PDF《大功率缺失下主动频率响应控制初探》

2 策略可行性分析 2. 2.

1 通信条件 传统的频率响应控制由于只需要本地信号, 因 此对通信条件要求不高.而主动频率响应控制由于 需要将外地( 相距可长达数千公里) 参量通过信道传 输到本地, 因此对通信条件提出了更高的要求. 目前中国电网所有5

0 0k V 及以上电压等级和 大部分2

2 0k V 变电站均安装了 PMU [

1 8 G

1 9] , 电力通 信专网的光纤覆盖率达到1

0 0%, 其所具有的快速 数据采样刷新时间及高速、 实时与高可靠特性, 可满 足主动频率响应控制的在线同步高密度测量与高效 通信需求. 2. 2.

2 频差时延与最大频差差异 扰动发生后频率波动的时间延迟, 即频差时延, 可从两个方面考量: ①不同节点频差到 频率响应死 区 数值时刻之间的延时, 即响应延时, 决定不同机 组频率响应启动时刻的差异;

②不同节点频差到最 低值时刻的延时, 即最低值延时, 决定机组频率响应 能力充分发挥的快慢.而扰动发生后各机组所在节 点最低频率的差异, 即最大频差差异, 可导致远离扰 动发生地点机组的频率响应能力不能充分发挥.

1 ) 响应延时.广域电力系统的运行频率具有明 显的时空分布特性, 频差在空间上从扰动中心向电 网传播, 速度远低于光速[

1 5] .因此, 当发生故障时, 扰动中心与其他区域的频差到达同一频差数值并非 同步而是具有时延, 即各观测点频差通过 频率响应 死区 的时间不同, 具有响应延时.附录 A 表A1给 出了不同系统中发生扰动后频率波动延时的实测数 据.可以看出, 国内外所观测到的频率响应延时均 较为可观, 甚至可达到2.

3 3 75s .而在扰动发生后, 频率从开始下降到降至最低点一般是3s左右[

2 0] , 若采用主 动控制, 可显著提高机组频率响应启动速度.

3 2 李卫东, 等 大功率缺失下主动频率响应控制初探

2 ) 最低值延时.扰动后各节点频差到达最大值 时刻亦不相同, 呈现近扰动点快而远扰动点慢的格 局, 这导致相关机组到达最大频率响应能力的时刻 有延时, 表现为远离扰动点机组的频率响应较为缓 慢.若采用主动控制, 可提高系统整体的频率响应 能力的发挥.

3 ) 最大频差差异.传统的被动频率响应下各机 组出力调节量与本地频差成正比关系.扰动后各节 点频差最大值不同, 呈现近扰动点大而远扰动点小 的格局, 这造成远离扰动点机组受限于控制信号而 调节量较小, 表现为远离扰动点机组的频率响应能 力发挥不充分.若采用主动控制, 则远离扰动点机 组依据扰动点频差动作, 可有效提高远离扰动点机 组的频率响应启动速度. 2.

3 控制方案 2. 3.

1 控制框架 被动频率响应为反馈控制, 所依据的控制参量 为本地频差, 因此, 其控制结构较为简单, 无需复杂 的控制策略;

主动频率响应, 其控制所依据的参量可 以是扰动点、 本地或系统其他点的运行参量. 大功率缺失下系统频率下降很快, 为避免低频 减载等事件的发生, 要求频率响应控制具有快速性. 而现有依据频差这一连续量为控制依据的反馈控制 方式, 由于需要采样、 比较等环节, 控制时效性较差. 大功率缺失下的频率响应控制应该分秒必争, 因此, 可依据扰动严重程度, 确定控制所依据的参量( 如表 示故障事件发生与否的逻辑量或频差数值量) 、 采取 的控制方式( 如前馈或反馈控制) 等, 在控制的时效 性和经济性间进行权衡. 显然, 依据本地量控制只能考虑局部区域系统 稳定问题, 而依据外地量控制可计及系统频差时空 分布特性, 能够从全局出发考虑整个系统的频率稳 定性问题.如附录 A 图A1所示, 大扰动下的频率 波动及演变过程可大体分为两阶段: 频率下降阶段 和频率恢复阶段.在系统运行频率演变过程的不同 阶段, 对频率响应控制的要求亦不相同.在频率下 降阶段对频率响应的要求是快速性, 故其控制应该 采用主动频率响应的事件前馈控制方式;