基于WAMS的自适应低频减载动态优化策略.pdf

第４４卷第１３期２０１６年７月１日电力系统保护与控制ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＶＯ１．４４Ｎ０．１３ＤＯＩ：ｌ０．７６６７／ＰＳＰＣ１５１３２３基于ＷＡＭＳ的自适应低频减载动态优化策略李顺，廖清芬，刘涤尘，李昂，岑炳成，王佳丽（１．武汉大学电气工程学院，湖北武汉４３００７２；２．深圳供电局有限公司，广东深圳５１８００１）摘要：在《电力安全事故应急处置和调查处理条例》（５９９号令）中，提出了在故障处理过程中的负荷切除量等同于故障损失负荷量，这要求电网在安全稳定运行的前提下尽可能地少切或不切负荷，以降低事故控制代价。因此，—提出计及负荷频率调节效应、ＰＶ特性和负荷重要度的减载贡献因子来有效指导低频减载过程中的选址定容。通过分析电压突变因素对不平衡功率的影响以提高功率缺额计算式精度，依据系统频率变化率的梯度变化逐轮次地动态优化减载量，以期充分发挥系统频率的自恢复调节能力。ＩＥＥＥ３９节点系统仿真分析表明，所提出的低频减载动态修正优化策略，能够在减少切负荷控制代价的同时改善系统频率恢复水平，从而兼顾频率紧急控制的经济性与可靠性要求。关键词：频率恢复；减载贡献因子；５９９号令；广域测量系统；自适应控制ＷＡＭＳｂａｓｅｄｄｙｎａｍｉｃｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆａｄａｐｔｉｖｅｕｎｄｅｒ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｌｏａｄｓｈｅｄｄｉｎｇＬＩＳｈｕｎ，ＬＩＡＯＱｉｎｇｆｅｎ，ＬＩＵＤｉｃｈｅｎ，ＬＩＡｎｇ，ＣＥＮＢｉｎｇｃｈｅｎｇ，ＷＡＮＧＪｉａｌｉ（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７２，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｈｅｎｚｈｅｎＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙＢｕｒｅａｕＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ５１８００１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｒｕｌｅＮｏ．５９９ｏｆｐｏｗｅｒｇｒｉｄｓｉｎＣｈｉｎａｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈａｔｔｈｅｓｈｅｄｄｉｎｇｌｏａｄｉｓｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｔｏｔｈｅｆａｉｌｕｒｅｌｏｓｓｌｏａｄ，ｗｈｉｃｈｒｅｑｕｉｒｅｓｌｅｓｓｌｏａｄ－ｓｈｅｄｄｉｎｇａｓｍｕｃｈａｓｐｏｓｓｉｂｌｅｕｎｄｅｒｔｈｅｐｒｅｍｉｓｅｏｆｓｅｃｕｒｉｔｙａｎｄｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｃｏｓｔｏｆ—ｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｃｃｉｄｅｎｔｃｏｎｔｒｏ１．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅＬｏａｄｓｈｅｄｄｉｎｇｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｆａｃｔｏｒｂａｓｅｄＯｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔ，Ｐ－Ｖｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃａｎｄｔｈｅｉｍｐｏ￣ａｎｃｅｏｆｔｈｅｌｏａｄｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｔｏｉｎｄｉｃａｔｅｔｈｅｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｆｌｏａｄｓｈｅｄｄｉｎｇａｎｄｔｈｅａｌｌｏｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｌｏａｄｔｏｂｅｃｕｔ．Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｖｏｌｔａｇｅｌｅａｐｏｎｕｎｂａｌａｎｃｅｄｐｏｗｅｒｉｓａｎａｌｙｚｅｄｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ—ａｃｃｕｒａｃｙ．Ａｄｙｎａｍｉｃｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅｉｓｄｅｓｃｒｉｂｅｄｔｏａｄｊｕｓｔｌｏａｄｓｈｅｄｄｉｎｇａｍｏｕｎｔｏｆｅａｃｈｓｔｅｐｓａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｃｈａｎｇｅｒａｔｅｏｆｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ，ｔｏｆｕｌｌｙｕｔｉｌｉｚｅｔｈｅｓｅｌｆ－ｒｅｃｏｖｅｒｙｃａｐａｃｉｔｙｏｆｓｙｓｔｅｍｆｒｅｑｕｅｎｃｙ．ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎＩＥＥＥ３９－ｂｕｓｓｙｓｔｅｍｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｎｅｗｓｔｒａｔｅｇｙｃｏｕｌｄｒｅｄｕｃｅｔｈｅｌｏａｄｓｈｅｄｄｉｎｇａｍｏｕｎｔａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｒｅｃｏｖｅｒｙｐｒｏｃｅｓｓ，ｉｎｗｈｉｃｈｂｏｔｈｔｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙａｎｄｅｃｏｎｏｍｙａｒｅｔａｋｅｎｉｎｔｏｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｒｅｃｏｖｅｒｙ；ｌｏａｄ－ｓｈｅｄｄｉｎｇｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｆａｃｔｏｒ；ｔｈｅｒｕｌｅＮｏ．５９９；ＷＡＭＳ；ａｄａｐｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌＯ引言低频减载（ＵＦＬＳ）是抑制频率事故产生的最有效方法，可在大量不平衡功率情况下保证频率稳定。随着远距离大容量的跨区输电网络的建设，用户对供电安全可靠性提出了更高要求。新颁布的《电力安全事故应急处置和调查处理条例》¨（５９９号令），以法律形式对电力安全事故的调查处理做出详细规定，明确了依据故障中负荷切除量作为事故等级划“基金项目：国家电网公司科技项目多区域安控系统协调及”在线诊断、辅助决策技术研发应用分标准的主要评定指标，指出稳控减载量等同于故障负荷损失量，这代表在今后的事故处理中，在保证系统安稳运行的条件下尽可能少地对负荷下切除命令。因此，需针对传统减载方案来设计优化策略，在满足约束条件下降低控制代价和改善减载效果，保证频率稳定恢复的快速性及优质性。在制定减载控制策略时，减载量、减载地点和减载时间等参数的确定将直接影响频率稳定恢复的速度与效果，它们是评价ＵＦＬＳ方案优劣的三大关键因素【２】。国内外诸多学者对ＵＦＬＳ策略制定问题进行了深入探讨与研究。在文献［２］中详细评述了近年来国内外在ＵＦＬＳ／ＵＶＬＳ方面所做的研究工作，李顺，等基于ＷＡＭＳ的白适应低频减载动态优化策略．．４９．．并对相关领域的研究发展方向提出了展望。文献［３】指出通过优先切除频率调节系数小的线路，可以加快频率恢复与稳定。文献［４］ｇｉＪ用基于广域测量的系统惯性中心频率变化率来实时估计功率缺额，但未考虑节点电压突变影响，其计算精度有待提升。文献［５］所提方案将功率缺额作为减载基本段负荷切除量并予以一次性切除，这不能有效发挥系统的频率自恢复能力。在文献［６］中，通过监测首轮频率变化率来优化减载白适应控制的各轮减载量分配，但并没有考虑后备轮的应用，也尚未讨论ＵＦＬＳ的选址定容方法。文献［７］研究了频率时空分布对低频减载的影响，指出集中切大用户工业负荷可快速恢复系统频率。文献［８】提出一种兼顾考虑系统频率恢复性能和切负荷量最小的ＵＦＬＳ优化模型，同时考虑各种预设场景下的风险概率。文献［９］结合５９９号令中相关规定，在过载切负荷策略制定中提出利用风险评估对控制措施进行评价筛选的方法。“目前，主流的减载策略制定还是以离线仿真，”在线匹配［１０－１２１为主，对于具体稳定问题的分析和控制若按照传统的确定性方法分析，将很难满足在保证电网安稳运行前提下的经济性最优。因此，本文在归纳新形势下减载策略制定的应对方法基础上，研究了选址定容中应用减载贡献因子来改善受扰后频率稳定恢复的效果，并制定了基于广域测量的白适应低频减载动态优化策略，并以ＩＥＥＥ３９节点系统解决大量不平衡功率稳定问题的低频减载策略实施为例，对所提方案进行阐释。１新形势下的低频减载策略制定—（（ＤＬ７５５２００１电力系统安全稳定导则》＿Ｊ和５９９号令分别从电网供电可靠性和经济性角度对电网规划、系统运行与控制等方面提出严格要求。传统ＵＦＬＳ策略的实施，能够保证系统发生最严重事故时的频率稳定性，但同时也将导致系统在一般事故中极易出现负荷过切，缺乏时效性。ＰＭＵ装置广泛应用于电力系统中，极大地促进了跨区电网广域测量系统的发展。