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

1、近幾年以來(lái)，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(guó)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(dòng)的情況下，電力系統(tǒng)的頻率偏移范圍將變得更大。當(dāng)頻率偏移超出電力系統(tǒng)允許范圍時(shí)，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(yán)重情況下甚至將出現(xiàn)頻率崩潰的現(xiàn)象。目前對(duì)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(shí)域仿真模型和簡(jiǎn)化頻率響應(yīng)計(jì)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(jiǎn)化模型無(wú)法考

2、慮頻率和鍋爐/輔機(jī)設(shè)備動(dòng)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(jī)設(shè)備，其出力與頻率密切相關(guān)，而輔機(jī)的出力又會(huì)影響發(fā)電機(jī)的出力。因此，為了更好的闡述頻率大范圍偏移時(shí)電力系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性，需要建立考慮頻率偏移對(duì)鍋爐/輔機(jī)影響的頻率響應(yīng)擴(kuò)展模型。全時(shí)域仿真模型隨著系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，求解所需的時(shí)間漸漸無(wú)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(guò)簡(jiǎn)化模型來(lái)快速求解電力系統(tǒng)的頻率響應(yīng)曲線。全時(shí)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(jiǎn)化模型頻率響應(yīng)計(jì)算軟件包，因此研發(fā)一個(gè)綜合的電力系統(tǒng)頻率響應(yīng)計(jì)算軟件包對(duì)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(duì)鍋爐，汽輪機(jī)-調(diào)速系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子方程以及發(fā)電廠輔機(jī)（給水泵）的特點(diǎn)及其動(dòng)態(tài)行為，建立了考慮頻率偏移對(duì)鍋爐/輔機(jī)影響的頻率響應(yīng)擴(kuò)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(jī)”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(guò)程。本文研究了模型中參數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過(guò)對(duì)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和數(shù)據(jù)擬合，將擴(kuò)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(kuò)展模型對(duì)系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性的影響。通過(guò)擴(kuò)展模型，在考慮頻率對(duì)電廠輔機(jī)（給水泵）影響的情況下，分析了系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性。擴(kuò)展模型中以給水流量為主要控制量，通過(guò)頻率對(duì)給水流量的影響控制鍋爐燃料的輸入，進(jìn)而達(dá)到間接控制發(fā)電機(jī)輸出功率的目的。通過(guò)模型仿真，闡述當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生大范圍頻率偏移時(shí)系統(tǒng)的頻率特性

5、。
　　然后，為了進(jìn)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(kuò)展模型為研究對(duì)象。通過(guò)施加固定的負(fù)荷突增擾動(dòng)，仿真得到下一個(gè)功頻運(yùn)行點(diǎn);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(jī)機(jī)組的靜態(tài)功頻特性曲線。依據(jù)得到的機(jī)組靜態(tài)功頻曲線，提出了靜態(tài)穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域和穩(wěn)定區(qū)域邊界，并進(jìn)行了頻率靜態(tài)穩(wěn)定性分析和暫態(tài)穩(wěn)定性分析，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)并提出“頻率不穩(wěn)定”平衡點(diǎn)的概念。
　　最后，全時(shí)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