含规模化风电场/群的互联电网广域频率保护与控制策略研究

【摘要】频率是电力系统运行的重要技术指标之一,与系统有功发电-有功负荷平衡状态密切相关,频率稳定的本质是有功平衡问题。随着世界范围内能源战略的实施,大规模能源基地、大容量输电通道逐步投入运行,使得系统由于故障引起大规模功率缺额的概率也逐渐增大,电网频率稳定问题日益突出。此外,能源危机的出现和电力电子技术的日趋完善,使得通过柔性并网技术接入电网的风电规模不断扩大,由于风电具有较强的随机性和间歇性,规模化风电的并网给电力系统有功平衡带来了较大的影响,需要准确掌握规模化风电并网后电力系统频率特征,进而研究电力系统频率控制方案与措施,以适应传统电力系统向含规模化风电的互联电力系统的转变。本文在深入分析多分区互联电网有功-频率动态特征的基础上,采用理论分析与数值仿真相结合的方法,对含规模化风电的互联电网的广域保护与控制问题进行了深入研究。本文的创新性研究内容包括：(1)研究了基于广域局部量测信息的有功缺额估计模型与方法。在多机系统频率动态响应特征的基础上,深入研究和分析了多分区互联电力系统功率扰动特征,提出了以联络线断面潮流和区域频率变化率突变信息为判据的扰动区域识别方法。进而推导出互联电网区域解耦形式下的系统有功缺额估计模型,利用故障区域内部分发电机动态频率信息、代表节点电压变化信息和区域联络线潮流突变信息,得到故障后系统有功缺额的估计值。(2)研究了电力系统简化频率响应模型(SFR)特征,在有功功率缺额估计的基础上,提出了以SFR模型频率响应特征为基础的暂态频率安全评估方法。(3)考虑到功率缺额估计和控制过程中存在的误差,提出了由基础控制级和校正控制级共同构成的减载控制形式。基础控制级切除功率缺额估计值90%的负荷,以防止由功率缺额估计误差造成的过切负荷；校正控制级主要功能是在基础控制级切除负荷后系统频率无法恢复至安全运行范围内时,继续切除一定量负荷,防止系统频率悬停在安全运行范围之外。(4)针对现有低频减载控制过程中无法明确减载地点及对应减载量的问题,结合多机电力系统有功扰动分配模型,提出了负荷节点减载控制灵敏度计算方法,并构建了基于负荷减载控制灵敏度的减载地点选取及减载量分配模型,从而在相同减载量的前提下,获取更加优良的频率恢复速度和稳态频率。(5)针对规模化风电并网后,由风电随机性和不确定性引起的有功不平衡和频率波动问题,构建了计及风电场/群有功输出波动性的互联电网负荷频率响应与控制模型。以广域相量测量系统(WideAreaMeasurementSystem,WAMS)为技术平台,建立了基于模型预测控制的含规模化风电场/群互联电网的负荷频率分散预测控制模型。
【作者】杨德友；
【导师】蔡国伟；
【作者基本信息】华北电力大学，电力系统及其自动化，2014，博士
【关键词】有功平衡；减载控制灵敏度；风电；广域量测；低频减载；负荷频率控制；模型预测控制；

【参考文献】
[1]李明付.解构主义设计手法在室内空间中的应用及研究[D].西南交通大学,艺术设计,2013,硕士.
[2]王新春.门户网站为中小企业电子商务提供决策支持系统方案的研究[D].山东师范大学,管理科学与工程,2003,硕士.
[3]吕丹.基于改进SIFT特征的医学图像非刚性配准算法研究[D].东北大学,信号与信息处理,2010,硕士.
[4]卞晓东,胡牧.调度综合数据中心在电力系统中的运用[J].江苏电机工程,2005,03:55-57.
[5]窦泊言.数术学在VI系统中的应用[D].北京交通大学,2014.
[6]张杰,韩同春,豆红强,李智宁.探讨变雨强条件下的入渗过程及影响因素[J].岩土力学,2014,S1:451-456.
[7]张金山.基于OPC与半实物仿真技术的DCS测试系统的设计与应用[D].天津理工大学,控制工程,2013,硕士.
[8]申璐.miR-21与MAPKs信号通路反馈调控在亚砷酸钠所致HELF细胞恶性转化中的作用[D].南京医科大学,卫生毒理学,2013,硕士.
[9]郎红专,丁振宇,陈冰冰,高增梁.细长结构风诱导振动非线性调谐质量阻尼器减振装置性能试验[J].压力容器,2014,12:1-6.
[10]王明远.基于移动终端的机加车间生产质量信息实时管控支持系统[D].重庆大学,机械制造及其自动化,2014,硕士.
[11]万宇.透明文学的青年亚文化维度[D].广西师范大学,比较文学与世界文学,2013,硕士.
[12]梁杰.基于混合模式的冷链运输管理与信息平台[D].河北工业大学,控制工程,2013,硕士.
[13]赵涛.企业的产业行业价值链评价体系研究[D].广西大学,企业管理,2004,硕士.
