徐思佳

(中國電建集團(tuán)江西省電力設(shè)計院有限公司，江西 南昌 330201)

0 引言

電力系統(tǒng)在正常運行時，電網(wǎng)中的發(fā)電功率與 用電功率相等，電網(wǎng)的頻率保持穩(wěn)定[1]。發(fā)電機具備一定的調(diào)節(jié)能力，當(dāng)負(fù)荷功率發(fā)生變化時，發(fā)電機可以通過調(diào)速系統(tǒng)調(diào)整發(fā)電功率，維持功率平衡，保持頻率穩(wěn)定[2]。然而，處于孤島運行的電網(wǎng)的發(fā)電機裝機規(guī)模有限、旋轉(zhuǎn)備用較小[3]，其調(diào)節(jié)能力有限[4]。孤島運行作為一種特殊但又真實存在的電網(wǎng)運行方式，具有規(guī)模小、自平衡能力差的特點，任何負(fù)荷擾動都可能給孤島電網(wǎng)頻率帶來較大的波動，甚至引發(fā)電網(wǎng)崩潰。因此維持頻率穩(wěn)定對保證孤島電網(wǎng)長期穩(wěn)定運行具有重大意義[5—6]。如何制定頻率控制策略，避免電力系統(tǒng)運行情況因擾動迅速惡化成為研究的熱點[7]。孤島電網(wǎng)一般采用一次調(diào)頻對系統(tǒng)頻率進(jìn)行調(diào)整，調(diào)差系數(shù)、調(diào)頻死區(qū)和超速保護(hù)控制器(over speed protect controller，OPC)定值設(shè)置是影響一次系統(tǒng)調(diào)頻能力的主要因素[8—10]。一次調(diào)頻結(jié)合二次調(diào)頻，可對電力系統(tǒng)頻率進(jìn)行無差調(diào)節(jié)[11]，通過超短期負(fù)荷預(yù)測對系統(tǒng)一、二、三次調(diào)節(jié)進(jìn)行時序配置，可實現(xiàn)對孤島頻率的針對性控制[12—13]。

文獻(xiàn)[8]分析了一次調(diào)頻的工作原理，并針對調(diào)差系數(shù)、比例-積分-微分控制對系統(tǒng)頻率變化的影響進(jìn)行了討論；文獻(xiàn)[8—10，14]未考慮系統(tǒng)內(nèi)其他設(shè)備的調(diào)頻能力，因此文獻(xiàn)[15—16]提出利用系統(tǒng)內(nèi)現(xiàn)有的儲能設(shè)備和智能小區(qū)內(nèi)的電動汽車充電樁對電網(wǎng)功率進(jìn)行平衡，達(dá)到調(diào)頻的效果；文獻(xiàn)[17]提出微型電網(wǎng)中負(fù)荷模型應(yīng)考慮系統(tǒng)頻率變化而非常規(guī)的恒定頻率模型；文獻(xiàn)[18]提出負(fù)荷頻率因子和高抗補償度也會對系統(tǒng)頻率產(chǎn)生影響，建立了一種考慮負(fù)荷的系統(tǒng)調(diào)頻模型；文獻(xiàn)[19]以馬達(dá)為例討論了孤島等阻抗與電網(wǎng)低壓高頻現(xiàn)象的聯(lián)系，提出出現(xiàn)低頻現(xiàn)象時應(yīng)當(dāng)針對負(fù)荷類型進(jìn)行精確減載。鑒于上述方法無法實現(xiàn)系統(tǒng)頻率的無差調(diào)節(jié)，文獻(xiàn)[11]通過在換流器中引入頻率偏差的積分控制，使換流器參與交流系統(tǒng)二次調(diào)頻以實現(xiàn)對系統(tǒng)頻率的無差控制；文獻(xiàn)[12]將超短期負(fù)荷預(yù)測引入孤島調(diào)頻模型，對調(diào)頻設(shè)備出力進(jìn)行時序上的調(diào)整，進(jìn)一步提高系統(tǒng)調(diào)頻效率。上述文獻(xiàn)集中討論了如何利用發(fā)電機或線路中已有儲能設(shè)備進(jìn)行調(diào)頻，但這些調(diào)頻策略在部分缺乏大型儲能設(shè)備的孤島系統(tǒng)中略顯乏力。單純依靠線路中的負(fù)載，無法避免大電網(wǎng)突甩大負(fù)荷時高頻現(xiàn)象的發(fā)生。當(dāng)存在大負(fù)荷并入系統(tǒng)或從電網(wǎng)斷開時，系統(tǒng)可能會出現(xiàn)發(fā)電機調(diào)頻乏力的情況，為避免發(fā)電機解列或者切除部分線路導(dǎo)致生產(chǎn)秩序混亂，須進(jìn)一步分析對負(fù)荷端的調(diào)頻能力。

