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    考慮水火電多場景協(xié)調(diào)的電力系統(tǒng)阻尼優(yōu)化控制模型

    2020-12-16 04:45:22潘曉杰張文朝徐友平邊宏宇朱思宇張立偉
    可再生能源 2020年12期
    關(guān)鍵詞:水火暫態(tài)勵磁

    潘曉杰, 張文朝, 徐友平, 邊宏宇, 朱思宇, 張立偉

    (1.國家電網(wǎng)公司華中分部, 湖北 武漢 430077; 2.北京科東電力控制系統(tǒng)有限責(zé)任公司, 北京100192; 3.華北電力大學(xué), 河北 保定 071003)

    0 引言

    隨著風(fēng)電、光伏等非同步發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,水電機(jī)組作為可再生能源的同步發(fā)電系統(tǒng),在電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制中成為系統(tǒng)慣性和阻尼特性調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 我國水電裝機(jī)的選址大多處于遠(yuǎn)離負(fù)荷中心的水利資源富集區(qū),使水電具有大容量、長距離的特點(diǎn),對電力系統(tǒng)靜態(tài)、暫態(tài)穩(wěn)定和系統(tǒng)動態(tài)振蕩問題的影響也很突 出[1]~[4]。

    目前,國內(nèi)外針對電力系統(tǒng)穩(wěn)定和振蕩問題的研究,大多通過電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS)來抑制勵磁高增益帶來的負(fù)阻尼轉(zhuǎn)矩[5],[6]。受臨界增益的限制,電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的正阻尼補(bǔ)償效果在較多應(yīng)用場景下受到影響。 水電機(jī)組勵磁系統(tǒng)一般采用較高增益控制參數(shù)以提高其暫態(tài)響應(yīng)特性,這種控制方式易使勵磁系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)阻尼特性[7]~[9]。針對常規(guī)水電機(jī)組和抽蓄水電機(jī)組占比相對較高的電網(wǎng),將水電勵磁參數(shù)與網(wǎng)內(nèi)火電機(jī)組勵磁參數(shù)協(xié)調(diào)優(yōu)化,根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的不同場景對系統(tǒng)總阻尼參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化控制,可有效提高電網(wǎng)動態(tài)穩(wěn)定性能及水電、風(fēng)電、光伏與火電打捆遠(yuǎn)距離輸送能力。

    勵磁控制系統(tǒng)動態(tài)增益直接影響發(fā)電機(jī)的電壓動態(tài)響應(yīng)速度, 改變增益有利于提高發(fā)電機(jī)動態(tài)性能和阻尼效果, 而且勵磁系統(tǒng)動態(tài)增益也會影響發(fā)電機(jī)暫態(tài)穩(wěn)定性[10]。 絕大部分水輪發(fā)電機(jī)均為自并勵勵磁系統(tǒng),在工程實(shí)際當(dāng)中, 往往將勵磁系統(tǒng)的動態(tài)增益與暫態(tài)增益設(shè)為相同。 目前,對勵磁系統(tǒng)動態(tài)增益影響發(fā)電機(jī)暫態(tài)穩(wěn)定的認(rèn)識上仍然存在模糊之處。 文獻(xiàn)[11],[12]重點(diǎn)分析了非線性控制等不同控制方式對系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的影響, 但是對機(jī)組廣泛采用的勵磁比例-積分-微分(PID)控制參數(shù)影響尚未進(jìn)行具體和深入的研究。 文獻(xiàn)[13],[14]提出了勵磁增益越大對暫態(tài)穩(wěn)定越有利的觀點(diǎn)。

    本文通過分析勵磁系統(tǒng)的控制原理及參數(shù)要求,研究勵磁增益對系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定極限、暫態(tài)穩(wěn)定極限和動態(tài)穩(wěn)定極限的影響, 提出了基于自并勵勵磁系統(tǒng)的水火電協(xié)調(diào)電力系統(tǒng)勵磁控制系統(tǒng)模型;在水火電協(xié)調(diào)勵磁系統(tǒng)模型基礎(chǔ)上,研究了多水電機(jī)組和多火電機(jī)組的電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)子運(yùn)動方程及其阻尼參數(shù)優(yōu)化控制模型;以多場景擾動下的電力系統(tǒng)整體能量不平衡量最小為優(yōu)化目標(biāo),建立了基于阻尼優(yōu)化控制的勵磁系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化策略模型及其求解算法。 本文以華中某電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)建立算例仿真模型。 仿真結(jié)果表明,該水火電協(xié)調(diào)阻尼優(yōu)化控制模型能夠?qū)χ鲗?dǎo)振蕩模式下的水電、火電機(jī)組勵磁參數(shù)協(xié)調(diào)優(yōu)化,有效地提高水電、火電協(xié)調(diào)勵磁調(diào)節(jié)場景下的暫態(tài)穩(wěn)定性和動態(tài)穩(wěn)定性。