而电力网架结构的不断扩大，其稳定控制更加要以系统整体作为考虑。ＷＡＭＳ可以实时同步地测量广域电网运行状态，并依托快速网络信道来汇总量测数据，这为实现不同故障场景下白适应减载控制的实时匹配创造了条件。在安稳条例中提出在频率稳定恢复过程时要兼顾快速性和优质性的提升，故减载策略制定有必要考虑多因素影响的控制措施来应对新要求：１）选址定容过程应当有效地利用负荷自身的特性指标来改善减载后的频率恢复过程，从而更为快速地恢复稳态频率。２）建立基于ＷＡＭＳ量测的自适应低频减载控制，以实时匹配系统不同故障工况下的功率缺额，并缩短减载控制时延，从而实现能满足高精度量测、同步性稳控的跨区电网分散减载策略。３）在满足安稳约束条件下，尽可能地利用系统自身频率调节能力来降低切负荷量，有效地减少负荷过切和频率超调的概率，提高系统运行经济性的同时最大限度地保证供电可靠性。２节点减载贡献因子的构建当系统发生故障而呈现不平衡功率时，能否快速且平稳地恢复系统频率至稳定值是评价低频减载方案好坏的关键［Ｉ４Ｊ。目前，大多数低频减载方案所存在的问题是将系统负荷当作综合负荷来考虑，尚未计及不同负荷问差异，仅按节点负荷比例来分配减载量『１训。而实际负荷是处在动态变化和存在特性差异的，因此在选址定容时应考虑到负荷差异性对频率稳定恢复所造成的差异化影响。本节综合考虑负荷频率调节效应、有功一电压特性和负荷重要度三方面差异化的影响，通过对各负荷节点的减载贡献因子进行动态计算来制定选址定容方案。２．１考虑频率调节效应的影响负荷调节效应能在系统功率平衡遭受破坏而引起频率变化时，对负荷功率的变化进行补偿，通常利用频率调节效应系数来量化补偿作用：ＫＬ＝／ｄｆ＝ａ１－Ｉ－２ａ２ｆ－Ｉ－３ａ３ｆ（１）设两种负荷和，的Ｋｒ＞Ｋ其功一频特性曲线如图１所示，当频率从．降至．时，其有△功变化＞，即负荷１对频率变化更为敏感。ｆ卜一，２／７Ｈｚ图１负荷的频率特性曲线Ｆｉｇ．１Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｃｕｒｖｅｏｆｌｏａｄｓ当频率下降，负荷越大，其有功吸收量削减得越快。因此采取优先切除ＫＬ较小负荷，保留较大负荷的减载方案，能够在频率下降时充．５０电力系统保护与控制分利用负荷频率调节效应，从而减少负载吸收的有功值，有助于减少不平衡功率和快速恢复稳态频率。２．２考虑节点有功．电压特性的影响—节点ＰＶ曲线阐述了有功．电压特性，其囊括了系统网架拓扑结构、薄弱电压节点等有效信息［１。由图２可知随着传输有功增加，电压趋于下降。对全系统来说，频率降低会造成机组无功出力的削减，而无功需求反倒会略有增加。如果无功电源不足，频率下降便会引起电压下降，通常频率每减少１％电压将降低０．８％～２％，电压降低会减少负荷有功吸收量，从而对频率下降起阻尼作用。Ｐ图２节点Ｐ－Ｖ特性曲线Ｆｉｇ．２Ｐ－Ｖｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｃｕｒｖｅｏｆｎｏｄｅｓ因此，采取适当降低节点电压水平的临时补救措施可有效缓解功率缺额的严重程度。但是要保证节点电压是在安全稳定范围内保持较小值，而且与低压减载相互协调Ｌ１。Ｐ．Ｖ曲线能提供灵敏度指“”标Ｌ１，Ｊｄ１，／，如果鼻子点附近的ｄｖ／越大，则代表该节点电压对有功变化越灵敏，实施切负荷操作后电压回升较大，对应负荷有功的增加，阻碍了频率稳定恢复。所以在满足电压稳定前提下，应当优先在ｄｖ／ｄｐ小的节点处减载，指标计算式为—ｄｖ￣／ｄｐｆ＝Ｐ（一Ｖｆ）／ｖ，ｆ（ＰｆＰｔｆ）（２）式（２）中，Ｖｔｉ，Ｐ—“”，Ｐ分别为ＰＶ曲线鼻端“”前次和鼻端附近的扰动后潮流计算电压及有功值。２．３考虑负荷重要性差异的影响低频减载需考虑负荷重要度差异，通过优先切除较为次要的负荷，以尽可能地保障重要负荷的供电可靠性。负荷重要性包括两个方面Ｌｌ酬：１）对全系统而言，不同节点可能因社会原因或安稳运行所需满足的约束条件不同而存在差异；２同一节点的负荷依据重要性不同分为一类、二类和三类负荷，其供电要求和中断供电损失依次减少。因此在减载操作中，要严格保证一类负荷的供电，赋以其最高重要性权值。一般仅在全网所有节点的二类负荷全部切除仍不能使频率恢复情况下，才允许切除较次要的一类负荷。因此负荷切除要综合考虑全网与本地两方面的重要性。２．４减载贡献因子的数学模型根据各指标差异化的影响机理，建立减载贡献—因子模型（ＬｏａｄｓｈｅｄｄｉｎｇＣｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎＦａｃｔｏｒ，ＬＣＦ１如下。＝∑（屈）・１００％（３）式中：为减载综合贡献因子；为考虑到的减载贡献因子种类个数；为第ｍ类减载贡献因子的归一化值；为减载综合贡献因子的各类贡献权重∑系数，应满足＝１：为第ｉ个负荷节点的全网重要程度权值；，为第ｉ个负荷节点的第类负荷的本地重要程度权值。本文考虑的贡献因子是Ｃ１和：∑ＣＩ甘Ｃ＝ｄｖｉ／，／（／）（４），＝１∑Ｃ２Ｃｘ＝ＫＬ／ＫＬ，（５），＝１综上可知，减载时应当优先切除Ｆ值较小母线上的负荷。