区域负荷范文
区域负荷范文（精选6篇）
区域负荷 第1篇
1 时间序列负荷预测技术建模的主要步骤
运用时间序列负荷预测技术进行电力负荷短期预测基本方法和步骤如下:
1.1 取定一个序列长度为N的样本
那么由此可知, 样本的序列值可以表示为y1、y2、y3、……y N, 根据相关统计, 在负荷预测过程中, 负荷的历史资料其实就是数据所选取最好样本序列的容量N不能够低于50, 否则很难使预测的准确率能够在一定的范围内进行保持等。
1.2 序列平稳性的判定
进行序列的平稳性判定最好的办法就是直接从其直观上对其变换之后差分序列的分段进行详细地观察, 若各个均不相交时段的均值和方差没有明显的差异, 便可以判定其是平稳的, 反之则为不平稳, 也就是平常所说的非平稳。除了这种方法之外, 还可以采用统计的方法进行判定。统计的方法主要是对其变换之后的差分序列进行检验, 观察期相关函数是否按照一定指数迅速衰减直至到零, 如果其函数迅速衰减至零则充分说明其序列十分平稳, 反之则为不平稳, 也就是非平稳。
此外, 随着我国计划经济模式以及严格的社会管理体制的实行, 一定程度上, 使公民自然而然的形成一种自上而下社会管理方式和统一的行为模式。衣食住行、生老病死都指望政府管理, 等待党和政府通过大规模的运动方式来解决问题成为人的思维定式。也正因如此, 公民对党和政府产生了高度的依赖性。另外, 在区域电力负荷短期预测方面, 国家主要采用自上而下的模式, 也就是从中央到地方各级政府的主要模式进行相应区域电力负荷短期预测投资承担, 以及各种具体区域电力负荷短期的预测事务等。某种程度上讲, 这种模式不仅仅利于统一规划、全国一盘棋、集中力量干大事, 还促使其具有较强的整体性与计划性。但也因此缺乏由基层而来的推动力, 照此一来, 在区域电力负荷短期预测中个人以及团体的作用就不能得到充分的发挥。除此之外, 公民参与区域电力负荷短期预测的积极性也将受到严重的抑制。
自改革开放以来, 这一局面也发生了很大的变化, 不仅提出了建立社会主义市场经济体制的宏伟目标, 还将市场机制和原则引进社会经济生活当中去。随之, 伴随着社会主义市场经济体制的的不断完善与多种经济成分的出现, 为市场经济资源与环境等问题营造了良好的基础条件。显而易见, 区域电力负荷短期预测已经逐渐由原来单纯的政府行为转变成以利益的机制所驱动的市场、企业等行为, 实现公众积极参与区域电力负荷短期预测等。在此前提之下, 公民的自主性也得到了一定的扩展, 从而促使民间社会逐渐扩大。因此, 政府的职能也开始向社会分权进行转化。
2 区域电力负荷短期预测技术
长期以来, 人们对负荷预测作了大量的研究工作, 并针对当前问题提出不同的电力负荷预测方法。与此同时, 电力负荷预测方法仍旧处于不断发展和完善的重要阶段, 且任何的预测方法都不能够得出十分准确的结果, 一定程度上讲, 造成这种状况的原因不仅是方法问题, 同时无法进行估计的未来因素也是原因之一。此外, 分形理论还是近年来发展起来的新兴数学理论, 分形几何不但可以直接从未经简化与抽象复杂的非线性系统本身去认识其内在的规律性, 还从本质上与传统的线性近似处理方法具有一定的区别。
