电力系统频率控制中的负荷建模与应用

摘要

传统的电力系统负荷建模主要针对互联大电网中的负荷节点，由于此类电网的频率波动很小，因此在负荷建模过程中一般假设频率恒定，主要考虑系统的电压波动。随着分布式电源的大量接入和微电网技术的日益成熟，电网的频率特性正面临着新的挑战，在此条件下有必要建立考虑频率特性的负荷模型并使部分负荷参与到电力系的统频率控制中以优化电力系统的调频特性。
　　本文首先在分析电力系统频率调整原理的基础上建立了电力系统频率控制模型，并对影响电力系统频率动态特性的因素进行了分析。在电力系统频率仿真中采用了不同的负荷模型，证明了负荷模型对频率动态仿真曲线的影响。随后，分析了电力系统中典型负荷成分的功率-频率特性，对传统的只考虑电压变化的负荷建模方法进行了改进，总结了考虑频率特性的负荷建模方法。应用考虑频率特性的负荷建模方法建立了某石化企业的负荷模型，采用此负荷模型对石化企业由联网运行转孤网运行的过渡过程中的频率动态曲线进行了仿真，证明了考虑频率特性的负荷建模方法的正确性。在此基础上，基于负荷的频率特性改进了电力系统低频减载方案，优先切除对频率不敏感的负荷保留对频率更加敏感的负荷，此方案能够使得系统在低频时切除更少的负荷或者在切除相等负荷量的条件下获得更好的频率恢复效果。最后，引入可控负荷参与电力系统的频率控制，建立了可控负荷控制器的逻辑结构使其能够根据频率的波动情况对“能量消耗型”用电设备进行开关控制，从而协助电力系统调频，验证了大量可控负荷接入系统后对电力系统频率控制的改善效果。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题的背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 负荷模型对频率分析与控制的影响研究现状

1．2．2 考虑频率特性的负荷建模研究现状

1．2．3 可控负荷研究现状

1．3 本文主要研究内容

第2章 电力系统频率控制

2．1 电力系统的频率调整

2．1．1 频率的一次调整

2．1．2 频率的二次调整

2．2 电力系统的频率控制仿真

2．2．1 电力系统频率控制仿真模型

2．2．2 两区域互联系统的频率控制仿真

2．2．3 各参数对电力系统频率控制的影响

2．3 负荷模型对电力系统动态频率仿真的影响分析

2．3．1 电力系统动态频率特性仿真

2．3．2 负荷模型对动态频率特性仿真的影响分析

2．4 本章小结

第3章 考虑频率特性的负荷建模

3．1 电力负荷基本成分的频率特性

3．1．1 电阻型负荷

3．1．2 放电式灯泡

3．1．3 电弧炉

3．1．4 感应电动机负荷

3．1．5 电力电子类负荷

3．1．6 部分负荷元件静态功率-频率特性系数

3．2 考虑频率特性的负荷建模方法

3．2．1 总体测辨法

3．2．2 统计综合法

3．3 本章小结

第4章 考虑频率的负荷模型在频率分析与控制中的应用

4．1 石化企业电网结构

4．2 企业电网的负荷建模

4．2．1 负荷母线分类

4．2．2 负荷的电气参数计算

4．2．3 统计综合法负荷建模

4．2．4 综合模型的仿真验证

4．3 基于负荷频率特性的低频减载

4．3．1 考虑负荷频率特性的低频减载原理

4．3．2 考虑负荷频率特性的低频减载的应用

4．4 本章小结

第5章 可控负荷在电力系统调频中的应用

5．1 可控负荷

5．1．1 可控负荷的原理

5．1．2 可控负荷对电力系统频率控制的支援

5．2 可控负荷控制器

5．3 大量可控负荷的参与对一次调频的影响

5．4 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 本文结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

攻读硕士学位期间参加的科研工作

致谢