电力系统频率动态特性与一次调频控制

本文旨在对电力系统的频率动态特性和一次调频控制对系统的安全稳定运行的影响问题进行深入的研究分析,使得复杂电力系统中的一次调频容量得到合理的配置和不同类型发电机组的一次调频容量得到合理的分配,更好的为系统改善供电质量。 本文首先介绍电力系统的频率特性,着重分析电力系统中的静态频率特性和动态频率特性,对频率的动态变化过程进行仿真计算,分析简单电力系统中频率动态变化的影响因素；然后介绍电力系统的一次调频原理和系统动态模型的各元件的分析模型,对不同类型的发电机组参与系统频率一次调节特性进行研究分析；最后根据不同类型的发电机组建立多机系统的一次调频模型,对多机系统的一次调频模型进行一次调频容量进行优化和仿真,得到合理的一次调频容量优化分配策略,分析不同类型发电机组在参与频率一次调节过程中的优点和缺点,总结出多机系统的一次调频的特性。 单机系统的频率动态变化过程是假设在发电机组之间的联系是紧密的基础上来分析的,通过推导其单机模型的频率动态变化的公式可以获得其动态频率变化曲线是一条固定时间常数衰减的指数曲线。多机系统的频率动态变化过程主要表现为系统产生不平衡功率时,各个不同地理位置的节点频率会因为扰动和各在线机组的调节发生一个不同的动态变化过程。简单的电力系统是通过迭代计算得到频率的动态变化曲线,得到的仿真曲线再进行简单电力系统有功功率缺额的大小、负荷频率特性、系统惯性时间常数等对系统频率动态变化过程的影响分析。 不同类型发电机组参与系统频率的一次调频特性分析,主要是在介绍系统一次调频原理及作用的情况下,根据系统中的发电机、调速系统、负荷和网络结构等系统元件推导的模型,利用Matlab的动态仿真平台构建三九节点的系统进行分析研究,区别火电机组和水电机组参与系统频率一次调节的前提下,对涉及不同节点、不同容量规模和不同运行方式下的频率一次调节动态响应过程进行仿真分析。 考虑不同类型发电机组参与系统频率一次调频容量优化问题可以描述为：在给定系统最大发电失去量和系统总的一次调频容量的条件下,在满足系统运行约束的情况下,通过改进粒子群优化算法对一次调频容量在各机组间的分配进行优化,从而使整个系统的频率变化过程的调频综合性能指标最优。另一方面通过多机系统的一次调频模型的仿真,给定频率偏差的情况下对系统的最大承受负荷扰动的能力进行对比分析及其合理的一次调频容量配置优化。 复杂电力系统中有必要分析多种类的发电机组参与电网频率一次调节的特性,同时合理的协调各发电机组参与系统频率一次调节的一次调频容量对于提高电力系统频率安全稳定运行成为了关键性问题,合理的优化一次调频容量分配及其配置不但能够减少系统能源的损失,而且能够更好的改善电能质量,提高整个系统的安全稳定。