lfc负荷频率控制
水轮机控制工程第九章电网负荷频率控制(LFC)

第九章电网负荷频率控制(LFC)在水轮机数字式(微机)电液调速器出现以前,水轮机调速器的主要作用是根据偏离机组频率(转速)额定值的偏差,调节水轮机导叶和桨叶机构,维持机组水力功率与电力功率平衡,从而使机组频率(转速)保持在额定频率(转速)附近的允许范围之内,这时的水轮机调速器主要是一个机组频率(转速)调节器。
现代水电厂和电力系统的发展,对水轮机调速器的性能及功能提出了新的和更严格的要求。
与数字式(微机)电液调速器发展、完善和广泛应用的同时,水电厂自动发电控制系统(AGC)、电网能量管理系统(EMS)也已日趋成熟并进入了实用化的阶段;现代电力系统中,区域电网容量迅速加大,区域电网间联网并要求进行交换功率控制;大中型和多数小型水轮发电机组的主要运行方式是并入大的区域电网运行,在这种运行方式下,电网的负荷频率控制(LFC,Load Frequency Control)是通过电网AGC系统和电厂AGC系统,来控制水电机组的水轮机调速器及火电机组的调速系统来实现的,调速器(系统)实际上是机组的功率控制器。
因而,现代水轮机调速器承担的任务已不能仅仅用“水轮机调节”来描述,它除了完成水轮发电机组频率(转速)调节任务之外,还可以具有电网一次调频、二次调频和区域电网间交换功率控制(TBC,Tie-Line Bias Control)等附加的控制功能。
因此,IEC关于水轮机调速器的技术规范导则(IEC61362(1998))和试验(IEC60308(CDV))都是用“水轮机控制系统”加以命名;我国的水轮机调速器与油压装置的国家标准(技术条件和试验验收规程)正在修订,也将把主题词“水轮机调速器与油压装置”改为“水轮机控制系统”。
这一章中,结合华中科技大学与福建电力有限公司共同开展的“福建电网控制区域的频率偏差系数动态特性及调频协调性研究”科研课题所取得的初步成果,基于水轮机调速器的静态和动态特性,分析与电网负荷频率控制(TBC)有关的电网一次调频、二次调频、自动发电控制和区域电网交换功率ACE控制等问题,提供初步的仿真和试验结果。
电力系统负荷频率控制LFC的小波神经网络辨识

如果 满 足框 架特性 : 在两个 常数 c 和 存
c , 于所 有 £ ( 中 的 , 对 R ) 满足
c
≤ ∑ I > ≤c < I
=
() 5
在求和 中,<, 表示 ( ) 内积, > 的 求和范 围为整个 簇 中的所有元素。那 么就 可以从所有
FE E1蔷 /1蔷 P =(+ ) 一 ) (
, )n
() 1 2
( 3 1)
A C= o ( + I lg E)
r J
CbnoF nhsiH ri yek 、u aa 、 o k等人分别用不 同的 h n 方法证明了一个共 同的结论 , 即仅含一个隐层 的前 馈网络能以任意精度逼近定义在 中的一个紧集 上的任意非线性 函数 。采用隐层单元作用函数为有 界连续 函数。可 以采用 S m i i o g d函数 , 也可 以采用 有界连续的小波 函数。可将该理论应用于多层前馈
() 1 考虑到式 ( )的实用性 , 7 将其改为 :
(e 7 [ 一 dt ) D ] D
{ ∈ D =da( , R , R ,^ i d )d ∈ ^ g ∈Z} 其 中: d 和 分 别是 伸缩和平移矢 量。 为母 小
)= : [ 一 + W D ] g
( )= , 经 伸缩 和平 移得 到一族 函数 : 0 0由
=
)=C ∑ I D > 。:(∈ } () <( ID{ 6 ( D
将式 ( ) 6 和神经 网络联 系起来 , 可得 小波神经
网络 :
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.
)一 ∑Wdt 寺 [ 一 () ( ) D £ 7 eD ]
小波 神经 网络 。 可 以采用非 线性 自回归 滑 动平 均 模 型 N R A MA
电力系统中的频率稳定控制