本节提出基于减载综合贡献因子Ｆ值进行减载量的加权分配方案，如式（６）、式（７）所示。＝∑／（６）ｊ＝ｌ｜％＝，（７）式中：为负荷ｉ的减载贡献因子Ｆ反比参数；“为第轮减载负荷ｉ百分占比；。¨为第轮减载时应切除的负荷总量；尸为负荷ｆ的有功容量。３自适应低频减载策略的动态修正优化３．１基于ＷＡＭＳ的功率缺额改进计算传统的功率缺额计算式是基于系统惯性中心的运动方程，利用数值计算方法求得惯性中心频率。来估算系统不平衡功率。ＣＯＩ＝∑Ｊｉ（８）‘一厶ｌ。，』刀ｉ＝１∑式中：＝；为第ｚ台机组惯性时间常数；＂。为机组台数：为利用ＷＡＭＳ量测的第ｉ台机组出口母线电压的频率。李顺，等基于ＷＡＭＳ的自适应低频减载动态优化策略一５１一考虑到在实际系统中，扰动后瞬时的节点电压会出现突变，电压突变在扰动初期（１～２Ｓ内）将对负荷有功变化产生主导性影响，之后再由频率来起主导作用。因此，虽然ＷＡＭＳ采集的实时频率数据精确度高，由于尚未计及负载对电压突变瞬时的反应，所以传统计算式并不能精确反映功率缺额程度。典型负荷模型计及电压影响后【６Ｊ如式（９）所述。监ｆｔｊ＝’０ｌ，ＩＩ（９），１＼、ｏ，，／式中：为系统负荷；Ｍ为负荷节点数；。为第，个负荷节点扰动前有功；，为第，个负荷节点扰动前节点电压；Ｕ为第，个负荷节点扰动后瞬时节点电压；为电压影响因子，本文取＝１。因此本文通过考虑节点电压突变影响对功率缺额计算式做出修正来提高计算精度：ｄｆｃｏｉ血ｊ＝ｌ惴一］３．２计及动态修正的自适应低频减载策略载量依次设为功率缺额的１５％、１５％、２０％、２０％，后备轮减载量设为功率缺额的３０％。由于不平衡功率同频率变化率呈近似线性关系，故利用ＷＡＭＳ量测计算的相邻轮次频率动作阈值处的频率变化率ｄ厂ｒ／出绝对值差，同扰动瞬时的频率变化率／出做比较，便得到其变化梯度为—％：ｄｆｃｏｉ．ｊ＿ｌ／ｄｔ—－ｄｆｃｏＬ，／ｄｔ×１００％（１１）（！，一／ｄｔ变化梯度表征了功率缺额在每轮减载后的变化，因此依据．％对减载量做出动态修正，在实施第轮次减载动作之前计算此时刻Ａ．％，修正式为。ｄ＿，＝ｈｅｄ．ｊ—（１４％）（１２）得到修正减载量后，利用式（７）来选址定容以满足频率稳定恢复的快速性要求和提高稳态频率水平。（１０）４算例仿真目前，自适应低频减载策略的制定是基于频率变化率的，而且将系统频率的下降变化简化为减载前是ｄｆ／ｄｔ＝Ｋ、减载后ｄｆ／ｄｔ是趋于０的线性变化过程。但系统频率下降实际上是一个非线性过程，随着频率下降而不断减小。因此，基于频率线性变化过程的白适应低频减载策略不能最大限度地减少减载负荷损失，而且会提高频率超调概率，造成负荷过切。在每轮减载动作后，由于系统自身频率调节特性的影响，其频率变化率是动态变化的，代表功率缺额也发生变化。未实行任何减载动作时的频率变化率最大，每轮次减载动作后，系统频率得到一定缓和，对应的功率缺额将减少，所需减载量也相应变少。以往的自适应控制未考虑减载量修正问题，其减载的每轮次仍然依照初始时刻计算得到的最大不平衡功率来实行减载，这将导致事故过切概率的增加。由文献［１９】可知，为有效延缓频率下降，减载首轮的频率启动阀值宜选择高些，同时考虑到启用旋转备用容量的延迟和避免因临时性频率降低所导致的不必要动作，故首轮频率启动阀值整定在４９－４９．５Ｈｚ。本文仿真算例模型多为汽轮机组，其调速系统动作快，因此，首轮频率启动阀值取为高值。根据实际电网减载方式，设置４级基本轮动作频率阈值为：４９．５Ｈｚ、４９．２Ｈｚ、４９．０Ｈｚ、４８．８Ｈｚ：后备轮的动作返回频率为４９．６Ｈｚ。将每轮次原始减４．１算例系统为验证所提减载策略优化方案的有效性，采用ＩＥＥＥ３９节点系统来进行仿真分析，发电机组、变压器和线路主要参数参见文献［２０１。仿真系统中３８机为水电机组，其余机组为火电机组，３５机模拟联络线输送功率，系统额定有功为６１９２．８ＭＷ，旋转备用容量为７６４Ｍｗ，系统无功储备充足。发电机采用６绕组模型，励磁系统采用ＩＥＥＥ的Ｆ型模型，负荷采用考虑频率调节效应的静态模型，为５０％恒功率分量、４０％恒阻抗分量和１０％的恒电流分量。仿真中认为节点重要度一致，且认为供电负荷均为第三类负荷。计算出仿真系统的如表１所述，表中的取正态分布随机数。表１减载贡献因子的计算Ｔａｂｌｅ１Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｌｏａｄ－ｓｈｅｄｄｉｎｇｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｆａｃｔｏｒ母母线ｄ、ＫＬＦｔ线ｄ仲２１ｌ５．１９ｌ７．７６８１１．４８０２６３．８０２５６２８５．１６７２３１４．９９１５．４４５ｌ０．２１８１２３．３０８８．４０９５．１５１２４１０．５５９８．１７０８．８０９７２．８３６６．４８８４．８９８１６９．４５０７．８６８８．１３１８２．８１０３．９１４４．７７１１５８．３９６３．