文中提出在孤島系統(tǒng)中負(fù)荷端并入具有穩(wěn)定調(diào)頻能力的柔性電負(fù)荷平衡裝置(flexible electric load balancing device，F(xiàn)ELBD)來平衡供需功率，建立負(fù)荷端調(diào)頻模型實現(xiàn)極短時間頻率的快速調(diào)節(jié)，并采用電力系統(tǒng)仿真平臺進(jìn)行仿真對比研究，實現(xiàn)突甩大負(fù)荷情況下系統(tǒng)頻率的無差控制。

1 基于晶閘管的FELBD

基于晶閘管的FELBD主要由晶閘管開關(guān)和鎳鉻合金的金屬電阻器串聯(lián)組成，由電阻器來消耗系統(tǒng)多余的有功功率。但是電阻受熱后溫度上升，電阻阻值會增大，在電壓不變的情況下，電阻功率會下降。根據(jù)其鎳鉻含量的不同，電阻的溫度系數(shù)不同，熱態(tài)下的阻值是冷態(tài)阻值的1.05～1.6倍不等。采用晶閘管開關(guān)進(jìn)行調(diào)節(jié)可以很好地解決阻值變化的問題。

在大功率電力電子產(chǎn)品中，應(yīng)用最多、最成熟的電力電子器件是晶閘管和絕緣柵雙極型晶體管，后者造價昂貴，控制復(fù)雜且故障率高，電子負(fù)荷采用晶閘管控制，在性能和工程應(yīng)用上更具性價比[20]。晶閘管還具有調(diào)節(jié)平滑、響應(yīng)速度快、調(diào)節(jié)次數(shù)不限等優(yōu)點。晶閘管閥組的設(shè)計借鑒了靜止無功補償器中晶閘管及阻尼回路的設(shè)計[21—22]。

FELBD的等效單相電路模型見圖1。該裝置通過改變電力電子元件晶閘管在每個周期的導(dǎo)通角來改變功率元件上的電壓和電流，進(jìn)而改變整體的功率輸出，如圖2、圖3所示。其中，ui為晶閘管裝置外部端電壓；ia為流過晶閘管裝置的電流；θ為裝置導(dǎo)通角；α為裝置觸發(fā)角；ug1,ug2分別為VT1和VT2的觸發(fā)脈沖；黑色陰影部分為到晶閘管導(dǎo)通時輸出的有功/無功功率。電子負(fù)荷裝置的主要控制手段是控制α，最終通過改變功率運行點實現(xiàn)沖擊負(fù)荷補償、頻率振蕩抑制等高級功能[23]。頻率阻尼控制一般作為控制器的輔助功能，通過在主控制回路上疊加一個控制信號實現(xiàn)阻尼抑制[24]。

圖1 FELBD電路模型Fig.1 FELBD electrical model

圖2 FELBD電壓和電流Fig.2 Voltage and current of FELBD

圖3 FELBD觸發(fā)角和有功及無功功率曲線Fig.3 Trigger angle and active power and reactive power curves of FELBD

2 負(fù)荷調(diào)頻模型

2.1 電力系統(tǒng)頻率特性

現(xiàn)代社會生產(chǎn)中絕大多數(shù)設(shè)備都具備相應(yīng)頻率特性，系統(tǒng)頻率的大幅度波動將影響電子設(shè)備工作，甚至損壞設(shè)備。系統(tǒng)頻率偏差為：

(1)

式中：fN為系統(tǒng)額定頻率；fO為系統(tǒng)實時頻率；KS為系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率；ΔP為系統(tǒng)功率偏差。

系統(tǒng)功率偏差ΔP由發(fā)電機端總輸出功率與負(fù)荷端總需求功率決定，因此有：

ΔP=PG-PL=PLR-PL

(2)

式中：PG為發(fā)電機端總輸出功率；PLR為負(fù)荷端實際總消耗功率；PL為負(fù)荷端總需求功率。

發(fā)電機總輸出功率與負(fù)載端總需求功率可由各電機輸出功率與各負(fù)載需求功率求得：

(3)

(4)