电力系统中的频率稳定控制在现代社会中,电力已经成为人们生活中不可或缺的一部分。
电力系统作为能源的供应主要来源,频率的稳定控制成为电力系统运行的重要任务之一。
频率稳定控制是指通过调节发电机机组的输出功率,使得整个电力系统中的频率维持在合理的范围内。
本文将从电力系统的组成、频率稳定控制的原理以及现有的技术手段等方面进行阐述。
1. 电力系统的组成和运行原理电力系统主要由发电厂、输电网和用户组成。
发电厂负责发电,能源可以是化石燃料、水力、风力或核能等。
输电网用于传输电能,它包括高压输电线路、变电站等设施。
用户则是电力系统的终端接收者,包括居民、工厂、商业建筑等。
电力系统通过交变电流传输能量。
交流电源的频率通常是50Hz或60Hz,这是为了方便电力系统的运行和设备的设计。
在电力系统的运行中,发电厂通过发电机机组产生电能,并通过输电线路输送到用户。
发电机机组的输出功率和负荷的需求之间存在动态的平衡,而频率的稳定则是这种平衡的关键。
2. 频率稳定控制的原理在电力系统中,频率是由负荷需求和发电机机组输出功率之间的平衡关系所决定的。
当负荷需求增加时,电力系统的频率会下降;而当负荷需求减少时,电力系统的频率会上升。
频率稳定控制的目的是通过调节发电机机组的输出功率,使得频率保持在指定的范围内。
频率稳定控制的基本原理是负荷频率特性(Load Frequency Control,LFC)。
LFC是通过反馈控制的方式来实现的,它包括主动和被动调频两种方式。
主动调频是指发电厂根据系统频率的变化主动调整发电机机组的输出功率;而被动调频是指发电机机组根据系统频率的变化被动调整输出功率。
为了实现频率稳定控制,需要建立电力系统的动态模型,通过模拟计算来预测系统的响应。
这些模型通常包括发电机机组、负荷、输电线路等元素,以及它们之间的相互作用。
通过对这些模型进行仿真和优化,可以制定相应的控制策略,实现频率的稳定控制。
3. 频率稳定控制的技术手段目前,频率稳定控制可以利用先进的自动化和通信技术,以及智能控制算法来实现。
水轮机调速器和电网一次调频

水轮机调速器和电网一次调频
2. 水轮机调节系统的负荷频率控制(LFC)特性
频率(转速)- F
信号Fg +
频率死区 频率(转速)
水轮机调速器和电网一次调频
2. 水轮机调节系统的负荷频率控制(LFC)特性 综上所述,电网在负荷扰动后,电网频率产生相
对于频率(转速)给定的偏差,各机组的调速系统 根据频率偏差Δf和(功率)调差系数ep进行一次调 频,在较快的时间(8″~15″)内弥补了系统部分 功率差值pc;在一次调频的基础上,电网自动发电 控制(AGC,二次调频),修正相关机组的目标功 率值,通过调速系统的PID调节(静态主要依靠积分 调节),最终可实现电网功率平衡和频率的恢复。
引水和泄水
系
统
被控制系统
执行机构
水轮机、 发电机
电网
放大校正元件
测量元件
–
+
–
给定元件
反馈元件 水轮机控制设备(系统)
水轮机调速器和电网一次调频
1.水轮机调节系统 微机调速器自动调节部分框图
水轮机调速器和电网一次调频
1.水轮机调节系统
PID结构图(1)
机组 fg 频率
频率 fc 给定
测频
– f 1
ep
1 bp
开度
yc 给G定 1
+–
pKI
水轮机调速器和电网一次调频
4.水轮发电机组功率增量Δp与电网频率偏差Δf之间的动态特
性特性
(1).由图2易得Δf至Δp的增量传递函数为:
新能源区域电网负荷频率控制方法研究

新能源区域电网负荷频率控制方法研究杨向东(中国华电科工集团有限公司)摘 要:为了提高新能源区域电网负荷频率控制的质量,考虑到云模型解决传统模糊逻辑立场上存在不确定性问题,提出搭建基于云-神经网络PI算法,解决对人工经验的依赖,实现更好的负荷频率控制。
试验结果表明:此控制方法在多种干扰情况下均具备较好的负荷频率控制效果,具有极强自适应性以及稳定性。
关键词:新能源;光伏;电网;负荷频率控制0 引言针对化石能源匮乏及环境污染问题,开发多种新能源接入电网成为大势所趋[1],区域电网中包含的光伏发电、风力发电等可再生新能源接入电网,虽解决了资源及环境问题,但同时导致电力系统负荷频率产生随机性以及波动性,致使区域电网中负荷频率控制(LoadFrequencyControl,LFC)受未知因素影响。
考量区域电网中系统平稳运行的核心指标即负荷频率,降低频率波动幅度,同时提升发电机组响应时间已成为负荷频率的控制目标[2]。
由于电力系统中各个区域负荷异常、区域间的联络线交换功率异常等原因,负荷频率控制作为电网平稳运行的重要环节,可促使系统负荷频率维持平稳状态,并将联络线交换功率保证在计划值内,控制负荷频率稳定[3]。
国内相关学者对此开展了研究,如李峰等[4]人采用改进粒子群算法对滑模控制算法中模糊的参数进行优化来实现负荷频率控制,但该方法成本消耗规模较大,不适合广泛应用;米阳等[5]人提出搭建含风储多域互联电力系统负荷频率控制模型,采用滑模负荷频率控制器结合储能协调的控制策略来控制负荷频率,该方法使储能系统的配置容量大幅缩减,达到电力系统负荷频率稳定状态,但其考虑较为单一,不利于电力系统负荷的稳定性。
为解决以上方法中存在的问题,现提出一种新能源区域电网负荷频率控制方法,通过采用云模型解决传统模糊逻辑立场上存在不确定性问题,利用云-神经网络PI发生器,建立自主学习云规则,改进为云-神经网络PI控制器进行负荷频率控制。
基于双人零和博弈的孤岛微电网有界L2增益负荷频率控制