１５１６．８５５２５２．４３６４．６５５４．２２８１８６．５１ｌ８．１６６５．５０１２８１．９５６４．６３２３．５３４２７５．６２９６．３１５５．２５５２０１８９３４．１８０３．０６８３４．７０７３９６９５．２４０２９１．３２８３．６１５２．４７１４４．１９５７．６２ｌ５．２ｌ６４．２权重系数选择的讨论减载贡献因子的权重系数选择主要依据减载配一５２．电力系统保护与控制置区域的负荷类型来确定，如果减载配置区域的负荷频率调节能力较强，即其ＫＬ值较大，则所选择的’Ｃ指标的权重系数应更大些；同样地，如果减载配置区域的主要负荷为恒功率负荷，由于负荷模型对系统电压稳定性有着很大影响，而恒功率负荷模型的电压稳定问题更为突出，因此往往在恒功率负荷占比较大的系统区域中，减载中所参考的灵敏度指标ｄｖ／ｄｐ影响及贡献程度更大，故而所选Ｃｌ指标的权重系数应当较大。本文在仿真过程所选用的负荷模型为５０％恒功率分量、４０％恒阻抗分量和１０％的恒电流分量，并考虑负荷频率调节效应，ＫＬ值的选择满足常见取值范围内的正态分布。因此，本文所确定的权重系数Ｃ１＝Ｃ２＝０．５，即认为两个贡献指标的权重相同。４．３减载方案优化效果对比在４Ｓ时刻，同时切除３１、３５和３８机组，此时系统存在大量不平衡功率，频率迅速下降，需采取低频减载来维持故障系统的频率稳定。由ＷＡＭＳ所提供的切机后系统频率变化情况如图３所示，因为ＰＭＵ采样时间很短，我们可以利用数值计算方法来近似获取频率变化率值：／ｄｆｊ（／＝ｌ＋一＋：）＋（＋一＋）＋（＋。一）△ｆ（１３）式中，为ＷＡＭＳ装置的采样周期。要导删鳖图３切机动作瞬间的系统频率变化Ｆｉｇ．３Ｓｙｓｔｅｍｆｒｅｑｕｅｎｃｙｖａｒｉａｔｉｏｎａｔｇｅｎｅｒａｔｏｒ－ｔｒｉｐｐｉｎｇｍｏｍｅｎｔ图４描述扰动后ＢＵＳ．１节点电压变化情况。观察图３和图４可知，扰动后频率下降瞬间，负荷节点电压也大幅下降，且电压降低更为显著，此后因励磁调节作用使电压逐渐恢复，但频率仍继续降低。传统功率缺额计算值为１８．７３５４Ｐ－ｕ．，而计及电压突变影响的式（１０）所得功率缺额计算值为２０．６０５ｐＩｕ．，更为抑实际切机功率２０．５２８Ｐ－ｕ．。因此，在功率缺额计算中考虑电压突变因素的影响可有效提高计算精度，对比实际切机量，本文计算值能够满足工程应用上的精度要求，具有一定可行性。扰动后瞬间的系统惯量中心频率的变化率最大，计算得到：ｏ１＿～／ｄｔ＝－１．０７６７Ｈｚ／ｓ。当频率达到首轮动作阀值４９．５Ｈｚ时，测量计算此刻的…频率变化率／ｄｔ：一０．５２４５Ｈｚ／ｓ。由式（１１）得４％－－５１．２８６％，据式（１２）修正首轮减载量，实际应切除：酣＝７－３１％。同样地，在实施每轮减载措施之前，逐轮求出相邻两轮的频率变化率及变化梯度，各轮数据如表２所述。图４系统遭受扰动后负荷节点电压曲线Ｆｉｇ．４Ｌｏａｄｎｏｄｅｖｏｌｔａｇｅｃｕｒｖｅｏｆｔｈｅｄｉｓｔｕｒｂｅｄｓｙｓｔｅｍ表２各轮频率变化率与４Ｉ％Ｔａｂｌｅ２Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｈａｎｇｅｒａｔｅｏｆｅａｃｈｓｔｅｐｓａｎｄｉｔｓｇｒａｄｉｅｎｔ本文所提动态修正的自适应减载优化方案与传统减载方案的各轮次减载量对比数据如表３所述。表３进行动态修正的效果对比Ｔａｂｌｅ３Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｄｙｎａｍｉｃｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔ减载轮次减载过程切负荷量传统方案本文优化方案由表３可知，对比动态优化方案和传统方案，前者削减的减载量共计１７．０７％，相当于减少３５１．７３ＭＷ的负荷有功切除量，证明了本文所提动态修正策略能充分发挥系统的频率白调节能力，从而大幅度减少减载量，降低事故控制代价。为验证所提动态修正自适应减载方案的有效性，将表３中的两类方案进行仿真对比。方案１为∞ｇ！鳃％舛１ｌｌｌ０００．ｅ．审∞＿【－ｓｆ】李顺，等基于ＷＡＭＳ的白适应低频减载动态优化策略动态修正优化方案，并根据减载贡献因子来确定选址定容；方案２为传统方案，仅根据节点负荷比例来分配减载。两方案减载后的频率稳定恢复曲线如图５所示。一般而言，ＵＦＬＳ问题可描述为通过适当的优化，在满足安稳约束条件下使得故障场景中的负荷损失最少，即控制代价最低Ｊ。安稳运行时的系统频率偏差限值要求±０．２Ｈｚ，小容量系统则允许±０．５Ｈｚ的偏差限值；在频率恢复过程中尽量避免超调，以免引起负荷过切；为保证火电厂等的安稳运行，频率低于４７．５Ｈｚ的时间不能超过０．５ＳｌｌＪ。～糌导血螺＼描图５频率稳定恢复曲线对比Ｆｉｇ．５Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｔａｂｉｌｉｔｙｒｅｃｏｖｅｒｙｃｕｒｖｅ由图５可看出方案１能更快地恢复频率稳定，其稳定恢复时间分别为４０．２Ｓ和４４．