要意义。
　　本文理论推导了不带和带有调频限幅的一次调频动态过程的数学表达式，进而得到最大频率偏差、最大频率变化率、静态频率偏差的数学表达式，分析了调速器静态调差系数、一次调频机组比例、发电机惯性时间常数、调速器时间常数等对一次调频的影响，分析了二次调频对区域电网频率动态过程的影响，提出了增加微分环节的二次调频优化方法。以具体的电解铝区域电网为例，针对孤网中电解铝的阳极效应问题，提出了增加加速度前馈环节的一次调频优化方法;针对企业与外网解列机组甩负荷情况，提出了自动修改负荷定值的方法。接下来，本文探讨了电解铝区域电网的稳定控制原则，提出了把故障后系统功率不平衡量控制在区域电网一次调频能力范围内的稳定控制策略，并考虑一定的裕度。提出了区域电网一次调频能力的计算方法，进而得出可切负荷量或发电量的范围。针对晶闸管整流机组的特点，提出了压负荷的控制策略。最后，本文在电力系统综合仿真程序(PSASP7.0)中建立了某电解铝区域电网模型，验证所提方法的正确性和有效性。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及研究的目的和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 孤网的频率控制

1．2．2 孤网的紧急控制

1．2．3 孤网的黑启动

1．3 本文所做的工作

第2章 孤立电网的频率动态特性理论推导

2．1 电力系统的调速系统的动态模型

2．1．1 孤网机组的控制方式

2．1．2 孤网机组的调速系统数学模型

2．2 电网频率动态特性的理论推导

2．2．1 不带一次调频限幅

2．2．2 带一次调频限幅

2．2．3 不带和带有一次调频限幅的区别

2．3 孤网一次调频特性的影响因素分析

2．3．1 暂态频率偏差最大值

2．3．2 静态频率偏差

2．3．3 频率变化率最大值

2．4 算例分析

2．5 本章小结

第3章 孤立电网频率控制优化

3．1 一次调频的优化

3．1．1 一次调频设定值优化

3．1．2 PID控制系统原理

3．1．3 增加加速度前馈的理论推导

3．1．4 加速度前馈环节比例系数KD的确定

3．2 二次调频优化

3．2．1 多区域系统频率特性

3．2．2 电网二次调频的控制方法

3．2．3 孤立电网二次调频控制优化

3．2．4 解列策略优化

3．3 实际算例分析

3．3．1 一次调频优化仿真

3．3．2 二次调频优化仿真

3．3．3 解列策略优化仿真

3．4 本章小结

第4章 电解铝企业孤立运行的稳定控制策略

4．1 稳定控制原则

4．1．1 电力系统稳定控制标准

4．1．2 电力系统稳定控制原则

4．1．3 电解铝区域电网安全稳定原则

4．2 电解铝负荷特性

4．2．1 概述

4．2．2 电解铝整流机组控制特性

4．2．3 切除单台整流机组的甩负荷量

4．3 电解铝企业孤网运行的稳定控制策略

4．3．1 电解铝企业区域电网简介

4．3．2 区域电网稳控系统结构

4．3．3 一次调频能力

4．3．4 一次调频能力的计算方法

4．3．5 区域电网稳定控制策略

4．3．6 压负荷策略

4．4 典型故障的仿真分析

4．4．1 电解铝负荷故障

4．4．2 发电机故障脱网

4．4．3 双回联络线故障跳开

4．4．4 小机组故障脱网

4．5 本章小结

第5章 结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