式中：PGi為第i臺發(fā)電機的輸出功率；J為系統(tǒng)中的負(fù)載數(shù)；PL j為第j個負(fù)載的需求功率。

2.2 負(fù)荷端調(diào)頻模型

FELBD具有投切響應(yīng)速度快、時序性好、高可靠、易控制的特點，通過添加FELBD可以對PL進(jìn)行調(diào)整，從而消除系統(tǒng)功率偏差，進(jìn)而解決發(fā)電機端調(diào)頻能力受限的問題。而孤島電網(wǎng)系統(tǒng)相對較小，因此改變負(fù)荷端需求功率成為可能，其主要依靠FELBD實現(xiàn)對電力系統(tǒng)中多余功率的吸收。

孤島電網(wǎng)可能會出現(xiàn)以下2種典型工況。

(1) 突甩大負(fù)荷。孤島電網(wǎng)運行狀態(tài)下，突甩大負(fù)荷的具體情況如圖4所示。

圖4 突甩大負(fù)荷情況下負(fù)荷變化曲線Fig.4 Load change curves during load fast cutting

在50 s之前，系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)，此時系統(tǒng)發(fā)電機端總輸出功率，負(fù)荷端實際總消耗功率和負(fù)荷端總需求功率三者相等。在50 s時，因為大容量負(fù)荷突然甩開造成負(fù)荷端總需求功率突降，此時PLR大于PL，導(dǎo)致電網(wǎng)頻率上升。為防止沖擊對發(fā)電機和生產(chǎn)設(shè)備造成巨大損耗加入FELBD，監(jiān)視系統(tǒng)檢測到負(fù)荷突降投入相應(yīng)容量的FELBD維持PLR和PL的平衡，為發(fā)電機組進(jìn)行調(diào)頻爭取時間，如50～60 s之間曲線所示。當(dāng)被甩開負(fù)荷在短時間內(nèi)不再需要啟動時，孤島電網(wǎng)將在60～80 s之間按時序依次切除FELBD。

加入FELBD后，由于下游突甩負(fù)荷，可以認(rèn)為投入FELBD需要在極短時間內(nèi)完成，因此可以認(rèn)為是瞬時性的，此時負(fù)載端總需求功率為：

PL2=PL1+k*PLB

(5)

(6)

s.t. 0≤k*≤K

(7)

0≤-KSΔflim≤ΔP

(8)

式中：PL1為引入FELBD前的負(fù)荷端總需求功率；PL2為引入FELBD后的負(fù)荷端總需求功率；PLB為負(fù)荷平衡系統(tǒng)中單個FELBD負(fù)荷(也稱為FELBD的分辨率)；k*為電負(fù)荷平衡系統(tǒng)應(yīng)投入設(shè)備個數(shù)；floor()為向下取整函數(shù)。當(dāng)系統(tǒng)頻率偏差高于系統(tǒng)允許頻率正向波動上限Δflim時，系統(tǒng)將快速投入FELBD填補缺損負(fù)荷，維持系統(tǒng)平衡。假設(shè)系統(tǒng)中擁有K個FELBD，每個設(shè)備的負(fù)荷為PLB，則柔性電負(fù)荷平衡系統(tǒng)最多可以填補KPLB的負(fù)荷。

如系統(tǒng)短時間內(nèi)無須重啟負(fù)荷，可隨時間逐漸切除FELBD，假設(shè)在TEB時刻系統(tǒng)已經(jīng)開始切除負(fù)荷，則T時刻負(fù)荷端需求功率為：

(9)

(10)

kE(t)PLB≤(1-β)ΔPlim

(11)

式中：kE(t)為第t個單位時間內(nèi)系統(tǒng)切除設(shè)備數(shù)；ΔPlim為發(fā)電機組單位時間增加最大出力；考慮要保留一定裕度，因此加入機組剩余出力裕度β。

FELBD最快切除時間為：

(12)

式中：ceiling()為向上取整函數(shù)。在最快切除情況下，不保留發(fā)電機組出力裕度或只保留極小裕度。

(2) 啟動大負(fù)荷。孤島電網(wǎng)運行狀態(tài)下，啟動大負(fù)荷的具體情況如圖5所示。

圖5 啟動大負(fù)荷情況下負(fù)荷變化曲線Fig.5 Load change curves under heavy load input

在50 s時下游有大容量用電負(fù)荷準(zhǔn)備啟動，首先在30 s時逐步投入FELBD，令PL在30～50 s之間根據(jù)發(fā)電機組調(diào)頻能力緩慢上升，促使發(fā)電機增加出力從而達(dá)到提前增大PLR的目的，一旦監(jiān)視系統(tǒng)檢測到待接入線路負(fù)荷突升，馬上切除相應(yīng)容量的FELBD使PLR和PL保持動態(tài)平衡。期間設(shè)備切除情況如50～55 s之間FELBD需求功率曲線所示。

