面向暂态电压/频率恢复要求的响应驱动自适应减载控制研究

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随着受端电网中多直流馈入、新能源机组占比大幅提升以及传统化石能源同步机组大量淘汰,受端电网电力电子化程度不断加深,短路比水平下降,呈现弱受端电网特征,同时,国民经济持续发展导致电能需求不断增长,电网中感应电动机负荷大幅增加,发生大扰动时,系统容易出现动态无功支撑不足情况,引起暂态电压延迟恢复或失稳等多形态暂态电压演变问题;另一方面,系统惯量水平被削弱,同步机组整体一次调频能力下降,系统同样易因大扰动而出现有功支撑不足情况,引起暂态频率延迟恢复或失稳等问题。因此,为保障受端电网暂态电压/频率安全稳定,电网对受扰后电压/频率恢复提出了更精细严格的分时段“安全阈值-恢复时间”的恢复要求,研究响应暂态电压恢复标准(transient voltage recovery criterion,TVRC)/频率恢复标准(transient frequency recovery criterion,TFRC)的电压/频率安全控制方法显得尤其重要。首先,研究了面向时序轨迹的电压/频率安全评估指标。基于TVRC/TFRC要求和实时电压/频率演变轨迹计算轨迹偏移,分析了暂态电压/频率时序轨迹特征,量化了时序轨迹与安全边界和初始状态的偏移量,考虑偏移量的累积效应,构建电压/频率安全评估指标,为受端电网电压/频率安全程度及安全控制提供评估依据。其次,提出了一种面向TVRC要求的响应驱动自适应减载控制策略。基于模糊控制设计了以TVRC为导向的智能化自适应低压减载(under voltage load shedding,UVLS)控制器,引入了防止减载控制过切和欠切的推理机制,各减载控制器能够响应本地电压信息独立进行“判断-决策-控制”闭环减载动作;进一步为提升减载控制性能,提出了以电压恢复满足TVRC为约束、减载代价最小为目标的控制器参数优化模型,并利用粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)方法求解该模型;最终,各站点减载控制器共同构成了响应电压恢复要求的优化模糊自适应减载控制策略。仿真分析证明了所提减载策略能够有效解决多形态暂态电压演变问题,促使电压恢复满足TVRC要求,具有较强的控制鲁棒性和适用性。最后,提出了一种面向TFRC要求的响应驱动自适应减载控制策略。设计了嵌入TFRC要求的模糊逻辑低频减载(under frequency load shedding,UFLS)控制器;还构建了以频率恢复满足TFRC要求为约束、减载代价最小为目标的控制器参数优化模型,并采用天牛群优化(beetle swarm optimization,BSO)算法优选控制器参数;最终,综合各站点减载控制器构成了响应TFRC要求的优化模糊自适应减载控制策略,可实现以尽可能小的减载代价,促进频率恢复满足TFRC要求。仿真分析验证了所提减载策略的有效性和适用性。
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