西方发达国家主要实施“政府控制为主, 市场手段为辅”的区域电力负荷短期预测的政策, 可以说这是一种由政府发挥主导作用, 并积极倡导、鼓励企业与公民积极参加的区域电力负荷短期预测管理制度。一定程度上, 不仅有效避免政府、市场以及公民各自行事和相对独立缺点, 反而促使它们之间“取对方之长, 补自身之短”, 使各自在推动经济、社会和环境全面可持续发展方面都能够充分发挥作用。结合我国实际, 区域电力负荷短期预测的机制应该是坚持“政府控制为主, 市场手段为辅, 公民积极参加”的综合化管理体系。此外还必须坚持“多元化”、“多样化”、“政群独立”以及“依法管理”等基本原则。所谓“政群分开”原则是指把政府机关和群众组织分开, 把群众运动和国家行为分开, 不能相互替代和混合。实行政群分开意味着国家政府机关对区域电力负荷短期预测组织实行积极支持、宏观调控的政策, 而不是包办代替的政策;所谓“依法管理”原则是指国家应该通过立法建立健全公民区域电力负荷短期预测管理机制, 政府机关应该依照法律的规定对区域电力负荷短期预测组织实施有效的管理, 使公民参与由自发性参与向制度性参与发展, 而不能依其职权任意干涉区域电力负荷短期预测组织的活动, 影响其独立决策。在这个体系中, 政府所起的作用和任务其实就是: (1) 充当环境的规划、政策、法规以及标准的制定者, 为企业、为民众提供参与区域电力负荷短期预测工作法律与道德的根本依据; (2) 政府充当企业、民众等所从事区域电力负荷短期预测工作的重要支持者, 在他们工作困难的时候, 提供必要的支持; (3) 政府充当电力负荷治理过程中的引导员、监督员以及服务员等角色。评价区域电力负荷短期预测状况市级以上人民政府电力主管部门可以会同有关主管部门对管理范围内电力负荷短期预测状况进行调查和评价, 定期向同级人民政府和上级有关部门报告情况。
3 区域电力负荷短期预测技术的应用
(1) 从2009年3月开始的样本数据当中采取2009年3月至2012年11月连云港地区电网月度最大负荷组成样本序列的主要原因有:时间序列负荷预测技术主要是按照先验的规律来进行实际问题概率统计技术的处理。一般在正常的状况下, 历史的数据资料越多越好。但从另一方面讲, 由于历史数据过多, 严重导致近期数据对预测产生的影响逐渐变小, 而远期、近期的数据对预测所产生的影响逐渐趋向与平均, 严重违背了预测的基本原则:重近轻远。由此可见, 在满足样本序列的容量N不低于50的前提下, 所选取历史数据个数最好不超过120。
由表1可以得到连云港地区电网月度最大负荷数据序列{yt}的数学模型公式为yt-0.5087yt-1-0.4628yt-20.8126=at+0.4012at-1
(2) 从连云港市实际情况来看, 尤其是连云港市行政区划调整经过国务院相关部门的批准, 全市经济与社会发展也逐渐步入快速轨道。所以, 无论是从相似性还是连续性的不同角度考虑, 选择的样本数据都是从2009年3月开始。运用模型预测连云港市2012年12月份地区电网最大负荷, 并与实际的值进行对比。
除上述情况之外, 时间序列负荷预测技术因变量是现在待测的电力负荷, 而自变量又是负荷自身的过去值, 因此, 通过对历史数据的分析, 其内在发展变化规律建立的数学模型, 是否与现有的负荷特性相符合以及对负荷预测精度产生的影响也十分严重。由此可见, 时间序列历史数据的优化选择相当重要, 选择样本序列不仅要严格按照现有的负荷特点, 同时还必须根据过去的实际状况和处理方法分析等内容进行综合化考虑, 从而促使时间序列历史数据优化达到最高。
摘要：电力系统负荷预测主要被应用在电力系统规划与制定发电计划当中, 其不仅能够有效地提高系统运行的经济性, 同时, 还能有效地提升它的可靠性。一定程度山讲, 准确可靠的负荷预测既能保证电力系统运行的安全性, 又能提高电力运行的经济性, 由此可见, 电力系统负荷预测具有十分重要的作用。本文综合了连云港市区域电力负荷短期预测进行探讨, 提出了进一步优化预测模型的思路。
关键词：电力负荷,短期预测,区域
参考文献
