大功率缺失下主動(dòng)頻率響應(yīng)控制初探

李衛(wèi)東, 晉萃萃, 溫可瑞, 申家鍇, 劉 柳

(大連理工大學(xué)電氣工程學(xué)院, 遼寧省大連市 116024)

0 引言

在特高壓交直流混聯(lián)電網(wǎng)逐漸成型、新能源大規(guī)模接入的背景下,電網(wǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量減小、一次調(diào)頻能力減弱且面臨的大功率缺失故障風(fēng)險(xiǎn)增加,系統(tǒng)頻率安全穩(wěn)定形勢(shì)極為嚴(yán)峻[1-8],頻率穩(wěn)定控制問(wèn)題受到了廣泛關(guān)注。擾動(dòng)后秒至分鐘級(jí)時(shí)間尺度,即頻率響應(yīng)(一次調(diào)頻)的作用期間,是決定頻率穩(wěn)定與否的關(guān)鍵階段,歷來(lái)為工程界和學(xué)術(shù)界所關(guān)注[9]。

頻率穩(wěn)定的本質(zhì)是在擾動(dòng)后秒至分鐘級(jí)時(shí)間尺度的有功功率平衡,其發(fā)展過(guò)程和穩(wěn)定與否取決于“攻防”兩端的勢(shì)力對(duì)比。“攻”對(duì)應(yīng)于功率不平衡數(shù)量,“防”對(duì)應(yīng)于故障前、故障后針對(duì)有功平衡控制的各種行為,包括:故障前的頻率調(diào)整控制,使系統(tǒng)運(yùn)行頻率處在高位(送端電網(wǎng)處于低位),以提升系統(tǒng)抗沖擊能力,屬預(yù)防控制[10];故障時(shí)相繼作用的系統(tǒng)慣性、繼電保護(hù)切除故障和隨后介入的頻率響應(yīng)控制,上述措施未能有效遏制頻率下降而投入的低頻減載或高頻切機(jī)[11],以及頻率恢復(fù)穩(wěn)定過(guò)程中的自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)和事故備用調(diào)用控制,這些均屬于校正控制。

“攻”側(cè),特高壓交直流輸電線路的輸送功率數(shù)量日漸提升,清潔高效的巨型火電和核電機(jī)組逐步代替了污染低效的小火電機(jī)組[12-13],單一元件故障所引起的功率失衡數(shù)量大幅增加;相對(duì)較差的環(huán)境,加之直流線路積污速度快,導(dǎo)致特高壓輸電線路直流單極閉鎖故障率較高。……