电厂一次调频性能评价新指标的研究

论文摘要

电力系统频率性能是电力系统主要评价指标之一,维持系统频率稳定对用户端和发电端设备具有重要意义。正常运行时电力系统的频率应保持在50±0.2Hz范围内,电网频率若超出该范围将对用户端和发电端设备产生不利影响,例如使异步电动机超过或低于额定转速,从而对设备或产品造成不利影响。先前,由于采用相对落后的A标准和联络线控制模式,为了遵守A标准而避免功率反调和控制无意交换电量避免被罚款,各控制区域对本区域内发电厂的一次调节性能不很关注,也没有相应的评价标准和管理规定,甚至出于自身利益的考虑允许发电厂将其一次调节功能予以闭锁。CPS标准的实施,联络线控制模式采用先进的TBC模式,一次调节性能成为影响各控制区域评价指标好坏的因素之一。各控制区域对本区域内电厂一次调节能力开始关注,其调节性能的评价研究成为热点。前期工作提出了一种新的评价指标。该指标依据电网频率和电厂功率这两个随机变量之间的相关系数来定量分析调节是否对频率的恢复有利。这个新的考核指标有如下的特点:第一,这是一种基于概率的用长期的实时数据累计反映机组一次调频能力的指标;第二,它能正确反映发电机组的一次调频投切状态及调节能力。通过matlab仿真表明,前期工作所提出的新指标对发电机组的各项指标是有效的,然而前期工作所提出的新指标尚有数个问题需要解决。本文着重解决其中的均值时间长度问题和机组一次功率的获取问题。其中关于机组一次功率的获取由于机组在执行二次调节时是一二次联合动作的,而且最终的动作执行者同为汽轮机的进气阀门(火电机组的情况),故一直是一个较难解决的问题。本文主要从机组二次调解的目标曲线出发,并做出适当调整,得到所需的一次功率。在指标的均值时间长度方面主要是针对功率和频率采样时间、频率的传输延时和SCADA系统的坏数据这三方面的影响,综合设定一个较为合理的时间长度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 电力系统频率调整
• 1.1 电力系统频率控制的必要性
• 1.2 电力系统频率特性
• 1.2.1 电力系统负荷的频率特性
• 1.2.2 同步发电机的频率特性
• 1.2.3 电力系统的频率特性
• 1.3 电力系统频率调节
• 1.3.1 电力系统频率一次调节
• 1.3.2 电力系统频率二次调节
• 1.3.3 电力系统频率三次调节
• 1.4 一次调节参数
• 1.4.1 调节死区
• 1.4.2 调差系数
• 1.4.3 最大负荷限幅
• 1.4.4 投用范围
• 1.4.5 响应行为
• 1.5 一次调节的重要性
• 2 现有的发电机组一次调频性能评价方式
• 2.1 现有的发电机组一次调频性能评价指标
• 2.1.1 一次调频投运率
• 2.1.2 一次调频贡献电量
• 2.1.3 一次调频效果
• 2.1.4 最大调节量或平均调节量
• 2.2 现有发电机组一次调频性能评价方法
• 2.2.1 一次调频投运率和一次调频贡献电量结合
• 2.2.2 用最大调节量或平均调节量评价
• 2.2.3 一次调频投运率和一次调频效果
• 2.3 现有一次调频经济补偿方法
• 2.3.1 直接补偿法
• 2.3.2 电量补偿法
• 2.4 现有评价指标不足之处
• 2.4.1 一次调频投运率
• 2.4.2 一次调频贡献电量
• 2.4.3 一次调频效果
• 2.4.4 最大调节量或平均调节量
• 3 全面准确评价发电机组一次调节效果的评价方法
• 3.1 新指标的思路分析
• 3.2 评价发电机组一次调节性能的新指标
• 3.3 新指标的计算
• 3.4 新指标的物理意义分析
• 4 机组一次调频功率的拆分
• 4.1 非 AGC机组次功率的拆分
• 4.2 AGC机组一次调节功率拆分
• 4.2.1 一次调节功率拆分原则
• 4.2.2 AGC火电机组一次调节功率拆分
• 4.2.3 AGC水电机组一次调节功率拆分
• 5 影响新评价指标中均值时间长度的因素
• 5.1 功率和频率的采样时间
• 5.1.1 现实中功率和频率的采样时间
• 5.1.2 功率和频率的均值时间长度对新评价标准中时间长度的影响
• 5.2 频率的传输延时
• 5.3 坏数据
• 5.3.1 坏数据产生原因
• 5.3.2 坏数据对新评价标准中时间长度的影响
• 5.4 均值时间间隔最终确定
• 6 matlab算例
• 6.1 仿真模型介绍
• 6.1.1 负荷扰动模型
• 6.1.2 发电机-负荷模块
• 6.1.3 调频机组模块
• 6.1.4 一次调频模块
• 6.1.5 AGC模块的实现
• 6.2 AGC机组一次调频功率拆分仿真
• 6.3 改变调频死区时的 PFRC变化情况
• 6.4 改变调差率时的PFRC变化情况
• 6.5 改变限幅的 PFRC变化情况
• 6.6 改变爬坡律限制时的PFRC变化情况
• 6.7 改变机组反应延时的PFRC变化情况
• 7 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