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天津港大沽口港区东部区域负荷预测 第2篇
天津港大沽口港区位于临港经济区内, 属于国网天津滨海电力公司供电范围。临港经济区内现状的公用站有黄河道220k V变电站、港湾110k V站和中船东220k V变电站。
黄河道220k V变电站站现状主变容量为2×180MVA, 电压等级为220/110/35k V;220k V侧采用双母线接线, 出线10回;110k V侧采用双母线接线, 出线12回;35k V侧采用单母线分段接线, 出线18回。2013年大负荷期间黄河道站两台主变负载率分别为35.3%、35.5%。
港湾110k V变电站现状主变容量为2×50MVA, 电压等级为110/35/10k V;110k V侧为独立单母线接线, 每段母线上1进1出;35k V侧为单母线分段接线, 出线8回;10k V侧为单母线分段接线, 出线16回。
中船东220k V变电站规划一期建设规模主变容量为2×240MVA;电压等级为220/110/35k V;220k V采用双母线接线, 进出线4回;110k V侧采用双母线接线, 出线8回;35k V侧采用单母线分段接线, 出线12回。
2 电力系统规划的设计思路和原则
2.1 设计思路
目前, 区域电力系统规划的基本功能和主要研究方向包括电力负荷预测和中长期电力系统规划。电力负荷预测要求不仅能预测负荷的容量, 还能预测未来负荷的增长点。负荷分布预测是电力系统规划的基础, 也是实行一系列规划的基础, 更加是对于规划全面实行的重要保证。电力系统的长期规划是指在负荷预测的基础上, 长期有效地坚持实行规划中要求的具体内容, 保证规划中的内容确定能得到保证和实现, 从而能在其它方面也能长期实现与规划的统一, 从长期的角度来看待问题, 实现规划的最终目标。中长期规划将初步确定新站建设的位置、时间、容量以及已建站扩容的具备内容。不同于长期规划, 中长期规划在一定程度上比长期规划的效率高, 同时要求也更加严谨。
2.2 规划原则
若要充分了解电力系统规划过程中的原则, 首先必须要了解这些原则的基本含义, 要知道这些原则可能产生的影响, 了解结构性布局和标准化, 保证规划结果为了社会发展, 规划过程遵循原则。简而言之, 就是要加强结构布局和设施标准化, 使得规划的真正目的能够体现出来, 发挥规划的条理和清晰的作用。电力系统规划主要有两方面的任务:一是确定电网未来的规模及安装设备的规格;二是确定电网中增加新设备的时间和地点。这两个任务是进行规划的重要实现步骤, 也是必不可缺少的一个重要环节, 只有将这些环节都做到最好, 才能保障整体规划过程的优越性。还需要注意的是, 在保证将电力安全、可靠地输送到负荷中心的前提下, 应使电网的建设和运行费用最小。
3 电力系统负荷预测基本方法
就目前的实际情况和发展条件来说, 电力系统负荷预测常用的计算方法大致分为两类:一类是从预测电量入手, 再换算为用电负荷, 如增长率法、回归分析法、单耗法、电力弹性系数法、灰色空间预测法和综合用电水平法;另一类是直接预测用电负荷的负荷密度法, 分为按单位用地面积和单位建筑面积负荷密度两种。这两类方法都具有自身独特的条件和特点, 不能混在一起, 也不能一概而论。
3.1 比例系数增长法
假定今后的电力负荷与过去有相同的增长比例, 用历史数据求出比例系数, 按比例预测未来发展。
3.2 单耗法
单耗法即单位产品电耗法, 是通过某一工业产品的平均单位产品用电量以及该产品的产量, 得到生产这种产品的总用电量。该方法强调个体, 是单位产品的计算公式, 表达的也是研究对于单位产品来说比较适合的情况, 具有特殊性。单耗法计算式为:
式中, A为用电量;b为产品产量;g为产品的单位耗电量。
单耗法需要作大量详细的统计调查工作, 但在实际工作中很难对所有产品准确地求出其单位用电量, 因为有时还要考虑国民生产总值 (GDP) 和诸多影响经济和社会因素, 因此该方法只能用于近期负荷预测。
3.3 负荷密度法
负荷密度法是从区域地区经济发展特性, 从地区人口或土地面积的平均用电量出发进行预测, 计算式为:
式中, A为某地区的年 (月) 用电量;s为该地区的人口数 (或建筑面积, 土地面积) ;d为平均每人 (单位面积) 的用电量, 称为用电密度。
负荷密度法通常用来计算单位建筑用地面积的用电负荷, 适用于各功能分区的用电负荷预测。
4 东港池区域电力预测及校验
4.1 东港池区域电力预测
本次规划负荷预测采用负荷密度指标法。以天津港、天津临港产业区等区域的通用码头、粮油码头及集装箱码头的负荷密度为参考, 确定本次预测各性质用地负荷密度指标, 指标选取结果见表1。
东港池区域共分为1~5期, 预留发展区1~2区, 物流区, 除5期按集装箱码头考虑外, 其余按通用码头考虑。总预测负荷结果见表2。
由表2可知, 预测总负荷约为186.9MW, 规划区规划总面积约为7.05km2, 计算得负荷密度为18.2MW/km2。
4.2 负荷结果校核
根据负荷预测结果, 并参照国内类似区域的负荷密度水平进行校核。表3是国内部分类似地区负荷密度的调查结果。
由表3可知, 东港池区域的负荷密度为18.2MW/km2, 与临港产业区、青岛黄岛区等负荷类型类似地区相比, 负荷密度接近, 预测结果合理。
5 结语
区域电力负荷中长期预测是一个有机整体, 在规划区域电力发展蓝图时, 要从地区的实际出发, 统筹考虑各种要素, 从自然资源开发利用、产业发展布局、产业结构调整优化到获取经济效益、社会效益、生态效益, 把区域电力发展与集成作为“一盘棋”进行优化运行, 真正实现综合再综合, 集成再集成。
区域电力负荷中长期预测复杂性问题既有定性的, 也有其定量的部分, 这两部分的特点和研究方法都不同, 关键是要抓住其本身的特点以及效果的不同, 将二者有条件地结合起来, 达到整体和部分的统一, 使得对于区域的研究能够符合整体的发展过程趋势。
摘要：以天津港大沽口港区东港池区域为例, 重点分析该区域电力系统和负荷预测情况, 为该区域后期电力设施布局和电力系统运行经济性, 安全性提供有力支撑和依据。
关键词：电力系统,负荷预测,经济性
参考文献
[1]孙洪波.电力网络规划[M].重庆:重庆大学出版社, 1996
区域负荷 第3篇
由于工业生产用电、民用电等不同季节、不同时刻差异非常明显。为了满足用户最大需求, 机组运行峰谷差很大, 目前电网装机总容量又富余量很大, 高峰期机组不能满发, 低谷期负荷严重偏低[1]。从而导致我国火力发电机组长期、频繁处于低负荷工况运行, 这对我国火电机组低负荷高效运行提出了更高的要求。
从引进型机组以及对国外的文献调研来看, 国外针对火电机组低负荷运行经济性的研究文献较少。国内具备了一些研究基础, 不过大都停留在高校学术层面上, 在工程上的应用实践不多。通过对大量机组的试验研究掌握的情况来看, 造成机组运行效率低的原因主要表现在两方面:一方面是体现在机组本体结构上, 如调节级喷嘴的通流面积及叶型设计不合理、汽封型式不合理、汽封间隙控制偏大;另一方面体现在运行方式上, 由于运行参数的控制不合理, 导致机组循环效率低。
本文以300 MW四阀亚临界机组为例, 重新优化设计喷嘴组的通流面积, 提高机组在中低负荷区域的运行压力, 提高机组的运行经济性。