假設(shè)從TPB時刻開始，功率平衡系統(tǒng)根據(jù)即將接入的大容量設(shè)備功率需求投入FELBD，T時刻負(fù)荷端總需求功率應(yīng)為：

(13)

(14)

kP(t)PLB≤(1-β)ΔPlim

(15)

式中：kP(t)為第t個單位時間內(nèi)電負(fù)荷平衡系統(tǒng)投入FELBD數(shù)。

系統(tǒng)如要接入大容量設(shè)備，應(yīng)提前最小預(yù)留時間TPmin通知系統(tǒng)，保證FELBD投入工作順利完成。最小預(yù)留時間可由式(16)求得。

(16)

式中：PEXP為計劃啟動設(shè)備增加的容量。在最小預(yù)留時間投入情況下，不保留發(fā)電機組出力裕度或只保留極小裕度。

系統(tǒng)在TPF時刻完成FELBD投入工作，此時：

(17)

從TPF開始啟動大容量設(shè)備，系統(tǒng)需要根據(jù)系統(tǒng)增加負(fù)荷對FELBD進(jìn)行切除，切除規(guī)則如下：

(18)

(19)

式中：ΔPEXP(t)為實際負(fù)載在TPB至TPF內(nèi)所增加負(fù)荷。

2.3 發(fā)電機端調(diào)頻模型

FELBD的投入為頻率調(diào)節(jié)爭取了時間，但是由于其具有清晰度的約束，無法實現(xiàn)更精確的調(diào)頻。為了實現(xiàn)電力系統(tǒng)的精確快速調(diào)頻，需要將發(fā)電機調(diào)頻與FELBD調(diào)頻配合起來，系統(tǒng)頻率控制模型如圖6所示。

圖6 系統(tǒng)頻率控制模型Fig.6 System frequency control model

圖6中，ΔE為頻率偏差積分控制器增量；ΔPm為發(fā)電機輸出功率增量；ΔPD為負(fù)荷需求功率增量；ΔPV為調(diào)節(jié)閥位置增量；ΔPB為功率部件輸出功率增量， 為功率部件系統(tǒng)調(diào)頻控制信號；ΔPrefb為發(fā)電機的調(diào)頻控制信號；ΔPrefs為積分控制增益；KE為調(diào)速器調(diào)速系數(shù)；R為系統(tǒng)慣性常數(shù)；M為負(fù)荷阻尼系數(shù)；D為低通濾波器時間常數(shù)；TLPF為發(fā)電機時間常數(shù)；ΔF1為功率部件系統(tǒng)調(diào)頻控制信號；ΔF0為系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)量；Tt為時間常量。

發(fā)電機調(diào)速主要由汽輪機調(diào)速系統(tǒng)、勵磁系統(tǒng)和電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定器三部分實現(xiàn)。

汽輪機調(diào)速器系統(tǒng)控制原理如圖7所示。其中，W，Wref分別為汽輪機轉(zhuǎn)速與設(shè)定額定轉(zhuǎn)速；Fhp為汽輪機再熱器前軸總?cè)萘浚籘c為控制放大器時間常數(shù)；Tch，Trh分別為蒸汽箱時間常數(shù)和再熱器時間常數(shù)；Tsr為速度繼電器時間常數(shù)；P為有功功率的額定值；PMAX，PMIN分別為汽輪機有功調(diào)節(jié)量的最大值和最小值；s為拉普拉斯算子；Thp為總時間常數(shù)。

圖7 汽輪機調(diào)速器控制模型Fig.7 Turbine governor control model

汽輪機調(diào)速器的傳遞函數(shù)可根據(jù)圖7求得：

(20)

圖8 勵磁系統(tǒng)控制模型Fig.8 Excitation system control model

頻率濾波器時間常數(shù)A可由式(21)得到。

(21)

式中：XL為電位源電抗；Ifd為同步機勵磁電流。

勵磁系統(tǒng)的傳遞函數(shù)可根據(jù)圖8求得：

(22)

系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定器作為勵磁系統(tǒng)的附加裝置，具有抑制有功振蕩功能，控制原理如圖9所示。