基于双人零和博弈的孤岛微电网有界L2增益负荷频率控制李寅生;王冰;陈玉全;黄浩乾
【期刊名称】《电力系统自动化》
【年(卷),期】2024(48)3
【摘要】针对含不确定建模误差和新能源接入的孤岛微电网,提出了一种结合有界L2增益基线控制和扰动补偿的综合负荷频率控制(LFC)方法。
首先,推导了微电网的全驱模型,将建模误差和新能源的影响总结成一个综合扰动。
为提高系统的鲁棒性,该综合扰动被定义成控制信号的对手玩家。
进一步,关于扰动抑制的有界L2增益问题被等价成求解综合扰动和控制信号的零和博弈Nash均衡,由此推导出有界L2增益基线控制器。
为改善频率的二次控制,设计了基于五阶广义积分观测器的扰动补偿控制,并在此基础上引入了一种针对发电速率约束(GRC)的新型抗发电速率约束(anti-GRC)措施。
最后,搭建了16 MW的新能源-柴油混合微电网仿真模型,并在多种工况下对所提出的综合LFC方法进行测试,验证了其有效性。
【总页数】10页(P93-102)
【作者】李寅生;王冰;陈玉全;黄浩乾
【作者单位】河海大学能源与电气学院
【正文语种】中文
【中图分类】O17
【相关文献】
1.基于电池储能和可控负荷的孤岛型海岛微电网频率协调控制策略
2.基于牵制控制策略的孤岛微电网频率控制研究
3.基于模型预测控制的孤岛微电网频率二次控制策略
4.基于可进化PID的含电动汽车孤岛微电网负荷频率控制策略
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电力系统频率调整及控制

12。
1.1.1频率与有功功率平衡电力系统频率是靠电力系统内并联运行的所有电机组发出的有功功率总和与系统内所有负荷消耗(包括网损)的有功功率总和之间的平衡来维持的。
但是,电力系统的负荷是时刻变化的,从而导致系统频率变化。
为了保证电力系统频率在允许范围之内,就需要及时调节系统内并联运行机组的有功功率。
频率质量是电能质量的一个重要指标。
中国《电力工业技术管理法规》规定,大容量电力系统的频率偏差不得超过,一些工业发达国家规定频率偏差不得超过。
说明电力系统元件及整个系统的频率特性,介绍电力系统调频的基本概念。
12.1.2。
1负荷频率特性负荷的频率静态特性:在没有旋转备用容量的电力系统中,当电源与负荷推动平衡时,则频率将立即发生变化。
由于频率的变化,整个系统的负荷也将随着频繁率的的变化而变化。
这种负荷随频率的变化而变化的特性叫做负荷的频率静态特性.综合负荷与频率的关系可表示成:由于电力系统运行中,频率一般在额定频率附近,频率偏移也很小,因此可将负荷的静态频率特性近似为直线,如下图所示。
12.1。
2。
2发电机组频率特性发电机组的频率静特性:当系统频率变化时,发电机组的高速系统将自动地改变汽轮机的进汽量或水轮机的进水量以增减发电机组的出力,这种反映由频率变化而引起发电机组出力变化的关系,叫发电机调速系统的频率静态特性.发电机组的功率频率静态特性如下图:在不改变发电机调速系统设定值时,发电机输出功率增加则频率下降,而当功率增加到其额定功率时,输出功率不随频率变化。
图中向下倾斜的直线即为发电机频率静态特性,而①和②表示发电机出力分别为PG1和PG2时对应的频率。
等值发电机组(电网中所有发电机组的等效机组)的功率频率静态特性如下图所示,它跟发电机组的功率频率静态特性相似。
12。
1.2。
3电力系统频率特性电力系统的频率静态特性取决于发电机组的功率频率特性和负荷的功率频率特性,由发电机组的功率频率特性和负荷的功率频率特性可以经推导得出:式中――电力系统有功功率变化量的百分值:――系统频率变化量百分值;――为备用容量占系统总有功负荷的百分值.12.1.2。
含新能源的多区域互联电力系统负荷频率控制

含新能源的多区域互联电力系统负荷频率控制摘要:在互联电力系统中,某个区域的负荷变化或异常,会引起整个电力系统的频率和区域间联络线交换功率的失配,而保证系统频率稳定、联络线交换功率在计划值,实现电网安全稳定运行的关键是负荷频率控制(Load Frequency Control,LFC)。
近年来,自适应控制]、鲁棒控制以及基于人工智能的神经网络等先进控制方法被广泛应用在了负荷频率控制中。
随着风电、光伏等新能源的大量涌现,由于其间歇性和随机性的特点,并入电网后对电网的安全稳定运行提出了更高的要求。
模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)由于建模方便,有动态性能好、稳定性和鲁棒性强等特点,被广泛应用在各领域,在电力生产中也取得了广泛的应用。
关键词:新能源;电力系统;负荷频率控制;引言随着电网技术的不断发展,区域性的电力系统互联成为可能,其通过联络线将多个领域连接成一个整体。
互联电力系统的优势在于能够整合不同区域间的资源优势,可有效解决负载和能源之间的分布不平衡问题。
此外,互联不仅可以增大电力系统的容量,实现不同区域的相互支援,还可以在保持电力系统经济运行的同时,提高供电的可靠性。
但是多区域电网互联后,不同区域之间的相关性增强,致使单一的故障可能引发整个电力系统的电压、频率变化。
而在电网系统中,即使是微小的频率变化也容易引发供电装置的连锁反应,甚至造成大面积停电,因此实现对互联电网负荷频率的控制显得尤为重要。
一般通过配置储能维持系统的有功平衡或者通过控制系统中传统发电机的出力来维持频率稳定。
值得注意的是,多个区域的电力系统互联使得电网结构变得更复杂,也进一步增大了负荷频率控制的难度。
1供电负荷稳定性的优化控制意义如今,经济水平的提升和科学技术的进步,使得电网辐射范围逐渐扩大,电网区域的互联程度也在不断提高,电网已然成为了多区互联的电力系统。
电力系统在运行环节会受到多种因素干扰,其中的不可抗力因素较多,所以系统运行的稳定性难以维护。
电力系统中的电网频率稳定控制策略

