引言

本文搭建了一種涵蓋大規(guī)模風電機組、火電機組、水電機組的頻率響應模型,提出了快速評估方法,通過對各種運行情況進行仿真計算,給出頻率響應曲線。對比時域仿真的頻率響應曲線發(fā)現,該模型評估頻率響應具有較高精度,并且耗時大大減少。

1含風電的頻率響應快速評估模型

1.1同步發(fā)電機等值模型

如果電力系統(tǒng)含有n臺同步機組,且每臺等效為單機模型,可以表示如圖1所示。

其中APT(s)=APm(s)-APe(s)為同步機組機械功率與電磁功率之差拉氏變換,AF(s)為系統(tǒng)頻率偏差A/ave(1)的拉氏變換。K8P為系統(tǒng)總的負荷有功頻率調節(jié)效應系數。全系統(tǒng)總慣性時間常數是

其中,第i臺同步機組的慣性時間常數是Hi。

1.2原動機及調速器等值模型

1.2.1汽輪機及調速器等值模型

當系統(tǒng)有nl臺汽輪機組(火電機組)時,可將系統(tǒng)中的汽輪機和調速器等值。汽輪機及調速器

等值模型如圖2所示。

其中7H是汽輪機再熱時間常數,F3為系統(tǒng)等值汽輪機高壓缸穩(wěn)態(tài)輸出功率占汽輪機總輸出功率的比例,l/R為等值調速器調差系數。

1.2.2水輪機及調速器等值模型

理想水輪機及調速器等值簡化模型如圖3所示。

1.2.3具有調頻能力風電機組等值模型

如果系統(tǒng)中有nw個風電場參與系統(tǒng)頻率調整,等值模型如圖4所示。

圖中,Hv表示風電機組的虛擬慣性時間常數,Kv表示風電機組的下垂系數。

2系統(tǒng)頻率響應等值模型

電力系統(tǒng)切除功率為APa的發(fā)電機/廠,如果視作瞬間過程,即當成階躍響應,有APa(s)=APa(1)/s,根據圖1、2、3、4,可以建立系統(tǒng)頻率響應等值模型,如圖5所示。

3算例仿真驗證

3.1仿真系統(tǒng)簡介

采用西門子公司開發(fā)的Pss/EwSRl電力系統(tǒng)仿真軟件,搭建l0機w9母線新英格蘭系統(tǒng)進行仿真分析。研究不同案例下,在MATLAB中所建立的等值模型用于系統(tǒng)頻率響應評估的正確性。具體情形如表1所示。

3.2不同系統(tǒng)組成下頻率響應評估

圖6給出了10機39母線新英格蘭系統(tǒng)在不同情形下切除一臺大功率發(fā)電機組時,快速評估模型和時域仿真得到的頻率響應曲線。

表2給出了以上6種情形下,10機39母線系統(tǒng)快速評估模型和時域仿真頻率響應評估時間。

4結語

通過以上研究可知,采用本文所提模型和評估方法對系統(tǒng)頻率響應進行評估,精度高,耗時少,對風電接入電力系統(tǒng)規(guī)劃和運行調度具有重要意義。