圖9 系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定器控制模型Fig.9 System static stabilizer control model diagram

發(fā)電機轉(zhuǎn)速、發(fā)電機端電壓和系統(tǒng)頻率均可以作為系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定器的輸入，其中KS為系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定器收益；A1，A2為頻率濾波器時間常數(shù)；T1，T3為超前補償時間常數(shù)；T2，T4為滯后補償時間常數(shù)；T5為沖洗時間常數(shù)；T6為傳感器時間常數(shù)；VSI為穩(wěn)定器裝置輸入的電壓標(biāo)幺值；VS為穩(wěn)定器輸出電壓標(biāo)幺值；VSIMAX，VSIMIN分別為穩(wěn)定器系統(tǒng)輸出電壓的最大和最小標(biāo)幺值。

系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定器的傳遞函數(shù)可根據(jù)圖9求得：

(23)

3 實例分析

文中采用印尼蘇拉威西某工業(yè)園數(shù)據(jù)在ETAP平臺上進(jìn)行計算，該工業(yè)園位于蘇拉威西島上，負(fù)荷完全由島上150 MW機組供電，屬于典型的孤網(wǎng)運行。該電網(wǎng)150 MW機組經(jīng)升壓變與供電端110 kV母線相連接，通過雙回聯(lián)絡(luò)線，由負(fù)荷端110 kV母線經(jīng)降壓變連接0.485 kV母線對48 MW負(fù)載進(jìn)行供電。負(fù)荷包含電爐在內(nèi)的多種時變非線性設(shè)備，電極動作、電爐放渣會導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)大幅功率波動，塌料、電極燒斷更會令部分負(fù)荷在一定時間內(nèi)降低至零，對系統(tǒng)造成沖擊。電爐設(shè)備的仿真等效模型如式(24)所示。

R(t)=CLe1/{A+B[1-cos(2ωt+D+θ)]}

(24)

式中：ω=2πf，f為系統(tǒng)頻率，取50 Hz；θ為電流滯后電壓相位角，功率因數(shù)cosθ=0.92；D為電弧熱慣性影響因子；A=T0/a；B=(T1-T0)/(2a)；T0為電弧最低溫度，取1 250 ℃；T1為電弧最高溫度，取1 500 ℃；L為電弧弧長，取平均值2 m。

為了避免系統(tǒng)頻率出現(xiàn)長時間大幅度擾動，園區(qū)采取同時考慮負(fù)荷端與發(fā)電機端的頻率控制模型。其中負(fù)荷端利用6回路共60 MW功率調(diào)節(jié)模塊對系統(tǒng)頻率進(jìn)行快速調(diào)節(jié)，每回路包含10 MW功率部件，F(xiàn)ELBD采用分辨率為0.1 MW的基于晶閘管的柔性負(fù)荷平衡系統(tǒng)[18—19]；機端采用汽輪機調(diào)速器、IEEE T3勵磁系統(tǒng)和IEEE T1電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定器對系統(tǒng)頻率進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)節(jié)，其中汽輪機調(diào)速模型采用下垂控制方法，電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定器以電機角轉(zhuǎn)速為輸入，汽輪機調(diào)速器、勵磁系統(tǒng)和電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定器參數(shù)如表1—表3所示。

表1 汽輪機調(diào)速器參數(shù)Table 1 Turbine governor parameters

表2 勵磁系統(tǒng)參數(shù)Table 2 Excitation system parameters

表3 電力系統(tǒng)穩(wěn)定器參數(shù)Table 3 System static stabilizer parameters

利用ETAP仿真平臺針對突甩負(fù)荷和增加負(fù)荷2種工況進(jìn)行仿真，圖10為采用上述參數(shù)時突甩負(fù)荷系統(tǒng)頻率變化情況。由圖10可知，一回48 MW負(fù)荷線路在t=1 s時突甩負(fù)荷，負(fù)荷端功率在短時間內(nèi)大幅減少造成系統(tǒng)功率供需不平衡，機端發(fā)出功率大于負(fù)荷實際需求功率，導(dǎo)致系統(tǒng)頻率快速上升，調(diào)速系統(tǒng)立即開始對系統(tǒng)進(jìn)行一次調(diào)頻。調(diào)速系統(tǒng)只能進(jìn)行有差調(diào)節(jié)，因此系統(tǒng)頻率最終穩(wěn)定在50.2 Hz左右，在0～5 s期間，頻率波動達(dá)到0.2 Hz以上。當(dāng)FELBD投入工作后，系統(tǒng)頻率得到明顯改善。