５Ｓ；在３６．１～３９．９８Ｓ内，方案２的频率超调，说明其的确造成了不必要的负荷过切；在故障前期，尽管方案１的暂态频率要明显低于方案２，但其暂态最低频率为４８．８２Ｈｚ，高于规定的４７．５Ｈｚ。通过各轮减载动作后，两方案的系统稳态频率分别为４９．８７Ｈｚ和４９．９８Ｈｚ，其稳态频率差的标幺值仅为０．２２％，可在事故后期利用系统其他的频率稳控措施来使频率恢复至５０Ｈｚ，从而降低紧急控制中的事故控制代价。随着减载策略制定要求的不断提高，更加应当考虑到其可靠性与经济性协调统一，因此综合评价减载策略的优劣性不仅要体现在系统稳态频率上，同时还需关注减载量的多少和频率稳定恢复效果。减载量方面，方案１远小于方案２，明显避免因负荷过切而引起的频率超调。利用减载贡献因子的选址定容能有效改善频率稳定恢复效果，满足保护动作的快速性要求。由于两方案的频率恢复过程均能满足低频减载的各项安稳约束，综合对比可知，方案１的实施更能兼顾经济性与供电可靠性要求，可以最小控制代价使系统频率更好地恢复稳定。５结论新形势下的低频减载策略制定要求兼顾频率稳定恢复过程中的经济性与供电可靠性两方面性能的综合提升，本文提出一种基于ＷＡＭＳ的自适应减载策略动态修正优化方法以应对新要求。该方法通过将广域量测数据同减载过程相结合来缩短控制时延，考虑到电压突变因素对功率缺额的影响以校正提高其计算精度。计及系统频率自恢复调节能力，利用频率变化率的梯度变化动态修正各轮次减载量，来提高紧急减载控制的经济性。在考虑选址定容时分析了频率恢复过程中的频率暂态过程和与系统切负荷量紧密相关的因素，来构建减载贡献因子。由仿真结果分析可知，本文所提的利用广域测量数据的改进功率缺额计算式精度得到了明显提高，但是仍和实际切机量有略微差别。这是由系统惯性时间常数在进行切机操作后会发生一定改变和电压影响因子的选择问题所导致的误差，但其尚能达到工程精度要求。在满足频率稳态及超调约束下，自适应减载动态修正优化策略不仅可大幅度降低事故减载量，避免负荷过切。还能改善提升频率稳定恢复效果，能为实际的在线频率控制应用提供新的思路与参考。必须指出，本文还有许多工作尚未深入考虑，如计及５９９号减载惩罚代价后的分散协调减载和加强预防控制的风险评估等，仍有待进一步研究。参考文献［１］中华人民共和国国务院．电力安全事故应急处置和调—查处理条例［ＥＢ／ＯＬ］－［２０１１－０７１５］．Ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｇｏｖ．ｃｎ／ｚｗｇｋ／２０１ｌ＿０７／１５／ｃｏｎｔｅｎｔ一１９０６８８７．ｈｔｍ１．［２］薛禹胜，任先成，ｗｕＱＨ，等．关于低频低压切负荷决策优化协调的评述［Ｊ］．电力系统自动化，２００９，３３（９）１００．１Ｏ７．ＸＵＥＹｕｓｈｅｎｇ，ＲＥＮＸｉａｎｃｈｅｎｇ，ＷＵＱＨ，ｅｔａ１．Ａｒｅｖｉｅｗｏｎｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｎｄｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎｏｆｕｎｄｅｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙ／ｖｏｌｔａｇｅｌｏａｄｓｈｅｄｄｉｎｇ［Ｊ］．ＡｕｔｏｍａｔｉｏｎｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ，—２００９，３３（９）：１００１０７．［３］熊小伏，周永忠，周家启．计及负荷频率特性的低频减载方案研究［ＪＪ．中国电机工程学报，２００５，２５（１９）：４８．５１．ＸＩＯＮＧＸｉａｏｆｕ，ＺＨＯＵＹｏｎｇｚｈｏｎｇ，ＺＨＯＵＪｉａｑｉ．Ｓｔｕｄｙｏｆｕｎｄｅ￣ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｌｏａｄｓｈｅｄｄｉｎｇｓｃｈｅｍｅｂａｓｅｄｏｎｌｏａｄｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ［Ｊ］．ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＥＥ，２００５，２５（１９）：４８－５１．［４］郭晓冬．基于广域测量（ＷＡＭＳ）的低频减载研究【Ｄ】．．５４．电力系统保护与控制武汉：华中科技大学．２００６．—ＧＵＯＸｉａｏｄｏｎｇ．ＷＡＭＳ－ｂａｓｅｄｕｎｄｅｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙｌｏａｄｓｈｅｄｄｉｎｇｒｅｓｅａｒｃｈ［Ｄ］．Ｗｕｈａｎ：ＨｕａｚｈｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．２００６．［５］侯王宾，刘天琪，李兴源．