    1 水火電協(xié)調(diào)勵磁調(diào)節(jié)模型

    水電機(jī)組與火電機(jī)組協(xié)調(diào)勵磁拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1 所示。 當(dāng)電力系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)小擾動、暫態(tài)大擾動或動態(tài)振蕩過程時, 系統(tǒng)內(nèi)的水電機(jī)組快速勵磁響應(yīng)與火電機(jī)組勵磁響應(yīng)系統(tǒng)根據(jù)擾動能量、功角、 電壓等輸入信息和各自的勵磁響應(yīng)能力進(jìn)行信息交互,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)總勵磁參數(shù)的協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)節(jié),為系統(tǒng)提供最佳的阻尼系數(shù), 提高系統(tǒng)穩(wěn)定性能和振蕩抑制能力。

    圖2 為進(jìn)行阻尼優(yōu)化控制的自并勵勵磁系統(tǒng)模型。 圖中:VERR為電壓偏差信號;VS為目標(biāo)電壓信號;K 為水電或火電勵磁電壓響應(yīng)比例參 數(shù);T1,T2,T3,T4為 水 電 或 火 電 機(jī) 組 勵 磁 響 應(yīng)各環(huán)節(jié)延遲參數(shù);KV為勵磁響應(yīng)環(huán)節(jié)積分參數(shù);KA,TA為調(diào)壓環(huán)節(jié)電壓變化速率參數(shù)和電壓變化延遲參數(shù);KF,TF為調(diào)壓環(huán)節(jié)穩(wěn)定控制比例參數(shù)和穩(wěn)定控制延遲參數(shù); VL為低勵約束參數(shù);VH為過勵約束參數(shù);EFD為勵磁系統(tǒng)輸出的勵磁電壓。

    圖2 自并勵勵磁系統(tǒng)模型Fig.2 Typical self-excitation excitation system model

    在靜態(tài)穩(wěn)定、 暫態(tài)穩(wěn)定和動態(tài)穩(wěn)定的不同系統(tǒng)擾動場景下, 電力系統(tǒng)須要針對水電和火電進(jìn)行協(xié)調(diào)調(diào)節(jié),既能提供足夠的勵磁電壓調(diào)節(jié)比例,又能夠提供恰當(dāng)?shù)南到y(tǒng)阻尼特性, 以保證在各場景均能夠在較短的時間尺度內(nèi)恢復(fù)穩(wěn)定。

    2 多機(jī)系統(tǒng)勵磁模型

    水電和火電機(jī)組勵磁系統(tǒng)調(diào)節(jié)勵磁電壓的直接結(jié)果是改變發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓、機(jī)組間無功分配、發(fā)電機(jī)輸出有功功率和整個電力系統(tǒng)的阻尼特性。 根據(jù)系統(tǒng)中所有參與勵磁調(diào)節(jié)的自并勵勵磁系統(tǒng)產(chǎn)生的同步力矩和阻尼力矩間的協(xié)調(diào), 可以在多種擾動場景下對系統(tǒng)的阻尼特性進(jìn)行優(yōu)化控制。

    水火電協(xié)調(diào)的多機(jī)系統(tǒng)轉(zhuǎn)子運(yùn)動方程:

    由式(1)可得多機(jī)系統(tǒng)狀態(tài)方程為

    本文建立的水電火電多場景協(xié)調(diào)優(yōu)化模型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3 所示。 由圖3 可見,在實(shí)際運(yùn)行中,考慮不同運(yùn)行狀態(tài)下勵磁電壓和機(jī)端電壓的限幅時,根據(jù)水電和火電勵磁系統(tǒng)的不同參數(shù)特性,交互水電火電勵磁系統(tǒng)間的控制信息,經(jīng)過濾波、比例和移相環(huán)節(jié)后, 再與給定的參考電壓和系統(tǒng)實(shí)時測量電壓進(jìn)行比較; 以整個電力系統(tǒng)中的所有水電和火電機(jī)組勵磁電壓、電網(wǎng)電壓水平為基礎(chǔ),優(yōu)化電力系統(tǒng)內(nèi)能夠參與勵磁協(xié)調(diào)控制的機(jī)組的勵磁參數(shù), 得到系統(tǒng)在不同擾動和動態(tài)振蕩場景下的最優(yōu)阻尼參數(shù)。

    圖3 水電火電多場景協(xié)調(diào)優(yōu)化模型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Fig.3 Topological structure of multi-scenario coordination optimization model for hydropower and thermal power

    同步發(fā)電機(jī)(尤其是大型水力同步發(fā)電機(jī))的勵磁控制系統(tǒng), 對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的影響。勵磁控制系統(tǒng)的作用很多,其主要作用是在可靠性高的前提下維持發(fā)電機(jī)或其他控制點(diǎn)的電壓在給定值水平上, 提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。下面分別從靜態(tài)穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定和動態(tài)穩(wěn)定3 方面分析勵磁系統(tǒng)的作用。

    (1)靜態(tài)穩(wěn)定性

    若發(fā)電機(jī)的空載電動勢恒定, 則發(fā)電機(jī)的有功功率將隨功率角變化, 通常將功率差與時間差的導(dǎo)數(shù)作為電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的判據(jù)。 對于無自動勵磁調(diào)節(jié)的發(fā)電機(jī)來說,在功率角<90°的情況下,系統(tǒng)是不穩(wěn)定的,即穩(wěn)定極限角為90°。 若發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中可自動調(diào)節(jié)勵磁, 則此時空載電動勢即為變化值。 當(dāng)空載電動勢的增加引發(fā)發(fā)電機(jī)定子電流增加,使發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓減小時,勵磁調(diào)節(jié)裝置將調(diào)節(jié)勵磁電流,增加空載電動勢,使發(fā)電機(jī)電壓穩(wěn)定在一定水平,實(shí)現(xiàn)了靜態(tài)調(diào)節(jié)功能。

    (2)暫態(tài)穩(wěn)定性

    當(dāng)發(fā)電機(jī)受到大的擾動時, 能否繼續(xù)保持同步運(yùn)行,是暫態(tài)穩(wěn)定研究的問題。 通常認(rèn)為,提高勵磁系統(tǒng)的強(qiáng)行勵磁能力, 加大電壓強(qiáng)勵倍數(shù)及電壓上升速度, 是提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的最經(jīng)濟(jì)有效的手段之一。

    (3)動態(tài)穩(wěn)定性

    動態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)受到擾動后, 恢復(fù)至原始平衡點(diǎn)或過渡到新的平衡點(diǎn)過程的穩(wěn)定性??梢詫討B(tài)穩(wěn)定性理解為電力系統(tǒng)機(jī)電振蕩的阻尼問題。 當(dāng)阻尼為正時,動態(tài)是穩(wěn)定的;當(dāng)阻尼為負(fù)時,動態(tài)是不穩(wěn)定的;阻尼為零時,是臨界狀態(tài)。對于零阻尼或很小的正阻尼, 都是電力系統(tǒng)運(yùn)行的不安全因素,應(yīng)采取措施提高阻尼。勵磁控制系統(tǒng)中的自動電壓調(diào)節(jié)作用, 是造成電力系統(tǒng)機(jī)電振蕩的阻尼變?nèi)跎踔磷冐?fù)的最重要原因之一。 在正常應(yīng)用的范圍內(nèi), 勵磁電壓調(diào)節(jié)器的負(fù)阻尼作用會隨著開環(huán)增益的增大而加強(qiáng)。 提高電壓調(diào)節(jié)精度的要求和提高動態(tài)穩(wěn)定性的要求是矛盾的,須要平衡二者的關(guān)系。目前,大多采用電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS)來提高電力系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性。

