作者簡介

劉克天，博士，講師，主要研究方向為電力系統(tǒng)頻率穩(wěn)定與控制。

李軍，博士，教授，碩士生導(dǎo)師，主要研究方向為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制?，F(xiàn)任南京工程學(xué)院電力工程學(xué)院副院長，主要研究方向為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制。先后獲江蘇省“青藍工程”優(yōu)秀教學(xué)團隊骨干教師，江蘇省“六大人才高峰”高層次人才，江蘇省“六大人才高峰”科技創(chuàng)新團隊成員。南京工程學(xué)院電網(wǎng)實時仿真實驗室配有ADPSS、BPA、PSSE等多種電力系統(tǒng)仿真軟件，為開展大型電力系統(tǒng)的仿真與分析工作提供軟件基礎(chǔ)。

南京工程學(xué)院電力工程學(xué)院及國網(wǎng)能源研究院電網(wǎng)發(fā)展研究所的研究人員劉克天、張鈞、李軍、陳凡，在2021年第5期《電工技術(shù)學(xué)報》上撰文，為了改善低頻減載裝置功率缺額計算的準(zhǔn)確性，提出了基于頻率偏移面積的功率缺額計算及低頻減載整定方案，提供更有針對性的低頻減載切負(fù)荷控制措施。

研究背景

當(dāng)前，電力系統(tǒng)低頻減載整定主要存在兩方面的問題：一是系統(tǒng)功率缺額計算不準(zhǔn)確；二是低頻減載各輪次一經(jīng)整定便固定，不會根據(jù)功率缺額的大小進行相應(yīng)的調(diào)整。

低頻減載整定的核心內(nèi)容為切負(fù)荷總量的確定，也即系統(tǒng)功率缺額的計算。功率缺額計算主要有單機等值模型法、時域仿真方法以及基于廣域量測數(shù)據(jù)的多機模型法。單機等值模型法使用擾動后瞬間的頻率斜率計算功率缺額。

但是，由于頻率具有時空分布特性，各低頻減載裝置僅僅使用擾動后瞬間各母線頻率斜率并不能準(zhǔn)確計算系統(tǒng)的功率缺額。時域仿真法需要建立系統(tǒng)的詳細模型，只能進行離線分析?；趶V域量測數(shù)據(jù)的多機模型法需要廣域量測系統(tǒng)的支撐，無法應(yīng)用于低頻減載。因此，論文基于低頻減載控制特性，對系統(tǒng)頻率動態(tài)特性開展深入研究，提出更有效的低頻減載整定方案。

論文所解決的問題及意義

論文提出了一種基于頻率偏移面積的功率缺額計算及低頻減載整定方法。該方法能夠解決自適應(yīng)法中各低頻減載功率缺額計算不準(zhǔn)確的問題，并能夠根據(jù)功率缺額的大小，自適應(yīng)調(diào)整低頻減載各輪次的切負(fù)荷量。所提出的低頻減載整定方案考慮了電力系統(tǒng)的實際運行狀況，在防止系統(tǒng)最低頻率過低、加快頻率恢復(fù)速度及降低切負(fù)荷量方面具有一定的優(yōu)勢。

圖1 南京工程學(xué)院電網(wǎng)實時仿真實驗室

論文方法及創(chuàng)新點

論文首先假設(shè)擾動后同一時刻各母線頻率偏移面積與系統(tǒng)慣性中心頻率偏移面積近似相等，并使用兩機系統(tǒng)對假設(shè)進行了理論證明。

圖2 各母線頻率與慣性中心頻率曲線

圖3 IEEE9系統(tǒng)8號母線頻率曲線偏移面積

圖4IEEE9系統(tǒng)慣性中心頻率曲線偏移面積

然后，基于系統(tǒng)的單機等值模型建立了慣性中心頻率偏移面積與功率缺額之間的關(guān)系，低頻減載通過測量其母線頻率偏移面積便可計算功率缺額。

最后，設(shè)計了低頻減載的功率缺額計算程序啟動機制及基于缺額大小的整定方案，低頻減載各輪次切負(fù)荷量根據(jù)功率缺額的大小而改變。

論文的創(chuàng)新點主要是提出了基于頻率偏移面積的系統(tǒng)功率缺額計算算法，該算法通過對擾動后頻率偏移面積的測量，能夠準(zhǔn)確計算系統(tǒng)的功率缺額，并不受頻率時空分布特性的影響。

結(jié)論

論文提出了一種基于頻率偏移面積的功率缺額計算及低頻減載整定方法，在功率缺額計算準(zhǔn)確性及低頻減載控制效果方面具有一定的優(yōu)勢。

（1）發(fā)生功率缺額事件后，低頻減載并不是立刻動作，所以使用頻率偏移面積進行功率缺額計算，較單機等值模型算法更加準(zhǔn)確。

（2）基于功率缺額大小調(diào)整低頻減載各輪次的切負(fù)荷量，在防止系統(tǒng)最低頻率過低、加快頻率恢復(fù)速度及降低切負(fù)荷量方面具有一定的優(yōu)勢。

引用本文

劉克天， 張鈞， 李軍， 陳凡. 基于頻率偏移面積的功率缺額計算及低頻減載整定[J]. 電工技術(shù)學(xué)報， 2021, 36(5): 1040-1051. Liu Ketian, Zhang Jun, Li Jun, Chen Fan. Power Deficit Calculation and under Frequency Load Shedding Strategy Based on the Frequency Deviation Area. Transactions of China Electrotechnical Society, 2021, 36(5): 1040-1051.