电力系统中的电网频率稳定控制策略电力系统是一个庞大而复杂的系统,它包括发电、输电和配电等环节,以供应电力给广大用户。
在电力系统中,电网频率的稳定性对于保障电力供应的可靠性至关重要。
本文将探讨电力系统中的电网频率稳定控制策略,并分析其影响因素和解决方案。
一、电网频率的重要性及其影响因素电网频率是指电力系统中交流电的频率,通常以赫兹(Hz)作为单位,全球大部分国家和地区的标准电网频率为50Hz或60Hz。
电网频率的稳定对于电力系统的正常运行具有重要意义。
电网频率的稳定性受到多种因素的影响。
首先,供需失衡是导致频率波动的主要原因之一。
当电力需求超过供给时,电网频率会下降;相反,当供给超过需求时,电网频率会升高。
此外,电力系统中的突发故障和突发负荷变化也会引起电网频率的波动。
例如,某个发电机机组突然停机或由于故障导致输出功率骤减,将使系统频率迅速下降。
二、电网频率稳定控制策略为了确保电力系统中电网频率的稳定性,需要采取一系列的控制策略。
以下是几种常见的电网频率稳定控制策略。
1.快速调速控制快速调速控制是电网频率稳定的基本控制手段之一。
它通过调整发电机的输出功率以及与之相连的负荷,来保持电网频率在合理的范围内。
快速调速控制系统一般由发电机自动调速器(AVR)和负荷频率控制器(LFC)两个部分组成。
发电机自动调速器负责调整发电机的励磁电流和机械输入,以维持发电机输出功率的稳定;负荷频率控制器则监测电网频率,对负荷进行调节,以维持电网频率稳定。
2.调频控制调频控制也是一种常见的电网频率稳定控制策略。
调频控制通过对电力系统中所有发电机的输出功率进行调整,来保持电网的频率稳定。
当电网频率下降时,调频控制系统将发出信号,要求发电机增加输出功率;当电网频率上升时,调频控制系统则要求发电机减少输出功率。
通过这种方式,调频控制能够维持电网频率在合理的范围内。
3.负荷侧控制除了在发电机端进行控制外,还可以通过负荷侧的控制手段来实现电网频率的稳定。
电力系统有功功率和频率控制解读

ΔPe = ΔPl + D Δ ωr D=负荷阻尼系数,典型值D=1-2 D=2,表示1%频率变化引起2%负荷变化
2021/5/11
电力系统有功功率和频率控制
13
包括阻尼影响的研究系统频率对负荷变化的响应
(没有调速器时静态转速偏差由负荷频率特性决定)
ΔPm
+
-
1 MS
t
ΔPL
2021/5/11
电力系统有功功率和频率控制
32
损失盘山电厂1000MW(+2000MW区外)
2021/5/11
电力系统有功功率和频率控制
33
静态频率偏差的影响因素
静态频率偏差决定于:
系统等值调差特性Req; 系统频率特性D; 系统总负荷Pl; 系统发电旋转备用容量及分布在多少发电容
量机组上Σpi,i=n; 调速器死区的影响。
受热应力限制,汽轮机的带负荷速度在刚开始时可快 速承担大约10%的汽轮机额定输出,不会发生过热损 坏。随后可以每分钟大约2%慢速增加;
汽轮机阀门打开时,蒸汽流量增加导致压力下降,锅 炉增加燃料恢复压力需几分钟。对抑制频率下降作用 不大;
调速器有3-5秒延迟。 因此,用于频率控制的发电机备用仅限于所剩余发电
有延时才升负荷; 调速器调差系数大; 调速器死区过大,要求(DEH验收技术条件)
2转0.033Hz,但大部分放12转0.2Hz 以后才调; 大量火电机组的“机跟炉”控制方式。
2021/5/11
电力系统有功功率和频率控制
39
三、电力系统二次调频特性
2021/5/11
电力系统有功功率和频率控制
40
2021/5/11
电力系统有功功率和频率控制
自动发电控制(AGC)的原理及应用

