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控制区域间交流联络线功率波动分析及治理 0 交流联络线功率波动的研究是未来发展方向 在不同宽度的通信线上，具有一定幅度的功率变化，但联通线的功率很大，功率变化会导致联通线传输的功率超过静态稳定极限，严重威胁电网的安全稳定运行。除此之外,联络线功率波动会引起两端电网的电压波动,该波动随着输送潮流的增大而增大,若缺乏无功控制手段则可能威胁电网和设备的安全运行。因此,控制联络线的功率波动十分重要,是大电网安全稳定运行的基础。 目前,关于两大区互联系统交流联络线功率波动已有一些结论和成果。文献介绍了华中电网的有功控制模式,并提出了特高压联络线功率控制的一系列改进措施,但只是从运行层面对运行经验的总结,缺少具体数据分析和理论的研究。文献提出了适应特高压运行的自动发电控制(AGC)模式与评价区域电网特高压控制效果的T标准。文献分析了机组故障后特高压联络线功率波动的机理,提出了估算机组故障时联络线潮流的波动情况的方法。文献分析了两大区互联系统受到功率扰动后,影响交流联络线功率波动峰值的关键因素。文献研究了日常运行状态的联络线功率随机波动,将波动分解为高频分量和低频分量的叠加,其中高频分量与互联系统区域振荡模式有关,低频功率波动是负荷随机功率波动在全互联系统中再分配后在联络线上的反映。 已有的研究缺乏对日常运行情况下两大区互联系统交流联络线功率数据的具体分析,也没有具体研究现有控制系统对波动的作用和影响。本文基于某大区互联系统交流联络线功率波动的实际数据,利用频域分析和自相关分析的方法对波动进行全面分析,总结波动规律,并分析了产生该波动现象的原因,最后通过试验验证了分析结论。 1 交流联络线功率波动 交流联络线功率波动可分为日常运行情况下的随机波动和故障出现大功率缺额情况下的振荡2种。以某大区互联系统为例,对日常运行中的波动而言,波动幅值一般在联络线功率偏差考核门槛值以内,但据统计,每个月联络线功率偏差超过考核门槛值的时间会达到几十甚至上百分钟,在负荷量较大的月份甚至能够达到两百多分钟。故障情况下,当某大区出现功率缺额(如跳机、直流闭锁等)时,大区间交流联络线上会产生大幅度的功率振荡。若扰动点在规模较小的大区,联络线功率波动峰值常达到功率缺额的90%以上;若扰动点在规模较大的大区,则联络线功率波动峰值为功率缺额的70%左右。特别是在规模较小的大区受电方式下出现功率缺额时,交流联络线功率波动第一摆增加的幅度接近不平衡量的100%。故障引起大幅振荡出现的次数远小于正常运行时产生大幅波动的次数,本文的研究对象是日常运行情况下的联络线随机功率波动。 2 大连接系统的随机功率波动分析 2.1 功率谱估计方法 电力系统中信号的波动一般是周期分量和非周期分量的复杂叠加,有些信号在时域上很难发现特征,但变换到频域之后会有新的变化,波动的频谱表示更能揭示其内在特征。本文对某大区互联系统交流联络线功率进行频域分析,以寻找波动分量特征。 对随机信号而言,常用功率谱描述其频率特性。功率谱在随机信号的分析和变换中起着类似于频谱在确定信号分析中所起的作用。所谓谱估计或功率谱估值,就是用已观测到的一定数量的样本数据来估计信号的功率谱。功率谱估计方法分为两大类:非参数化方法和参数化方法。非参数化方法又叫做经典谱估计法,实质上仍依赖于传统的傅里叶变换法。经典谱估计法又分为2种:间接法和直接法。其中直接法是对观测到的数据样本直接进行傅里叶变换,然后将所得结果的幅值平方后得到功率谱估计。直接法原理简单,便于实现,并具有可采用快速傅里叶变换(FFT)等技术使计算量大为减小等优点,因此,本文采用该方法对随机信号进行分析。本文后续研究中均直接对功率偏差信号进行FFT计算,而并不求取功率谱,但反映出来的特性不会变化,FFT结果的平方记为功率谱。 2.2 基于scda系统数据的控制策略分析 目前,大多数调度自动化系统中的数据来源有2个:一是数据采集与监控(SCADA)系统数据,二是广域测量系统(WAMS)数据。2类数据的主要区别是采样间隔,SCADA系统数据是秒级的间隔,而WAMS数据是毫秒级的间隔,这一区别决定了这2类数据在分析研究中的不同定位。WAMS采样数据较为精细,含有较多高频成分,有利于分析有功功率波动的详细特征和高频波动产生的机理,但数据量大,占据存储空间多,其可靠性取决于相量测量单元(PMU),不利于大规模长时间段数据分析和研究AGC在线控制策略;SCADA系统数据量小,含有功率波动的典型特征,有利于大规模长时间段数据分析和研究AGC控制策略,但缺少了交流联络线有功功率波动的一些精确特征,忽略了对控制无意义的高频分量。例如,本研究中应用的SCADA系统数据的采样间隔为5 s,从数字信号处理的知识可知,周期在10 s以下的波动分量是无法利用SCADA数据分析的。 首先,分析S