电力系统低频减载方法综述

电力系统低频减载方法综述

发表时间：2018-07-20T10:58:01.293Z 来源：《基层建设》2018年第18期作者：陈玉蛟胡毅飞焦慧明高倩汤乐李红卫刘鸿[导读] 摘要：低频减载作为电力系统中的最后一道防线，起到在紧急情况下恢复电力系统频率稳定的作用。

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摘要：低频减载作为电力系统中的最后一道防线，起到在紧急情况下恢复电力系统频率稳定的作用。因此低频减载的基本要求是减载过程中频率的最低值不能越过电网所能承受的最低允许频率，减载后频率需要恢复到保障系统安全稳定运行的范围。本文简要概括了各类低频减载方法的特点、研究现状以及智能优化方法和广域测量技术在低频减载中的应用。

关键词：频率稳定；低频减载；广域；综述

1、低频减载概述

在电力系统发生故障后，为了避免事故范围的进一步扩大造成大面积停电，采用适当的低频、低压减载和高频切机等措施来维持电力系统中频率和母线电压的稳定十分必要。其中低频减载作为电力系统的最后一道防线被广泛采用。

低频减载的主要目的是维持系统的频率稳定。电力系统的频率特性是指系统运行时有功功率和频率的关系，主要受发电机和负荷的频率特性的影响。发电机的频率特性指的是系统受扰动后频率发生变化，此时机组的有功出力随系统频率的增大/减小而反向调节直至系统达到新的稳定运行状态的特性。在这个过程中发电机的有功出力调整可以通过调速器自动完成。与发电机频率特性不同，当系统频率增加时，需要提高负荷的功率；反之需要降低负荷的功率。低频减载就是通过改变系统中负荷功率的大小来维持电力系统频率稳定。

在实际电网中应尽可能地保障重要负荷的供电可靠性，因此低频减载需要考虑负荷节点的重要度。根据重要性程度，一般将负荷分为I 类、II类和III类负荷。在减载过程中，优先切除重要度较低的III类负荷；在切除全部III类负荷仍不能恢复频率稳定时，切除II类负荷，尽量保证I类负荷的供电；如果III类和II类负荷切除后仍不能满足频率稳定的需求，才允许切除I类负荷。

2、低频减载方法

作为频率稳定紧急控制的主要手段，低频减载受到国内外学者的广泛研究和关注。从减载量计算方面可以把低频减载方法可以分为经验法、半自适应方法、自适应方法。

经验法是固定减载量的方法，也被称为传统法。这种方法采用多轮减载的方案，当系统频率跌到某一个值时，触发继电器启动切除固定比例的负荷。经验减载的方法是按照逐次逼近的思想切除负荷直至频率恢复稳定，每轮的切除比例根据系统严重故障下的频率绝对值离线整定。这种方法未考虑系统在不同故障下的动态特性，容易造成负荷过切的问题。

半适应方法的触发条件和传统方法一样，也是由频率触发并且采用多轮切负荷的方案。不同的是半适应方法利用监测装置测量出的频率变化率计算出系统的有功功率缺额，从而确定减载量。该方法是在装置上增加了根据频率变化率的值来动作的加速轮，只能在首轮测量频率变化率，后续继电器动作的整定与传统方法一样。半自适应方法较传统方法在首轮减载量上有所改善，但是在系统遭受严重故障时该方法后续轮次的动作与传统方法相同，容易出现切负荷量不足的问题。

自适应方法是在已知系统惯性常数的基础上，利用简化的系统频率响应模型得到频率变化率的初值与系统有功缺额之间的关系。自适应法在理论上可以精确切除多余负荷，但由于受模型的准确度等问题的影响，实际上自适应方法的减载量并不精确。文献[1]提出了考虑频率差变化率的自适应减载方法，并通过仿真验证了所改进的适应方法与传统方法在准确计算系统的有用缺额和恢复频率稳定方面的优越性。不过，当发电机部分退出系统惯性常数发生变化时会导致自适应方法的减载量存在偏差。

智能算法的兴起为低频减载方案的设计提供了新的途径。文献[2]提出了基于人工神经网络的自适应低频减载方法，起到了快速切除负荷、优化减载量从而提高系统稳定性的效果。文献[3]以减载综合代价最小为优化目标，利用粒子群算法对优化问题进行求解，并通过仿真验证了所提方法相对传统方法的在降低减载量和恢复频率稳定方面的优越性。

近年来广域量测系统（Wide Area Measurement System，WAMS）技术的发展和应用使得广域自适应低频减载方法得到了国内外学者的关注和研究。文献[4]提出计及频率和电压特性的减载量计算方法，并在常系数修正的基础上利用频率变化率修正每轮切负荷量，在恢复系统频率稳定的同时降低了负荷损失。文献[5]设计了一种根据负荷节点的电压降落大小修正减载继电器动作频率的低频减载方法，起到了快速恢复系统频率稳定的作用。在计及系统频率稳定性的基础上，文献[6]提出了综合考虑系统频率和电压稳定性的减载方案，提高了广域减载方法恢复系统稳定的效果。

3、结语

从低频减载的研究现状可知，低频减载方法可以分为经验法、半自适应方法、自适应方法。随着智能算法和广域量测技术的发展，动态自适应修正的低频减载方法能够有效降低负荷的被切除量。但目前这种动态修正减载方法并未考虑每轮减载后系统的动态过程，仍需在未来进一步解决。

参考文献

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