自动发电控制(AGC)的原理及应用编写:黄文伟贵州电力调度通信局2005年9月目录1. 概述 (3)1.1.AGC的作用 (3)1.2.AGC的目的 (3)1.3.AGC的意义 (4)1.4.AGC的地位 (4)2. AGC的基本原理 (4)2.1.负荷频率特性 (6)2.2.机组功频特性 (6)2.3.系统频率特性 (8)2.4.独立系统调频 (9)2.5.自动调频方法 (11)2.6.联合系统调频 (12)3. AGC的系统体系 (14)3.1.系统构成 (14)3.2.控制回路 (15)3.3.与能量管理系统的关系 (15)3.4.与其他应用软件的关系 (15)4. AGC的控制原理 (16)4.1.控制量测 (16)4.2.净交换功率计划 (17)4.3.区域控制偏差 (17)4.4.区域控制方式 (19)4.5.ACE滤波、补偿及趋势预测 (19)4.6.负荷频率控制 (20)4.7.在线经济调度 (20)5. AGC的控制方法 (21)5.1.机组控制方式 (21)5.2.控制区段与策略 (22)5.3.区域需求 (23)5.4.机组功率分配 (24)5.5.机组期望功率 (25)5.6.机组控制校验 (27)5.7.基点功率计划 (28)5.8.AGC工作流程 (29)6. AGC的控制性能标准 (30)6.1.区域控制标准(A/B) (30)6.2.控制性能标准(CPS) (32)7. AGC的控制对象 (33)7.1.电厂控制器 (34)7.2.机组控制单元 (34)7.3.RTU控制装置 (35)7.4.机组运行状态 (35)7.5.控制器信号接口 (36)8. AGC的操作与监视 (37)8.1.运行操作方式 (37)8.2.运行监视状态 (37)8.3.备用容量监视 (38)8.4.控制性能监视 (39)8.5.运行状态监视及告警 (40)8.6.人机交互界面 (41)1.概述自动发电控制(Automatic Generation Control,AGC),通常简称为AGC,是建立在以计算机为核心的能量管理系统(或调度自动化系统)及发电机组协调控制系统之上并通过高可靠信息传输系统联系起来的远程闭环控制系统。
电力系统安全稳定控制装置及应用

02 智能控制算法:采用先进的控制算法,实现对电力系统 的实时监控和智能调节
03 智能传感器:利用先进的传感器技术,实现对电力系统 状态的实时监测和故障诊断
04 智能决策支持系统:利用先进的数据分析和人工智能技术, 实现对电力系统运行状态的智能分析和决策支持
智能控制:采用智能控 制技术,实现对电力系 统的优化控制
04
安全可靠:采用安全可 靠的技术,确保电力系 统的安全稳定运行
2
电力系统安全稳 定控制的应用
电网调度
电网调度是电力系统安全稳定控制的 01 重要组成部分
电网调度的主要任务是保证电力系统 0 2 的安全、稳定、经济运行
电网调度需要实时监控电力系统的运 0 3 行状态,及时发现和处理异常情况
绿色化控制
减少能源消耗:通过优化控制策略,降低电力系 统的能源消耗
提高能源效率:采用高效节能技术,提高电力系 统的能源利用效率
减少环境污染:通过减少污染物排放,降低对环 境的影响
提高可再生能源的利用:提高可再生能源在电力 系统中的占比,降低对化石能源的依赖
谢谢
行状态,自动调整发电机 的出力、无功补偿装置的 投入等,以保持电网的稳 定运行。
04 控制装置还可以与其他电
网设备进行通信,实现电 网的协同控制,提高电网 的安全稳定水平。
技术特点
01
实时监测:对电力系统 进行实时监测,及时发 现异常情况
02
快速响应:在发现异常 情况后,能够快速响应 并采取措施
03
集成化控制
01
集成化控制技术:将多个控制 功能集成到一个系统中,提高 控制效率和稳定性
电力系统优化运行试卷

