频率越限标准及其控制策略的研究

论文摘要

电力系统频率是电能质量的重要指标之一,也是电力系统运行最重要的参数之一。电力系统中如果功率供求关系平衡,则系统的频率维持在额定值,否则,频率将发生改变,系统随之会通过一次调节和二次调节等手段,做出一系列自动或人工的功率调整,以使频率符合要求。为了保证系统功率供求关系的平衡,各个控制区利用自动发电控制系统确保控制区的发电功率、电力负荷及联络线交易的平衡。为规范和引导各区自动发电控制系统的控制行为,需要研究相应的控制性能评价标准对其控制行为进行评价。目前我国电网所采用的控制性能评价标准是对北美CPS标准直接或简单修改后的套用的类CPS标准,该CPS指标都是对系统频率长期的统计指标。利用统计指标考察和评价控制区域的长期表现,有利于控制区域“将功补过”,可以节约大量的能源消耗,也可有效地避免反调现象的产生。但这样也会淹没系统瞬时频率对系统的影响,因为如果某个(些)控制区域因一些原因(如：调节能力不足、投机行为等)未能满足调节要求,则会影响整个系统的频率质量,造成很大的瞬时频差,对系统造成大的安全隐患(这是因为频差在频率合格限外的瞬时值中,如果频率超限的额度越大,就意味着系统的功率不平衡越大,系统的安全裕度越小)。因此,在由类CPS指标保证了系统频率的统计性能后,有必要对频差处于频率合格限外的瞬时值中各控制区域的行为进行评价。论文首先对北美CPS指标进行了全面剖析,并针对我国电网对北美CPS标准的简单修改以后套用的类CPS标准进行了分析,认为类CPS标准不完全适合我国互联电网的实际情况,另外根据对我国企业标准的认真思考,发现类CPS标准存在一定的片面性,其只考虑了频率的统计指标,而对频率的瞬时指标却没有研究；然后对标准制定的目的、制定的基本原则进行详细阐述,得到新标准的设计思路,为进一步研究适宜的频率越限指标打下坚实的基础：最后设计了一种对互联电网中各区域在系统频率越限情况下的调频能力进行考查的频率瞬时指标,称之为频率越限指标(CPS3),并根据其特点,设计了基于移动平均理论的AGC控制策略,并与已有的CPS1和CPS2控制策略相配合协调输出,共同保证系统安全、可靠地运行。结果表明该标准对于减少系统频率越限的次数,保证频率质量等方面有很大的帮助。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 控制性能评价与考核方法的沿革
• 1.1.2 实施控制性能评价应达到的目的
• 1.2 问题的提出
• 1.2.1 类CPS指标的问题
• 1.2.2 新标准需要新的AGC控制策略相适应
• 1.3 本文主要工作
• 2 已有标准的剖析
• 2.1 北美CPS标准
• 2.1.1 CPS标准中调频责任的分配
• 2.1.2 CPS1指标
• 2.1.3 CPS2指标
• 2.1.4 CPS标准与系统运行的安全性、优质性和经济性
• 2.2 华东华中和南方电网的类CPS标准
• 2.2.1 评价标准
• 2.2.2 与北美CPS标准的比较
• 2.3 本章小结
• 3 评价标准的设计
• 3.1 标准制定的目的
• 3.2 标准制定的基本原则
• 3.3 标准制定的设计思路
• 3.4 本章小结
• 4 频率越限标准（CPS3）
• 4.1 设计目的
• 4.2 设计思想
• 4.3 指标设计
• 4.4 特点分析
• 4.5 本章小结
• 5 基于频率越限标准的AGC控制策略研究
• 5.1 计及CPS3标准的一般控制策略
• 5.1.1 CPS3控制
• 5.1.2 CPS1和CPS2控制
• 5.1.3 协调输出
• 5.2 引入移动平均理论的AGC控制策略
• 5.2.1 移动平均线理论预测电力系统ACE的变化趋势
• 5.2.2 移动平均线的定义及其特性
• 5.3 本章小结
• 6 仿真分析
• 6.1 仿真模型的建立
• 6.2 仿真结果分析
• 6.2.1 两区域互联电网CPS3指标控制效果的检验
• 6.2.2 移动平均线性质的仿真
• 6.2.3 引入移动平均线理论控制策略的两区域互联系统的仿真
• 6.3 本章小结
• 结语
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