    3 水火電協(xié)調(diào)多場景阻尼優(yōu)化模型

    3.1 阻尼優(yōu)化控制模型

    將電力系統(tǒng)中的小擾動、 大擾動和動態(tài)振蕩視為水電、 火電協(xié)調(diào)勵磁控制系統(tǒng)的穩(wěn)定控制問題。在不同場景下,對勵磁系統(tǒng)傳遞函數(shù)中K1t~Kct各參數(shù)所決定的狀態(tài)方程進(jìn)行線性化, 并根據(jù)電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)中實(shí)時測量采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行離散化處理, 得到勵磁系統(tǒng)阻尼優(yōu)化控制的離散小信號模型,即可優(yōu)化系統(tǒng)阻尼控制器的參數(shù)。

    水火電協(xié)調(diào)的勵磁控制系統(tǒng)可表示為一個離散非線性切換系統(tǒng):

    式中:A∈Rn×n,B∈Rn×m,C∈Rl×n,D∈Rn×r為離散線性水火電協(xié)調(diào)勵磁控制系統(tǒng)動態(tài)矩陣;xk∈Rn為離散線性水火電協(xié)調(diào)勵磁阻尼控制的電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù);uk∈Rm為水火電協(xié)調(diào)勵磁控制系統(tǒng)各控制參數(shù)輸入向量;wk∈Rr為小擾動、大擾動和動態(tài)振蕩條件下的多場景擾動輸入向量;yk∈Rl為水火電協(xié)調(diào)勵磁控制系統(tǒng)在最優(yōu)阻尼控制目標(biāo)下的阻尼參數(shù)輸出。

    定義勵磁控制系統(tǒng)阻尼控制優(yōu)化指標(biāo):

    式中:Q,R 為水火電協(xié)調(diào)勵磁控制系統(tǒng)參數(shù)初始值正定矩陣;γ 為給定的擾動修正系數(shù),γ 的取值對應(yīng)于小擾動、 大擾動和動態(tài)振蕩等多場景下的擾動修正值;ykTQ yk為考慮電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)測量誤差下的水火電協(xié)調(diào)勵磁控制系統(tǒng)輸出變化量;ukTRuk為電力系統(tǒng)中各個參與阻尼控制的機(jī)組勵磁系統(tǒng)對電力系統(tǒng)狀態(tài)測量數(shù)據(jù)輸入變化范圍的約束值;γ2wkTwk為系統(tǒng)針對不同擾動場景下為了獲得最優(yōu)阻尼參數(shù)須進(jìn)行的修正量。

    根據(jù)不同擾動下的電力系統(tǒng)阻尼優(yōu)化控制目的, 最優(yōu)水火電協(xié)調(diào)勵磁控制參數(shù)優(yōu)化策略為使能量不平衡量指標(biāo)最小。 將電力系統(tǒng)在特定擾動場景下的能量不平衡量作為在時域上的阻尼優(yōu)化控制優(yōu)化指標(biāo):

    式中:uTk為水火電協(xié)調(diào)勵磁控制系統(tǒng)各控制參數(shù)的最優(yōu)解向量。

    根據(jù)式(5)可知,電力系統(tǒng)擾動下的能量不平衡量指標(biāo),既與水電、火電協(xié)調(diào)勵磁控制系統(tǒng)提供的阻尼特性有關(guān), 也與擾動wk有關(guān)。 小擾動、 大擾動和動態(tài)振蕩條件下的多場景擾動wk為不可控?cái)_動量。考慮到多場景擾動對能量不平衡量指標(biāo)影響,本文選取較為保守的阻尼優(yōu)化控制策略,以保證在系統(tǒng)最嚴(yán)重?cái)_動下的穩(wěn)定。 因此,水火電協(xié)調(diào)的電力系統(tǒng)阻尼優(yōu)化控制策略可描述為

    水火電協(xié)調(diào)勵磁控制系統(tǒng)各控制參數(shù)的最優(yōu)解向量u*k中, 最優(yōu)解向量與u*i的關(guān)系為u*k=u*iTRu*i。

    令:

    則有:

    式(9)中矩陣P 滿足:

    由式(8)~(10)可得:

    3.2 阻尼優(yōu)化控制模型求解算法

    在以上提出的多場景擾動阻尼優(yōu)化控制模型基礎(chǔ)上, 在水火電協(xié)調(diào)勵磁控制系統(tǒng)模型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)已知的條件下, 通過電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)反饋來求解阻尼優(yōu)化控制的勵磁系統(tǒng)控制參數(shù)最優(yōu)解。 算法具體步驟如下。

    式中:t 為時間;ac(t)為水火電系統(tǒng)等值同步電源轉(zhuǎn)子加速度;ar(t)為水火電系統(tǒng)功率控制擬獲得的目標(biāo)加速度;τ 為水火電系統(tǒng)總的慣性時間常數(shù);Td為水火電系統(tǒng)功率控制系統(tǒng)的時延。

    ③更新P,矩陣P 的修正方程為

    4 算例分析

    4.1 單機(jī)無窮大示例

    以實(shí)際電網(wǎng)中的某臺發(fā)電機(jī)搭建如圖4 所示的單機(jī)無窮大系統(tǒng)。發(fā)電機(jī)相關(guān)參數(shù):慣性時間常數(shù)為11.15 s;直軸暫態(tài)開路時間常數(shù)為8.72。 系統(tǒng)的勵磁參數(shù): 自并勵靜止勵磁系統(tǒng)的勵磁穩(wěn)態(tài)增益為377 p.u.; 等效勵磁時間常數(shù)T1,T2 分別為0.3,0.06;暫態(tài)增益為75 p.u.。PSS2B 型PSS 為速度偏差與加速功率共同輸入,初始增益為1.0 p.u.。

    圖4 單機(jī)無窮大系統(tǒng)Fig.4 Single machine infinity system

    在母線1-母線2 線路三永N-1 故障下,系統(tǒng)存在動態(tài)穩(wěn)定問題。 振蕩頻率0.747 Hz, 阻尼比為-0.0162。調(diào)整發(fā)電機(jī)出力后得系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定極限為1 850 MW,暫態(tài)穩(wěn)定極限為1 235 MW,動態(tài)穩(wěn)定極限為1100 MW。PSS2B 型PSS 的增益為臨界增益的1/3~1/2。假設(shè)PSS 初始增益為1/3,則PSS 增益最多可由1.0 調(diào)至1.5, 系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定極限增至1 170 MW,與暫態(tài)穩(wěn)定極限差值為65 MW。

    由系統(tǒng)勵磁參數(shù)及式(11)可知,勵磁增益K的最小值為168 p.u.。 為繼續(xù)提高系統(tǒng)輸電能力,將勵磁增益K 由377 p.u.降至352 p.u.,系統(tǒng)穩(wěn)定極限變化示于表1。 由表1 可知,降低發(fā)電機(jī)勵磁暫態(tài)增益, 系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定極限下降至1 190 MW,而動態(tài)穩(wěn)定極限提高至1 185 MW,動態(tài)穩(wěn)定極限與暫態(tài)穩(wěn)定極限基本持平, 整體輸電能力較原始參數(shù)增加了8%,即85 MW。

    表1 勵磁增益對系統(tǒng)輸送極限的影響Table 1 Effect of excitation gain on system delivery limit

    圖5 為輸送功率1 100 MW 情況下, 發(fā)生母線1-母線2 三永N-1 故障的原參數(shù)、 調(diào)整PSS參數(shù)、調(diào)整PSS 與勵磁參數(shù)時,故障另一回路有功功率變化的情況。 系統(tǒng)低頻振蕩現(xiàn)象得到了有效抑制,且無暫態(tài)穩(wěn)定問題發(fā)生,驗(yàn)證了本文模型的有效性。

    圖5 勵磁暫態(tài)增益對系統(tǒng)阻尼比的影響Fig.5 Effect of excitation transient gain on system damping ratio

    4.2 華中電網(wǎng)算例

    華中地區(qū)多大型水電,電網(wǎng)的動態(tài)穩(wěn)定問題嚴(yán)重。 圖6 為華中電網(wǎng)某年地理接線圖,各省電網(wǎng)規(guī)模及聯(lián)絡(luò)線功率如圖所示。 此方式為夏季、大負(fù)荷、水電大發(fā)的豫北-湖南對沖方式,湖南外送功率1 000 MW,豫北外送功率3 600 MW。