A.实时调度
B.预调度
C.负荷频率控制
D.经济负荷分配
12.以下哪些因素会影响电力系统的有功功率损耗?()
A.线路电阻
B.系统电压水平
C.负荷分布
D.发电机组运行状态
13.以下哪些技术可以用于提高电力系统的自动化水平?()
A. SCADA系统
B. EMS系统
2.应对不确定性因素,可通过动态调整发电计划、备用容量优化、实时监控和预测控制等策略来提高系统稳定性和经济性。通过增加灵活性资源和采用先进优化算法,以适应负荷波动和设备故障带来的影响。
10.电力系统的优化运行不需要考虑环境因素,只需关注技术和经济指标。()
第四部分主观题(本题共2小题,每题10分,共20分)
1.请简述电力系统优化运行的基本目标,并列举实现这些目标的主要方法。
2.在电力系统运行过程中,可能会遇到不确定性的因素,如负荷波动、发电机组故障等。请论述如何通过优化运行策略来应对这些不确定性因素,并提高电力系统的稳定性和经济性。
标准答案
第一部分单选题
1. B
2. D
3. B
4. D
5. C
6. A
7. A
8. D
9. C
10. B
11. D
12. D
13. C
14. C
15. D
第二部分多选题
1. ABCD
2. ABC
3. ABCD
4. ABCD
5. ABC
6. ABC
7. ABCD
8. ABCD
9. ABC
10. ABCD
A.系统潮流计算
B.短路计算
C.系统脆弱性分析
负荷频率控制
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200
600 xMW
(1)
f
fno-load 600 x
=
0.05
400
(2)
根据已知条件, fno-load 50Hz
令式(1)和(2)中的 f 相等,可得到:
#1发电机承担负荷
x 30 230.77MW 0.13
#2发电机承担负荷
频率变化量
600 x 30 369.33MW 0.13
300
f
0.04 x 200
fno-load
0.04
1.3 50 2.3077Hz 200
系统频率下跌到 f fno-load f 50 2.3077 47.6923Hz
可以看出: 由于两台调速器下降特性不同,#1发电机过负荷, 而#2发电机欠负荷。
如果两台调速器的调速下降特性相等(如本例中都为4%), 各台机组之间按各自额定容量相对大小分配负荷 (如本例中200MW和400MW),这符合经济运行原则。
2
=50
5
105 20, 5 105
000
2
=50.99Hz
频率的变化量 f f0.4 fno-load 50.99 50 0.99Hz
例2:两台发电机并列运行,额定功率分别为200MW和400MW, 调速器下降特性分别为4%和5%(从空载到满载)。 假定这两台发电机原来是空载运行,频率为50Hz。 这时,突然有600MW负荷加到这两台发电机上, 试确定(只考虑一次调频作用)
气轮机-发电机转子中储存的动能与频率的平方成正比
KE f 2
因此,t 0.4sec 时的频率 f0.4
2
f0.4 f0
KE0.4 KE0
必须满足
式中, f0 和 KE0
负荷频率系统的LFC模糊监督控制器设计
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Vo1 2 . 6 No. 1
Jn 2 0 a. 0 8
文 章 编 号 :080 7 (0 8 0 —0 80 1 0 — 1 1 2 0 ) 10 2 — 3
负荷 频 率 系统 的 L C模 糊 监 督 控 制 器 设 计 F
敖 俊 卿 , 向杰 刘
( 北 电 力 大 学 自动 化 系 , 京 1 2 0 ) 华 北 0 2 6
图 l 单一区域无控制器的 A C模型 G
对 于单 区域 的模糊 控制 器 , 用输 入 区域 控制 偏 差 AC 及控 制 区域 偏 差 的 变化 率 & C 作 为控 采 E, A E 制 器的输 入 , 糊 控制 器 的输 出作 为积 分控 制器 的 调节 因子 。 模 从 图 1的 I C模 型可 以得 出 , 网中 的 电力来 自汽 轮 机 , F 电 而汽 轮机 的 出力大 小 和进 气 量大 小 , 取决 于 主汽 门的开 度 。当外 部扰 动 △ 变化 时 , P 引起 电网 的频率 下 降 。下 降 的频 率偏 差反 馈 到控制 器 , 并作
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第 1期
敖俊 卿等 : 负荷频 率 系统 的 L C模糊 监督 控 制 器设计 F
2 9
号模 型对 系统 进行 仿 真 。图 1中所 示 参数 H 表 示
惯 性 环 节 的 时 间 常 数 ; , 分 别 表 示 主汽 门 的 时
行 环境 不断 变化 等 问题 , 文提 出了模糊 监 督控 制器 。 本
2 单 区域 模 糊 控 制 器 设 计
在 实际 的 电力 系统 中 , 率的需 求 变化 对 电力系 统 电压频 率 改变 的影 响很 大 。因此 , 文采 用小 信 功 本
收 稿 日期 : 0 7 l— 8 2 0 一 1 1 作 者 简 介 : 俊 卿 ( 9 0 ) 男 . 州 遵 义 人 , 北 电力 大 学 硕 士 研 究 生 。 敖 18 一 . 贵 华 刘 向 杰 (9 6)男 . 南 洛 阳 人 . 北 电 力 大 学 教 授 . 士 。 16 一 . 河 华 博
鲁棒分散控制器的电力系统负荷频率控制(译文)

