發(fā)布時間：2020-11-18 18:29

　　 近年來,我國電網(wǎng)大力發(fā)展特高壓輸電,電壓等級與電網(wǎng)規(guī)模逐年提升。在實現(xiàn)能源大規(guī)模、遠距離輸送和大范圍優(yōu)化配置的同時,直流閉鎖故障時有發(fā)生,從而引起大功率缺失事故,進而可導致系統(tǒng)頻率急劇降低,使得低頻減載事故發(fā)生幾率升高。作為頻率控制的首道防線,快速頻率響應是大功率缺失下阻止頻率大幅下降的關鍵措施。而系統(tǒng)中大量接入的風電等新能源其本身缺乏頻率響應能力,同時擠占常規(guī)機組的發(fā)電空間,進而造成系統(tǒng)頻率響應能力下降,因此必需合理補充和配置系統(tǒng)的快速頻率響應資源。配置系統(tǒng)快速頻率響應資源的首要問題就是要準確分析常規(guī)機組的運行狀態(tài)及其調(diào)頻能力。在以往的機組頻率響應能力分析中通常采用靜態(tài)觀點刻畫機組的狀態(tài)與調(diào)頻能力,即認為機組頻率特性系數(shù)為定值,不隨外部工況變化。然而在不同運行工況下,機組的真實頻率響應能力較其靜態(tài)觀點下所描述的能力具有一定偏差,于是造成靜態(tài)觀點對系統(tǒng)頻率響應能力描述的不準確。當系統(tǒng)頻率響應能力裕度較大時,這種不準確尚可接受;但裕度臨界時,這種偏差則會引起較大問題,即在大功率缺失下系統(tǒng)頻率響應能力緊張之時,以靜態(tài)觀點描述機組的頻率響應能力難以精準體現(xiàn)其真實能力,不利于對系統(tǒng)頻率響應能力的準確估計,也會影響系統(tǒng)頻率響應備用的合理配置。因此,有必要從動態(tài)的角度去描述機組頻率響應能力。本文在分析現(xiàn)有水電機組靜態(tài)模型的基礎上研究了水電機組的全參數(shù)模型,并指出其傳遞系數(shù)計算復雜,求取困難等不適用于動態(tài)頻率響應特性研究的問題。針對大功率缺失下水電機組快速頻率響應的需求,以水輪機運行特性的若干簡化條件為出發(fā)點,考慮水輪機外部參數(shù)變化的影響,通過相關公式推導,建立體現(xiàn)水頭高度以及負荷大小動態(tài)影響的水電機組改進模型。該模型能夠相對快速并準確地體現(xiàn)水電機組動態(tài)頻率響應特性,適用于水電機組快速頻率響應動態(tài)分析。在此基礎上推導出水電機組動態(tài)頻率響應特性系數(shù)的解析表達式,可直接描述水電機組快速頻率響應頻率暫穩(wěn)值隨外部工況動態(tài)變化的情形。仿真算例表明,所建立的動態(tài)模型既能夠規(guī)避全參數(shù)模型傳遞系數(shù)求取復雜等問題,又能相對準確地對水電機組快速頻率響應動態(tài)特性加以描述。以此模型應用在快速頻率響應的相關仿真計算中,可針對機組所處外部參數(shù)的不同,準確估計水電機組的動態(tài)頻率響應能力,為頻率響應資源的合理配置提供依據(jù)。
【學位單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TV734
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 研究必要性
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 快速頻率響應研究現(xiàn)狀
        1.3.2 水電機組快速頻率響應研究現(xiàn)狀
    1.4 本文主要工作
2 快速頻率響應機理分析
    2.1 負荷的靜態(tài)頻率特性
    2.2 發(fā)電機組的靜態(tài)頻率特性
    2.3 電力系統(tǒng)頻率的一次調(diào)節(jié)
    2.4 電力系統(tǒng)頻率的二次調(diào)節(jié)
    2.5 快速頻率響應過程的動態(tài)分析
    2.6 本章小結(jié)
3 水電機組頻率響應相關模型結(jié)構(gòu)分析
    3.1 水電機組頻率響應物理過程分析
    3.2 水電機組頻率響應相關模塊基本模型研究
        3.2.1 水電機組發(fā)電機及負荷模型
        3.2.2 水電機組控制系統(tǒng)模型
        3.2.3 水電機組水輪機及其引水系統(tǒng)常用模型
        3.2.4 建立動態(tài)模型工作重點聚焦
    3.3 本章小結(jié)
4 水電機組快速頻率響應動態(tài)模型的建立
    4.1 水輪機及其引水系統(tǒng)全參數(shù)模型
        4.1.1 全參數(shù)模型及水錘效應
        4.1.2 全參數(shù)模型運用于快速頻率響應分析時的問題
    4.2 水輪機及其引水系統(tǒng)靜態(tài)模型
    4.3 水輪機及其引水系統(tǒng)改進模型
        4.3.1 水輪機簡化假設分析
        4.3.2 改進模型傳遞系數(shù)
        4.3.3 考慮外部參數(shù)的水輪機及其引水系統(tǒng)改進模型
    4.4 水電機組控制系統(tǒng)調(diào)速器簡化模型
    4.5 水電機組快速頻率響應改進模型
        4.5.1 水電機組快速頻率響應改進模型結(jié)構(gòu)
        4.5.2 水電機組動態(tài)頻率響應特性系數(shù)的求取
    4.6 本章小結(jié)
5 模型正確性與可用性的仿真驗證
    5.1 仿真方案及參數(shù)設置
    5.2 不同工況點下三種模型快速頻率響應效果對比
    5.3 水頭H與負荷P對動態(tài)頻率響應及水錘效應的影響
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況
致謝

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本文編號：2889050