计及机组频率调节特性的电力系统潮流模型研究

１ 电力系统潮流模型研究现状
算 结果 也要符合 电网的实 际运行情况 。
严重 的功率不平衡将导致的大规模 系统频率波动事故 ，同 时电 网规模不 断扩 大与可再生能源发 电集 中并 网已成 为电力 工业 发展 的必然趋势 ，其发 电功率 的间歇性与随机性导致其出 力难 以准确预测 ，随机 波动 幅度和频繁程度也都 比传统 的负荷 功率 波动大得多 ，这将 必然导致系统频率发 生不可预计 的变 动 ，也为电网的频率调整带来 了新的挑战。
摘 要：文章在 常规 潮流模 型的基础上 ，考虑 了发 电机 组的一次调频作 用，从 而建立 了计及机组频 率调 节特性 的电力 系统潮流模 型。 该模 型满．足在 系统发生任一 变动 时，如切机、切 负荷时 ，系统 中所有机组均有参与一次调频的响应的实际情况。在 此基 础上 ，还建 立了 更加 完善 的计及 系统频率调节特性的电力 系统潮流模 型。 关键 词：一次调频 ；频率调节特性 ；静态特性 ；潮流模 型 中图分类号 ：ＴＭ７４３ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１００６—８９３７（２０１６）０２—００７７—０２
从 数学 的角度来说 ，潮流计算就是求解一组 由潮流方 程构 成 的非线性方程组 ，也就是 求解潮流模 型。在 常规的潮流模 型 中 ，节 点类型一般分 为ＰＱ节点 、Ｐｖ节 点和平衡节点 三类 。由于 在 常规潮流模型 只能得 出系统频率为额定值时的潮流分布 ，并 不 能体 现系统频率 因不 同扰动所产生 的变化 ，因此需要在潮流 计算 中增加相应 的方程 以及对应项 ，并将 频率作为求解 量 ，从 而判断 系统频率是否能够满足 电能质量要求 ，并 以此作为根据 实现系统 的频率调整 。
科技 和经济的迅速发展导致 电能 的需求量 日益增加 ，因此 市场对 电能质量的要求也越来越 高。频率是衡量 电能质量 的三 个基本标志之一 ，关 系着发供 电设备本身及 广大用户 电力设备 的安全和效率 ，是交流 电力系统和各类交 流电气设备 的重要参 数之一 。频率是反应 电力系统 电能供需平衡 的唯一标 志 ，而影 响频率 的主要 因素是系统 的有 功功率 ：系统稳态运行 中 ，有功 发 电功率和有功用电功率基本平衡 ，系统的频率基本稳定 ；若 有功发 电功率大于有功用 电功率则会导致频率上升 ，反之将导 致频率下降 。因此 ，系统频率并不是一个恒定的值 ，而是随时变 化 的。电力 系统 的频率变动对电力系统和用户都会产生不利 的 影响 ，必须及时跟踪 ，密切关注 ，有效控制 ，因此需要 用有效 的 手段及时进行频率 调整 。作为维持电力系统中有功功率供需平 衡 的主要措施 ，频率调整的根本 目的是使 电力 系统频率保持稳 定 。发电机组原动机 的自动调节转速 系统是频率调整 的主要手 段 ，具有调频能力 的发 电机组的稳态运行点可用其有功功率静 态频率特性表示 ，其 出力可根据 由系统 中的扰动所导致 的系统 频率偏差来 自动进 行调节 ，即所谓 的一次频率 调节。当系统 的
第 ３５卷第 ２期
Ｖｏ１．３５ Ｎｏ．２
企 业 技 术 开 发
ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＣＡＬ ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ ０Ｆ ＥＮＴＥＲＰＲＩＳＥ
Baidu Nhomakorabea２０１６年 １月
Ｊａｎ．２０１６
计及机组频率调节特性的电力系统潮流模 型研 究
莫小锋 １，２
（１．湖北工业大学，湖北 武汉 ４３００６８；２．国网重庆合川 区供 电有限责任公司 ，重庆 ４０１５２０）
此外 ，由于常规 潮流计算忽 略了发 电机组和负荷 的静态特 性 ，并将除平衡 机以外 的发 电机有功 出力设置 为 固定值 ，从而 导致其计算结果与实际的运行情况有三点不符 ：①潮流发 电机 组 的 自动调节和机组 所 固有 的静态 特性导致并不存 在具有无 限大容 量的理想平衡 节点和具有无 限大增益系数 自动电压调 节器 的理想ＰＶ节点 ，ＰＱ节点也与实际运行情况不符 ；②不 同平 衡节点 的选择和平衡 节点 电压 幅值 的不 同将导致不 同的潮流 计算 的结果 ；③ 常规潮流计算 中仅 由一个平衡节点承担所有 的 功率不平衡量 ，不能 准确地反 映具有调频能力的发 电机的 出力 随系统频率变动的调整情况 ，发 电机和负荷 的有功功率和无功 功率不会随着系统频率和节点电压的变化 而变化 。
作 者简介 ：莫小锋（１９７７一），男，重庆人 ，大学本科 ，助理工程 师，研 究方 向：电力企 业调度 管理。
在常规潮 流模型 的基础上 ，建立 三个 新 的模型 ：①计及 机 组频率调节特性的电力系统潮流模 型；②计及系统频率调节特 性 的电力系统潮流模型 ；③计及系统静态特性的电力 系统潮流 模型。此外 ，将以计及系统静 态特性 的电力 系统潮流模型为例 ， 使用牛顿—拉 夫逊法求解该模 型。 ２．１ 常规 潮流 模 型
由此可见 ，常规潮流模型 的上述弊端严重影响了潮流计算 结果 的准确 性 ，同时也 限制 了其在扰 动后潮流计算方 面的应 用 。因此 ，常规潮流模 型需 要进行相应 的改进从而获得符 合实 际 运 行 情 况 的 计 算 结 果 。
功率平衡 发生较大变动 时，一次频率调节不足 以调节系统 的频 ２ 电力系统潮流模型
率偏差 ，此时需通过系统中的调 频机组进行二次频率调节来稳 定系统频 率。
电力 系统 潮流计算根据给定 的网络拓扑结构 、参数和运行 方式确定 整个 系统 的运行状态 ，是电力系统稳定计算和故障分 析的基础 ，是实现 电力系统安全 经济发供 电的必要手段和重要 工作环节 ，是电力系统 中应用 最广泛 、最基础和最重要 的一种 电气运算 。因此潮流计算广泛的应用于电力系统的规划设计 、 生产运行 、调度管理及科学研究 。作为电网调 度仿 真的基础 ，潮 流模 型直接影 响到仿真机的 内在质量。由于电网调度仿 真要求 电网在各种不 同运行方式下的潮流分布情况均能模拟 ，所 以就 要求潮流计算模型容易修改和调整 ，并具有很好 的收敛性 ，计