鲁棒分散控制器的电力系统负荷频率控制(译文)作者:Muthana AlRifai、Mohamed Zribi科威特大学石油工程学院电机工程学系P. 0.Box 5969, Safat-13060,科威特Email: alrifm@.kw摘要本文研究了一个多区域的电力系统参数不确定性的系统负荷频率控制问题。
本文为互联电力系统的负荷频率控制提出了一种非线性控制方案。
该方案的设计采用李雅普诺夫理论。
该控制方案分为线性项和非线性项。
本电力系统中每个控制区域都有一个具有本地鲁棒性的负荷频率控制器。
仿真研究基于互联电力系统中两个区域的简单性和不失去一般性的。
仿真结果表明,该控制方案在发电机组的发电率限制下工作良好。
关键词:电力系统,控制器第一章 简介对于通常由相联控制区域组成的大型电力系统,负荷频率控制(LFC )对系统频率和区域间电力尽可能接近预定值很重要。
发电机输入机械动力用来控制输出电功率的频率,按计划维持区域之间的电力交换。
良好的设计和运作应该应付电力系统的负荷变化和有秩系统扰动,并应提供可接受的高质量电能,且维持电压和频率允许范围内。
在过去十年间研究者们已经提出了多种控制策略来控制电力系统负荷频率,例如见[1-15]。
这种广泛的研究,是由于负荷频率控制构成了电力系统运行的重要功能,其中的主要目标是使每个发电机的输出功率在规定的水平,同时保持频率在预先指定的限制内波动。
鲁棒自适应控制技术在[2-4]中已被开发,用来处理系统参数变化下的负荷频率控制战略。
一个不同的算法已在[5]中被提出来改善多领域电力系统的性能。
在负荷频率控制下多区域电力系统作为一个多输入多输出的分散控制系统,它已在[6]中被证明,一组可调整参数的本地控制器可以保证整个系统的稳定性和性能。
[2-6]报告结果明确表明了负荷频率控制设计中鲁棒性和稳定性问题的重要性。
此外,一些实际问题得到彻底解决在[7-12]中,其中最新技术,包括由垂直整合效用,负荷频率控制下控制误差增加过滤区域,复合负荷频率控制包括一个独立的系统操作系统和双边负荷频率控制。
孤立发电厂的LFC对频率偏差的影响