[14]黄岳海.答读者问[J].新农业.2005(02)
[15]许波.徽州文化背景下的黟县文化旅游开发研究[D].内蒙古大学,专门史,2014,硕士.
[16]刘霞.石墨烯或是防金属腐蚀的理想涂层[N].科技日报,2012-02-24002.
[17]王高峰.海洋非物质文化遗产的保护与传承[D].浙江海洋学院,农业推广（专业学位）,2013,硕士.
[18]刘敏.嵌入式平台语音识别技术的研究[D].哈尔滨工业大学,信息与通信工程,2013,硕士.
[19]黄倩.我国遗嘱执行人制度重构研究[D].湖南师范大学,民商法学,2014,硕士.
[20]孙洋建.电梯运行状态实时远程监控系统研究[D].天津大学,电力电子与电力传动,2004,硕士.
[21]王斌.猪胸膜肺炎放线杆菌双组份调控系统PhoBR的功能研究[D].华中农业大学,预防兽医学,2014,硕士.
[22]陈仁磊.瓦斯时间序列混沌特性分析及预测研究[D].燕山大学,仪器仪表工程,2014,硕士.
[23]周永正.肾盂前后径与肾实质厚度比率（PD/PT）在小儿肾积水术后病肾变化中的随访价值[D].遵义医学院,儿科学（专业学位）,2012,硕士.
[24]马玲,张婷,冯素玲.石墨烯修饰电极对维生素B_(12)的电化学响应及其分析应用[J].分析试验室,2014,05:614-617.
[25]陈凯,徐贵宝.IT服务管理及其评价标准[J].电信网技术.2008(04)
[26]黄柱进,刘雅琼,陈明明,高川,冯艳龙,董玉林,魏登贵,李曦.石墨烯修饰玻碳电极测定铅离子的研究[J].华中师范大学学报(自然科学版),2013,04:514-518.
[27]郑建国.基于UML的贵州公路集团账务处理系统的分析与设计[D].云南大学,软件工程,2012,硕士.
[28]刘惠.美国消费者金融保护局研究[D].南京大学,法律（专业学位）,2012,硕士.
[29]侯广顺.秦岭—大别造山带地壳化学结构、地球化学分区及编图[D].中国地质大学,地球化学,2003,硕士.
[30]张建交.纳米氧化锌的水热合成及其气敏性能[D].哈尔滨理工大学,材料学,2014,博士.
[31]李浩.社会流动与新生代农民工的城市融入[D].沈阳师范大学,社会学,2014,硕士.
[32]杜敏.战略导向全面预算管理体系的研究[D].山东财经大学,会计学,2012,硕士.
[33]蹇凡.基于开源Open CASCADE的桌面式虚拟装配系统研究[D].大连海事大学,机械电子工程,2013,硕士.
[34]于莹.生物制剂处理苯胺废水的效果研究[D].吉林大学,环境工程,2013,硕士.
[35]曾旸子.观察二战后澳大利亚—英国—美国政治状况的窗口[D].北京外国语大学,英语语言文学,2013,硕士.
[36]郭玉国.锂二次电池纳米结构电极材料研究[A].中国硅酸盐学会混凝土与水泥制品分会.中国固态离子学暨电池材料青年学术论坛——论文摘要集[C].中国硅酸盐学会混凝土与水泥制品分会:,2013:1.
[37]余晟.数据字典在地质灾害数据库中的应用研究[D].成都理工大学,地图制图学与地理信息工程,2013,硕士.
[38]周燕.金属有机框架材料MOF-5的咪唑导入及质子传导性[D].哈尔滨工业大学,化学工程与技术,2013,硕士.
[39]袁力民.论我国民事诉讼审级制度改革[D].中国政法大学,诉讼法学,2004,硕士.
[40]高天禄.具有潜水功能水陆两栖艇关键技术研究[D].江苏科技大学,机械电子工程,2013,硕士.
[41]周甜甜.指定居所监视居住制度研究[D].宁波大学,诉讼法学（专业学位）,2013,硕士.
[42]文传源.仿真系统及其与大系统的关系[J].自动化学报,1981,01:59-68.
[43]陈卓.通电设计对电渗加固软土效果的试验研究[D].浙江大学,岩土工程,2013,硕士.
[44]姜世龙.随机微分方程依路径随机周期解的存在性[D].吉林大学,基础数学,2013,硕士.
[45]曾凡明.Z公司培训问题研究[D].北京交通大学,2014.
[46]闫杰.英汉人称指示语的语用功能对比分析[D].辽宁大学,外国语言学及应用语言学,2012,硕士.
[47]黄月,吴成东,张云洲,程龙,孙尧.基于K均值聚类的二进制传感器网络多目标定位方法[J].控制与决策,2013,10:1497-1501.
[48]严佳佳,周建,龚晓南,郑鸿镔.主应力轴纯旋转条件下原状黏土变形特性研究[J].岩土工程学报,2014,03:474-481.
[49]唐玉玲.论刑事再审程序[D].湘潭大学,诉讼法学,2003,硕士.
[50]樊宇.哈尔滨市区水价调控模型构建与多情景下应用研究[D].哈尔滨工业大学,环境科学与工程,2013,硕士.