圖10 引入功率部件前后突甩負(fù)荷頻率曲線Fig.10 Frequency curve at fast load cutting with andwithout the introduction of power components

電網(wǎng)突甩負(fù)荷后，監(jiān)視系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)異常工況后即刻對系統(tǒng)功率平衡情況進(jìn)行分析。經(jīng)計算發(fā)現(xiàn)，單純依靠機端調(diào)速系統(tǒng)無法快速將頻率控制在允許范圍內(nèi)。根據(jù)監(jiān)視系統(tǒng)得到的被甩負(fù)荷數(shù)值在t=1.2 s時刻投入48 MW的FELBD。系統(tǒng)頻率在短暫的振蕩后迅速穩(wěn)定在49.983 Hz。由圖10可知，在頻率沖擊發(fā)生后的最大頻率波動只有0.05 Hz，要遠(yuǎn)小于不投入FELBD時的波動。

通過自動控制系統(tǒng)對投入的FELBD進(jìn)行調(diào)節(jié)，頻率最終穩(wěn)定位置也會發(fā)生變化，如圖11所示。當(dāng)投入44 MW時，在t=10 s時刻系統(tǒng)頻率基本穩(wěn)定在50 Hz，說明加入FELBD可以在突甩負(fù)荷情況下實現(xiàn)對系統(tǒng)頻率的無差調(diào)節(jié)。

圖11 無差調(diào)節(jié)頻率曲線Fig.11 No-adjustment frequency curve

圖12為采用上述參數(shù)時接入大負(fù)荷工況下頻率變化情況。在t=51.1 s時刻系統(tǒng)有一回48 MW負(fù)荷線路接入系統(tǒng)，負(fù)荷端功率在短時間內(nèi)大幅增加導(dǎo)致系統(tǒng)功率供需不平衡，系統(tǒng)頻率在5 s時呈斷崖式下跌，最終穩(wěn)定在49.8 Hz左右。這樣的頻率波動會對系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備造成損壞，給電機調(diào)頻帶來巨大壓力。為了緩解電機調(diào)頻壓力，可提前投入FELBD。

圖12 引入功率部件前后接入大負(fù)荷頻率曲線Fig.12 Frequency curve of heavy load input with and without the introduction of power components

監(jiān)視系統(tǒng)得知1 min后有一回48 MW負(fù)荷線路需接入電網(wǎng)，系統(tǒng)判斷此行為將對電網(wǎng)頻率造成巨大沖擊選擇提前投入FELBD，從t=1 s時刻開始，每10 s投入10 MW的FELBD，至t=41 s時刻投入4 MW的FELBD，在t=51 s時刻退出所有FELBD并在t=51.1 s時刻將負(fù)荷線路接入系統(tǒng)。由圖12可知，雖然系統(tǒng)頻率最終依舊穩(wěn)定在49.8 Hz左右，但是通過引入FELBD使得斷崖式下跌區(qū)間被拆分成多個部分，引入大負(fù)荷線路對系統(tǒng)造成的沖擊得到緩解。

4 結(jié)論

文中簡要介紹了基于晶閘管的FELBD的基本原理。在傳統(tǒng)發(fā)電端和負(fù)荷端的調(diào)頻模型的基礎(chǔ)上引入FELBD的調(diào)整函數(shù)，通過實際工程的仿真分析比較了2種情況下的頻率響應(yīng)曲線，得出以下結(jié)論：

(1) 在系統(tǒng)將接入大負(fù)荷前預(yù)先按梯次投入FELBD可以避免系統(tǒng)頻率斷崖式下跌的情況，減小頻率波動對系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備造成的壓力，大負(fù)荷接入系統(tǒng)前的提前調(diào)度對保持系統(tǒng)頻率穩(wěn)定至關(guān)重要。

(2) 在系統(tǒng)突甩大負(fù)荷的情況下投入FELBD可以使頻率快速恢復(fù)穩(wěn)定，大幅減小因系統(tǒng)功率供需不平衡導(dǎo)致的頻率波動。

(3) 在突甩大負(fù)荷情況下，通過合理分配所投入的FELBD，可以實現(xiàn)對系統(tǒng)頻率的無差調(diào)節(jié)。

本文得到中國電建集團(tuán)江西省電力設(shè)計院有限公司科技項目(JXEPDIKJ202001)資助，謹(jǐn)此致謝！