电力系统自动化课程设计题目:孤立发电厂的LFC对频率偏差的影响班级:学号:姓名:引言电网频率是衡量电能质量的主要指标,对保持电力系统稳定安全运行具有重要意义,作为自动发电控制(automatic generation control,AGC)基本目的之一的负荷频率控制(load frequency control,LFC)是实现电网频率稳定的重要手段[1],其通过调节系统中发电机有功功率输出以保持互联电网区域间联络线交换功率和频率偏移在给定范围内。
自从Kirchmayer[2]提出该问题以来,广大研究人员也先后提出了许多设计控制方法来解决LFC 问题,如滑模技术、鲁棒控制、人工神经网路、遗传算法、粒子群算法、预测控制等。
由于水轮发电系统是一个非最小相位系统,要把这些计算量大且难以被普通技术人员理解的研究成果运用于以水轮发电机为原动机的负荷频率控制,还有很多问题需要广大学者作进一步研究探讨,对水电比重比较大的广西电网而言更显重要。
比例–积分–微分(proportional-integral-derivative,PID)控制策略由于其算法原理简单、控制参数调整方法容易被工程实践人员掌握且控制效果良好而受到研究人员的关注。
功率频率控制系统的模型与仿真在互联系统中,每一台发电机上都安装了负荷频率控制(PLC)和自动电压调整(AVR),基本的发电控制环如图(a)所示。
负荷频率控制器设置了一个频率的设定值,它检测频率和发电机有功功率的微小变化,调整汽轮机阀门开度,保持发电机的频率在一个允许的范围内。
自动电压调整控制器设置了一个电压的设定值,它检测极端电压和无功功率微小变化,调整发电机励磁电流,保持发电机的极端电压在一个允许的范围内。
励磁系统时间常数比原动机时间常数要小很多,因而它的暂态衰减要快得多,且不会影响LFC的动态特性,因此LFC控制环和AVR控制环可以看成是互不影响的两个控制环,可以将其分开来分析。
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Comparison of the Response of Doubly Fed and Fixed-Speed Induction Generator Wind Turbines to Changes in Network FrequencyJanaka Ekanayake and Nick JenkinsAbstract—Synchronous andfixed-speed induction generators release the kinetic energy of their rotating mass when the power system frequency is reduced.In the case of doubly fed induction generator(DFIG)-based wind turbines,their control system operates to apply a restraining torque to the rotor according to a predetermined curve with respect to the rotor speed.This control system is not based on the power system frequency and there is negligible contribution to the inertia of the power system.A DFIG control system was modified to introduce inertia response to the DFIG wind turbine.Simulations were used to show that with the proposed control system,the DFIG wind turbine can supply con-siderably greater kinetic energy than afixed-speed wind turbine. Index Terms—Doubly fed,fixed speed,frequency response,in-ertia,wind turbines.I.I NTRODUCTIONI N recent years,there has been increasing interest indoubly fed induction generator(DFIG)-based wind tur-bines and many of the large wind turbines that are now commercially available are of this type.Operating a large number of DFIG-based wind turbines displaces conventional synchronous generators and reduces the system inertia.This is due to the fact that the DFIG control system decouples the mechanical and electrical systems,thus preventing the generator from responding to system frequency changes.This is undesirable when there are a large number of DFIG wind turbines operating,especially in periods of low load and on smaller power systems(e.g.,Great Britain and Ireland). The frequency of a power system with low inertia will,of course,change rapidly for abrupt variations in generation or load.In this case,additional frequency response ancillary services must be provided to ensure frequency limits are not exceeded[1].In this paper,a supplementary control loop is added to the DFIG controller to reintroduce inertia response.Simulations on an electromagnetic transient package(EMTDC/PDCAD) were carried out to compare the inertia response of a fixed-speed induction generator and a DFIG with the addi-tional control loop.It is shown that the greater variations in rotor speed available from the DFIG wind turbine lead to considerably more kinetic energy being released to support the power system frequency.Manuscript received December9,2003.Paper no.PESL-00146-2003.The authors are with the University of Peradeniya,Peradeniya20400,Sri Lanka;Manchester Center for Electrical Energy(MCEE),University of Man-chester Institute of Technology(UMIST),Manchester M601QD,U.K.;and also with the Tyndall Center for Climate Change Research,Norwich NR47TJ,U.K. Digital Object Identifier10.1109/TEC.2004.827712II.I NERTIA R ESPONSE F ROM F IXED-S PEED I NDUCTIONG ENERATOR-B ASED W IND T URBINESIn the case of synchronous or induction generators,energy is released automatically from the rotating mass for a drop in network frequency.For a change in frequencyfromto,assuming that the speed of the rotor changes proportionallyfromto,the kineticenergy released by themachine is givenby(1)(2)whereFrom(2)and substitutingfor,we canobtain(3) In order to investigate the response of afixed speed induction generator for system frequency changes,simulations were car-ried out using PSCAD for a2-MW,690-Vfixed-speed induction generator connected to an infinite busbar through a0.69/11-kV transformer.Fig.1shows the response obtained when the fre-quency of the infinite busbar was reduced exponentially from50 to49.75Hz.For simplicity and due to the lack of data,the gener-ator drive train was modeled as a lumped inertia of2MW/MV A with a mechanical damping of0.01p.u.A constant wind torque was applied.For a2-MW generator and a sudden frequency change from 50to49.75Hz,(2)indicates the kinetic energy of the rotating mass that will be released is40kW.This is confirmed by the area under the output power curve of Fig.1.III.DFIG C ONTROLA full description of a DFIG control system is given in[2]. Fig.2shows that part of the control system,which is used to extract maximum power from the wind.Any change in rotorspeed results in a change in the set torque or torquedemand.The torque demand is trans-lated into a rotor current demand and compared with the actual rotor current to obtain the rotor-injected voltage.This injected voltage acts upon the machine and changes the speed of the wind turbine.If another quantity varies(other than the wind torque),the control system acts to restore the speed back to its operating point.This control action is shown in Fig.3.As described0885-8969/04$20.00©2004IEEEFig.1.Response of a fixed-speed induction generator to a drop in network frequency (all quantities are in perunit).Fig.2.DFIG control for maximum powerextraction.Fig.3.Response of a DFIG wind turbine to a drop in network frequency (all quantities are in per unit).above,the DFIG control system acts against the system fre-quency change,thus responding with a negligible inertiaresponse.Fig.4.Supplementary control loop for inertia response.IV .DFIG C ONTROLLER M ODIFIED FOR I NERTIA R ESPONSE By taking the derivative of the kinetic energy available at anyspeed ,the power that can be extracted from a rotating mass can be obtainedas(4)The inertia constant H is de finedasin the usualnotation.Substitutingfor in (4)and (5)weget(5)Ifand are per-unit quantities of power and speed,then (5)can be writtenas(6)Therefore,the per-unit torque is givenby(7)The controller shown in Fig.2was modi fied by adding a signal corresponding to (7)to the set torque (torque demand).As the system frequency drops,the set point torque is increased slowing the rotor and extracting kinetic energy.In order to min-imize the impact of this supplementary control on mechanical drive train loads,the rate of change of power injection was mod-i fied by adding a first-order filter afterthe input.Delay on this filter was shown not only to reduce the rate of increase of the electromagnetic (EM)torque but also reduced the magnitude of the peak torque.The modi fied controller with the supplemen-tary control loop for inertia control is shown in Fig.4.V .DFIG I NERTIA R ESPONSEFig.5shows the power generated from the DFIG wind tur-bine,change in the rotor speed,and the EM torque of the gen-erator for an exponential change in the system frequency from 50to 49.75Hz.With the additional control loop as shown in Fig.4,kinetic energy of 700kW was released.Fig.5.Response of a DFIG with supplementary control loop to a drop-in network frequency(all quantities are in per unit).VI.C ONCLUSIONSynchronous generators andfixed-speed asynchronous generators release kinetic energy from their rotating mass for changes in the system frequency.This is not automatically true for converter-connected plant and converter-controlled plant such as DFIGs.However,during drops in network system frequency,the DFIG speed can be driven to a lower value using its controller,thus introducing an inertia response.A supple-mentary control loop was introduced to a DFIG controller to obtain inertia response.Estimates shows that with the given frequency change and with the natural choice of supplementary controller gain(2H),a DFIG can supply700kW of inertia while afixed-speed machine of similar rating can only provide 40kW.R EFERENCES[1]I.A.Erinmez,D.O.Bickers,G.F.Wood,and W.W.Hung,“NGC expe-rience with frequency control in England and Wales—Provision of fre-quency response by generators,”in Proc.IEEE Power Eng.Soc.Winter Meeting,New York,Jan.31–Feb.4,1999.[2]J.B.Ekanayake,L.Holdsworth,and N.Jenkins,“Control of doubly fedinduction generator(DFIG)wind turbine,”Proc.Inst.Elect.Eng.,Power Eng.,vol.17,no.1,pp.28–32,Feb.2003.。