電力系統(tǒng)擴展頻率響應(yīng)模型及綜合程序研發(fā).pdf

1、近幾年以來，由于電力系統(tǒng)頻率發(fā)生大范圍偏移所引起的頻率崩潰以及國內(nèi)外電網(wǎng)大停電的事故不斷增加。隨著大規(guī)?？稍偕茉唇尤腚娏ο到y(tǒng)，同一擾動的情況下，電力系統(tǒng)的頻率偏移范圍將變得更大。當頻率偏移超出電力系統(tǒng)允許范圍時，由于頻率偏移導(dǎo)致電力系統(tǒng)連鎖故障的可能性大大增加，嚴重情況下甚至將出現(xiàn)頻率崩潰的現(xiàn)象。目前對頻率的相關(guān)研究大多是基于頻率響應(yīng)曲線的求取，全時域仿真模型和簡化頻率響應(yīng)計算模型是獲取電力系統(tǒng)頻率響應(yīng)最常用的方法，但是簡化模型無法考

2、慮頻率和鍋爐/輔機設(shè)備動態(tài)特性之間的相互影響。由于火力發(fā)電廠中有大量的輔機設(shè)備，其出力與頻率密切相關(guān)，而輔機的出力又會影響發(fā)電機的出力。因此，為了更好的闡述頻率大范圍偏移時電力系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性，需要建立考慮頻率偏移對鍋爐/輔機影響的頻率響應(yīng)擴展模型。全時域仿真模型隨著系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴大，求解所需的時間漸漸無法滿足快速求解的需求。因此，需要保證在可接受的精度范圍內(nèi)，通過簡化模型來快速求解電力系統(tǒng)的頻率響應(yīng)曲線。全時域仿真已經(jīng)在許多商業(yè)軟

3、件中得到了廣泛的應(yīng)用，但是目前仍然缺少簡化模型頻率響應(yīng)計算軟件包，因此研發(fā)一個綜合的電力系統(tǒng)頻率響應(yīng)計算軟件包對研究頻率的安全穩(wěn)定與緊急控制具有十分重要的意義。本文的主要內(nèi)容如下:
　　首先，針對鍋爐，汽輪機-調(diào)速系統(tǒng)，發(fā)電機轉(zhuǎn)子方程以及發(fā)電廠輔機（給水泵）的特點及其動態(tài)行為，建立了考慮頻率偏移對鍋爐/輔機影響的頻率響應(yīng)擴展模型。模型考慮了鍋爐汽包壓力及主蒸汽壓力的控制系統(tǒng)，“爐跟機”協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)和主蒸汽流量及給水泵給水流量的調(diào)節(jié)

4、過程。本文研究了模型中參數(shù)的對應(yīng)關(guān)系，通過對實際運行數(shù)據(jù)進行分析和數(shù)據(jù)擬合，將擴展模型中的各參數(shù)之間建立數(shù)學(xué)聯(lián)系。
　　其次，研究了系統(tǒng)頻率響應(yīng)擴展模型對系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性的影響。通過擴展模型，在考慮頻率對電廠輔機（給水泵）影響的情況下，分析了系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性。擴展模型中以給水流量為主要控制量，通過頻率對給水流量的影響控制鍋爐燃料的輸入，進而達到間接控制發(fā)電機輸出功率的目的。通過模型仿真，闡述當電力系統(tǒng)發(fā)生大范圍頻率偏移時系統(tǒng)的頻率特性

5、。
　　然后，為了進一步分析系統(tǒng)頻率的靜態(tài)特性，以前述的頻率響應(yīng)擴展模型為研究對象。通過施加固定的負荷突增擾動，仿真得到下一個功頻運行點;重復(fù)上述的步驟，最終得到更大頻率范圍內(nèi)的發(fā)電機機組的靜態(tài)功頻特性曲線。依據(jù)得到的機組靜態(tài)功頻曲線，提出了靜態(tài)穩(wěn)定運行區(qū)域和穩(wěn)定區(qū)域邊界，并進行了頻率靜態(tài)穩(wěn)定性分析和暫態(tài)穩(wěn)定性分析，進一步發(fā)現(xiàn)并提出“頻率不穩(wěn)定”平衡點的概念。
　　最后，全時域仿真已經(jīng)有較為成熟的商業(yè)軟件，并且已經(jīng)得到了廣泛