作者簡(jiǎn)介

劉克天，博士，講師，主要研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)頻率穩(wěn)定與控制。

李軍，博士，教授，碩士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)安全穩(wěn)定控制。現(xiàn)任南京工程學(xué)院電力工程學(xué)院副院長(zhǎng)，主要研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)安全穩(wěn)定控制。先后獲江蘇省“青藍(lán)工程”優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊(duì)骨干教師，江蘇省“六大人才高峰”高層次人才，江蘇省“六大人才高峰”科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)成員。南京工程學(xué)院電網(wǎng)實(shí)時(shí)仿真實(shí)驗(yàn)室配有ADPSS、BPA、PSSE等多種電力系統(tǒng)仿真軟件，為開(kāi)展大型電力系統(tǒng)的仿真與分析工作提供軟件基礎(chǔ)。

南京工程學(xué)院電力工程學(xué)院及國(guó)網(wǎng)能源研究院電網(wǎng)發(fā)展研究所的研究人員劉克天、張鈞、李軍、陳凡，在2021年第5期《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》上撰文，為了改善低頻減載裝置功率缺額計(jì)算的準(zhǔn)確性，提出了基于頻率偏移面積的功率缺額計(jì)算及低頻減載整定方案，提供更有針對(duì)性的低頻減載切負(fù)荷控制措施。

研究背景

當(dāng)前，電力系統(tǒng)低頻減載整定主要存在兩方面的問(wèn)題：一是系統(tǒng)功率缺額計(jì)算不準(zhǔn)確；二是低頻減載各輪次一經(jīng)整定便固定，不會(huì)根據(jù)功率缺額的大小進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

低頻減載整定的核心內(nèi)容為切負(fù)荷總量的確定，也即系統(tǒng)功率缺額的計(jì)算。功率缺額計(jì)算主要有單機(jī)等值模型法、時(shí)域仿真方法以及基于廣域量測(cè)數(shù)據(jù)的多機(jī)模型法。單機(jī)等值模型法使用擾動(dòng)后瞬間的頻率斜率計(jì)算功率缺額。

但是，由于頻率具有時(shí)空分布特性，各低頻減載裝置僅僅使用擾動(dòng)后瞬間各母線頻率斜率并不能準(zhǔn)確計(jì)算系統(tǒng)的功率缺額。時(shí)域仿真法需要建立系統(tǒng)的詳細(xì)模型，只能進(jìn)行離線分析。基于廣域量測(cè)數(shù)據(jù)的多機(jī)模型法需要廣域量測(cè)系統(tǒng)的支撐，無(wú)法應(yīng)用于低頻減載。因此，論文基于低頻減載控制特性，對(duì)系統(tǒng)頻率動(dòng)態(tài)特性開(kāi)展深入研究，提出更有效的低頻減載整定方案。

論文所解決的問(wèn)題及意義

論文提出了一種基于頻率偏移面積的功率缺額計(jì)算及低頻減載整定方法。該方法能夠解決自適應(yīng)法中各低頻減載功率缺額計(jì)算不準(zhǔn)確的問(wèn)題，并能夠根據(jù)功率缺額的大小，自適應(yīng)調(diào)整低頻減載各輪次的切負(fù)荷量。所提出的低頻減載整定方案考慮了電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行狀況，在防止系統(tǒng)最低頻率過(guò)低、加快頻率恢復(fù)速度及降低切負(fù)荷量方面具有一定的優(yōu)勢(shì)。

圖1 南京工程學(xué)院電網(wǎng)實(shí)時(shí)仿真實(shí)驗(yàn)室

論文方法及創(chuàng)新點(diǎn)

論文首先假設(shè)擾動(dòng)后同一時(shí)刻各母線頻率偏移面積與系統(tǒng)慣性中心頻率偏移面積近似相等，并使用兩機(jī)系統(tǒng)對(duì)假設(shè)進(jìn)行了理論證明。

圖2 各母線頻率與慣性中心頻率曲線

圖3 IEEE9系統(tǒng)8號(hào)母線頻率曲線偏移面積

圖4IEEE9系統(tǒng)慣性中心頻率曲線偏移面積

然后，基于系統(tǒng)的單機(jī)等值模型建立了慣性中心頻率偏移面積與功率缺額之間的關(guān)系，低頻減載通過(guò)測(cè)量其母線頻率偏移面積便可計(jì)算功率缺額。

最后，設(shè)計(jì)了低頻減載的功率缺額計(jì)算程序啟動(dòng)機(jī)制及基于缺額大小的整定方案，低頻減載各輪次切負(fù)荷量根據(jù)功率缺額的大小而改變。

論文的創(chuàng)新點(diǎn)主要是提出了基于頻率偏移面積的系統(tǒng)功率缺額計(jì)算算法，該算法通過(guò)對(duì)擾動(dòng)后頻率偏移面積的測(cè)量，能夠準(zhǔn)確計(jì)算系統(tǒng)的功率缺額，并不受頻率時(shí)空分布特性的影響。

結(jié)論

論文提出了一種基于頻率偏移面積的功率缺額計(jì)算及低頻減載整定方法，在功率缺額計(jì)算準(zhǔn)確性及低頻減載控制效果方面具有一定的優(yōu)勢(shì)。

（1）發(fā)生功率缺額事件后，低頻減載并不是立刻動(dòng)作，所以使用頻率偏移面積進(jìn)行功率缺額計(jì)算，較單機(jī)等值模型算法更加準(zhǔn)確。

（2）基于功率缺額大小調(diào)整低頻減載各輪次的切負(fù)荷量，在防止系統(tǒng)最低頻率過(guò)低、加快頻率恢復(fù)速度及降低切負(fù)荷量方面具有一定的優(yōu)勢(shì)。

引用本文

劉克天， 張鈞， 李軍， 陳凡. 基于頻率偏移面積的功率缺額計(jì)算及低頻減載整定[J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào)， 2021, 36(5): 1040-1051. Liu Ketian, Zhang Jun, Li Jun, Chen Fan. Power Deficit Calculation and under Frequency Load Shedding Strategy Based on the Frequency Deviation Area. Transactions of China Electrotechnical Society, 2021, 36(5): 1040-1051.