    表2 為運(yùn)行方式及部分小干擾分析結(jié)果。 由表2 可知,豫北-湖南振蕩模式系統(tǒng)阻尼比最小,為主導(dǎo)振蕩模式。

    統(tǒng)計(jì)主導(dǎo)振蕩模式的主要參與機(jī)組,滿足條件的發(fā)電機(jī)共60 臺,其中交軸暫態(tài)開路時間常數(shù)為0 的機(jī)組為水輪發(fā)電機(jī)。 發(fā)電機(jī)均為典型的自并勵靜止勵磁系統(tǒng),主導(dǎo)振蕩模式部分參與機(jī)組如表3 所示。

    圖6 華中電網(wǎng)分區(qū)圖Fig.6 Huazhong power grid zoning map

    表2 初始運(yùn)行方式部分小干擾分析表Table 2 Initial operation mode partial small interference analysis table

    表3 豫北-湖南振蕩模式湖南部分參與機(jī)組Table 3 Partial participation of the North-South Hunan oscillation mode

    續(xù)表3

    假設(shè)全部參與機(jī)組PSS 增益均滿足整定要求,且為臨界增益的1/3。 為提高系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定極限,將PSS 增益加大為原來的1.5 倍,即臨界增益的1/2。經(jīng)計(jì)算,PSS 調(diào)整后豫北斷面動態(tài)穩(wěn)定極限增至5 800 MW, 與暫態(tài)穩(wěn)定極限7 250 MW 之差為1 450 MW。表3 中給出了主要參與機(jī)組的直軸暫態(tài)開路時間常數(shù)、 勵磁穩(wěn)態(tài)增益及勵磁暫態(tài)增益。 將當(dāng)前勵磁穩(wěn)態(tài)增益與最小勵磁增益作為邊界, 以可調(diào)勵磁增益比例和延時環(huán)節(jié)時間常數(shù)為待優(yōu)化參數(shù), 運(yùn)用本文提出的水火電協(xié)調(diào)勵磁系統(tǒng)阻尼優(yōu)化控制算法進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化控制, 表4 為優(yōu)化后部分參數(shù)結(jié)果。

    表4 部分勵磁系統(tǒng)優(yōu)化后參數(shù)Table 4 Parameter list after excitation system optimization

    豫北斷面動態(tài)穩(wěn)定極限增至6 200 MW,與暫態(tài)穩(wěn)定極限6 220 MW 基本相同, 輸電能力與調(diào)整前相比增加了400 MW。 圖7 為調(diào)整勵磁前后,豫北外送5 800 MW 發(fā)生惠濟(jì)-獲嘉單永N-1 故障時,宋家壩-崗市線路有功功率曲線,系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性有一定的提高,驗(yàn)證了本方法的有效性。

    圖7 勵磁增益變化對宋家壩-崗市線路功率的影響Fig.7 Effect of excitation gain variation on line power of Songjiaba -Gang City

    5 結(jié)語

    針對水電高占比地區(qū)存在的動態(tài)穩(wěn)定與暫態(tài)穩(wěn)定等多場景穩(wěn)定控制參數(shù)不協(xié)調(diào)問題, 本文提出了基于水火電協(xié)調(diào)的勵磁參數(shù)協(xié)調(diào)優(yōu)化方法。通過算例仿真得出以下結(jié)論。

    ①以系統(tǒng)多場景擾動下的能量不平衡量最小為目標(biāo)函數(shù),通過對系統(tǒng)參數(shù)的優(yōu)化,能有效地協(xié)調(diào)系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性和暫態(tài)穩(wěn)定性。

    ②水火電協(xié)調(diào)勵磁系統(tǒng)的阻尼優(yōu)化控制模型及其求解算法適用于勵磁參數(shù)的優(yōu)化。 勵磁系統(tǒng)作為低頻振蕩的根源, 其參數(shù)的合理性可在PSS無調(diào)整裕度的情況下提高系統(tǒng)的整體輸電能力。

    ③本文所提出的水火電協(xié)調(diào)阻尼控制方法,能夠有效地協(xié)調(diào)電力系統(tǒng)中多場景擾動下的勵磁系統(tǒng)控制, 有效提高水電占比較高的電力系統(tǒng)多場景穩(wěn)定能力。

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