基于综合权值和广域测量的低频减载［Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１１，３９（２１）：７０．７５．ＨＯＵＷａｎｇｂｉｎ，ＬＩＵＴｉａｎｑｉ，ＬＩＸｉｎｇｙｔｍｎ．Ｕｎｄｅｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙｌｏａｄｓｈｅｄｄｉｎｇｂａｓｅｄｏｎｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｗｅｉｇｈｔａｎｄｗｉｄｅａｒｅａｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ—ａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１１，３９（２１）：７０７５．［６］ＲＵＤＥＺＵ，ＭＩＨＡＬＩＣＲ．Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｔｈｅｆｉｒｓｔｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｔｏｉｍｐｒｏｖｅａｄａｐｔｉｖｅｕｎｄｅｒ・－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｌｏａｄ－－ｓｈｅｄｄｉｎｇｓｃｈｅｍｅｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ，２０１１，２６（２）：８３９－８４６．［７］樊艳芳，钟显，常喜强，等．频率的时空分布对低频减载的影响研究【Ｊ１．电力系统保护与控制，２０１５，４３（１）：５５．６０．ＦＡＮＹａｎｆａｎｇ，ＺＨＯＮＧＸｉａｎ，ＣＨＡＮＧＸｉｑｉａｎｇ，ｅｔａ１．ＲｅｓｅａｒｃｈｏｆｔｈｅＵＦＬＳｕｎｄｅｒｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｅｍｐｏｒａｌａｎｄｓｐａｔｉａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍ—ＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１５，４３（１）：５５６０．［８］汪震，宋晓，甘德强，等．考虑系统频率恢复性能的低频减载参数优化模型［Ｊ】，电力系统自动化，２０１２，—３６（６）：１７２２．ＷＡＮＧＺｈｅｎ，ＳＯＮＧＸｉａｏｚｈｅ，ＧＡＮＤｅｑｉａｎｇ，ｅｔａ１．Ａ—ｐａｒａｍｅｔｅｒｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆｕｎｄｅｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙｌｏａｄｓｈｅｄｄｉｎｇｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｆｒｅｑｕｅｎｃｙｒｅｃｏｖｅｒｙｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ［Ｊ］．ＡｕｔｏｍａｔｉｏｎｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ，２０１２，３６（６）：—１７２２．［９］李琳，罗剑波，周霞，等．基于风险管理的过载切负荷—策略制定［Ｊ］．电网技术，２０１３，３７（３）：８２１８２６．—ＬＩＬｉｎ，ＬＵＯＪｉａｎｂｏ，ＺＨ０ＵＸｉａ，ｅｔａ１．Ｒｉｓｋｍａｎａｇｅｍｅｎｔｂａｓｅｄｄｒａｆｔｉｎｇｏｆｏｖｅｒｌｏａｄｌｏａｄｓｈｅｄｄｉｎｇｓｔｒａｔｅｇｙ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１３，３７（３）：８２１－８２６．［１Ｏ］张保会，康小宁，袁越，等．关于电力系统安全稳定控制装置（系统）基本要求的再探讨［Ｊ】．电力系统自动化，１９９５，１９（９）：６０－６４．ＺＨＡＮＧＢａｏｈｕｉ，ＫＡＮＧＸｉａｏｎｉｎｇ，ＹＵＡＮＹｕｅ，ｅｔａ１．Ａｐｒｏｐｏｓａｌｃｏｎｃｅｒｎｉｎｇｔｈｅｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｃｒｉｔｅｒｉａｏｆｃｏｎｔｒｏｌｅｑｕｉｐｍｅｎｔｆｏｒｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｓｔａｂｉｌｉｔｙ［Ｊ】．Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎｏｆ—ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ，１９９５，１９（９）：６０６４．［１１］余志文，白雪峰，郭志忠，等．大容量远距离输电网暂态稳定控制方法的探讨【Ｊ】．电力系统自动化，２００３，２７（４）：５７－６１．ＹＵＺｈｉｗｅｎ，ＢＡＩＸｕｅｆｅｎｇ，ＧＵＯＺｈｉｚｈｏｎｇ，ｅｔａ１．Ｐｒｏｂｅｏｎｔｈｅｔｒａｎｓｉｅｎｔｓｔａｂｉｌｉｔｙｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｆｏｒｈｅａｖｉｌｙｓｔｒｅｓｓｅｄｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋ［Ｊ］．ＡｕｔｏｍａｔｉｏｎｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ，２００３，２７（４）：５７－６１．［１２］柏丹丹，和敬涵，王小君，等．基于灰色关联分析的自适应低频减载【Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１４，４２（６）：２０．２５．ＢＡＩＤａｎ￣ａ，ＨＥＪｉｎ曲ａＷＡＮＧＸｉａｏｊｕ￣ｅｔａ１．ＡｄａｐｔｉｖｅＵＦＬＳｓｃｈｅｍｅｂａｓｅｄｏｎｇｒｅｙｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１４，４２（６）：２０．２５．—［１３］ＤＬ７５５２００１电力系统安全稳定导则【ｓ］．北京：中国电力出版社，２００１．［１４］于达仁，郭钰锋．电网一次调频能力的在线估训［Ｊ］．中国电机工程学报，２００４，２４（３）：７２．７６．ＹＵＤａｒｅｎ，ＧＵＯＹｕｆｅｎｇ．Ｔｈｅｏｎｌｉｎｅｅｓｔｉｍａｔｅｏｆｐｒｉｍａｒｙｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｔｒｏｌａｂｉｌｉｔｙｉｎｅｌｅｃｔｒｉｃｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．—ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＥＥ，２００４，２４（３）：７２７６．［１５］周双喜，朱凌志，郭锡玖，等．电力系统电压稳定性及其控制【Ｍ】．北京：中国电力出版社，２００４．［１６］侯玉强，方勇杰，杨卫东，等．综合电压频率动态交互影响的自动减负荷控制新方法［Ｊ］．电力系统自动化，２０１０，３４（５）：２４－２８．ＨＯＵＹｕｑｉａｎｇ，ＦＡＮＧＹｏｎｇｊｉｅ，ＹＡＮＧＷｅｉｄｏｎｇ，ｅｔａ１．Ａｎｅｗｍｅｔｈｏｄｏｆａｕｔｏｍａｔｉｃｌｏａｄｓｈｅｄｄｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｖｏｌｔａｇｅａｎｄｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｙｎａｍｉｃｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ［Ｊ］．ＡｕｔｏｍａｔｉｏｎｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ，２０１０，３４（５）：—２４２８．［１７］黄镔，赵良，马世英，等．基于ＰＶ曲线的低压减载配—置方法［Ｊ］．电网技术，２００８，３２（２３）：２６３４．ＨＵＡＮＧＢｉｎ，ＺＨＡＯＬｉａｎｇ，／ｖＩＡＳｈｉｙｉｎｇ，ｅｔａ１．ＵｎｄｅｒｖｏｌｔａｇｅｌｏａｄｓｈｅｄｄｉｎｇｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎＰＶｃｕｒｖｅ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＴｅｃｈ—ｎｏｌｏｇｙ，２００８，３２（２３）：２６３４．［１８］袁季修．防御大停电的广域保护和紧急控制【Ｍ】．北京：—中国电力出版社，２００７：１４１１７５．［１９］杨冠城．电力系统自动装置原理［Ｍ】．北京：中国电力出版社，１９９５．［２０］ＡＮＤＥＲＳＯＮＰＭ．ＦＯＵＡＤＡＡ．Ｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｃｏｎｔｒｏｌ—ａｎｄｓｔａｂｉｌｉｔｙ［Ｍ］．Ｐｉｓｃａｔａｗａｙ：ＩＥＥＥＰｒｅｓｓＷｉｌｅｙＩｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ，２００３：５３．８０．收稿日期：２０１５－０７－３０；修回日期：２０１５－１０－２０作者简介：李顺（１９９３－），男，硕士研究生，研究方向电力系统运行与控制；Ｅ．ｍａｉｌ：ｐｉａｏｃｏｏｌ００７＠１６３．ｃｏｍ廖清芬（１９７５一），女，通信作者，博士，副教授，研究方向为电力系统运行与控制；Ｅ．ｍａｉｌ：ｑｆｌｉａｏ＠ｗｈｕ．ｅｄｕ．ｃｎ刘涤尘（１９５３－），男，博士，教授，博士生导师，研究方向为电力系统分析与控制、电力系统规划。Ｅ．ｍａｉｌ：ｄｃｌｉｕ＠ｗｈｕ．ｅｄｕ．ｃａ（编辑葛艳娜）