1 优化通流面积
(1) 建立三维模型
本文利用ANSYS CFX对喷嘴叶片进行模拟分析。根据喷嘴组设计的基础数据和三维测绘得到的数据, 输出到TurboGrid中进行网格划分[2]。图1为BladeGen中显示的喷嘴三维实体模型图。
选用CFX软件求解三维定常粘性雷诺平均N-S方程, 数值方法采用时间追赶的有限体积法, 空间离散采用二阶迎风格式, 时间离散应用二阶后差欧拉格式, 使用多重网格技术加速收敛, 选用SST湍流模型。在CFX中可以直接使用 IAPWS-IF97水蒸气性质表。
在设计机组二阀点的运行工况时, 必须要保证机组额定工况在三阀点下运行。即在满足额定工况的参数条件下, 三阀全开时喷嘴组的通流量达到940 t/h。通过计算发现, 当将CV1、CV2、CV3一共减少24个叶片通道后可以基本实现940 t/h的流通量。所对应的各个阀门的流通通道数目和减少数目见表1。
注:流通通道总数CV4是单计。
图2给出了改进后的三阀点计算模型。
在改型后的三阀点基础上对两阀点进行计算。两阀点 (新设计) 的具体边界条件需要根据式 (1) 进行试算, 其中G′和p′b为两阀点的流量和出口背压, G和pb为三阀点的流量和出口背压。通过不断更改两阀点的出口背压进而使其流通能力也发生变化, 直到其流量和出口背压的关系满足式 (1)
G′/G=p′b/pb (1)
计算两阀点 (新设计) 的边界条件见表2。
在改型前后, 两阀点出口角变化不大。喷嘴组前的进汽压力由改型前的13.02 MPa, 提高到16.032 MPa。
表3为两阀点改型前后的比较情况。
通流面积优化后, 额定压力下机组二阀点的的负荷为额定负荷的75%左右。
2 改型前后的比较
(1) 高压缸效率的变化
原机组在80%以上负荷均处于滑压运行方式, 滑压区机组在接近两阀点的运行工况下运行, CV1、CV2均不节流 (或节流很小) , 所以调门的节流损失改型前后不发生变化。从表3中可以看出改型后, 动叶的进口角变化不大, 均接近于设计的进口角22°, 即动叶的攻角没有改变, 不会因攻角变化, 增加动叶中的流动损失。改型前后调节级的部分进汽度变化较大, 会引起部分进汽损失较大的改变。
常用装有喷嘴的弧段长度znln (zn为喷嘴片数) 与整个圆周长πdm的比值e来表示部分进汽的程度, 称为部分进汽度[4]。即
部分进汽损失由鼓风损失和斥汽损失两部分组成, 鼓风损失可用下列经验公式计算
式中 ec——装有护罩的弧段长度与整个圆周长度之比;
Be——与级的类型有关的系数, 取0.15。
斥汽损失的大小可用下列经验公式计算
式中 Sn——喷嘴组数, 若两组喷嘴间只相隔一个喷嘴节距, 则可作为一组;
dn——喷嘴的平均直径, m;
Ce——与级的类型有关的系数, 取0.012。
所以部分进汽总损失系数ξe为
ξe=ξw+ξζ (5)
通过部分进汽度的公式可知, 原设计三阀下的部分进汽度为0.5, 改型后部分进汽度为0.38。代入计算, 鼓风损失由1.2%变化到2.0%, 斥汽损失由4.3%变化到5.6%, 总的部分进汽损失增加了2.1%, 即级效率下降了2.1%。调节做功在75%左右工况下占高压缸做功的比例为23%, 所以折算到高压缸上, 高压缸效率下降了0.48%。
(2) 高压缸做功量的变化
主汽压力提高, 高压缸的做功量会发生变化[3]。试验测试原二阀点下高压缸的效率是80.80%, 则改型后二阀点下高压缸的效率是80.32%。通过计算, 主汽压力13.56 MPa时, 高压缸的理想焓降是467.5 kJ/kWh, 实际焓降是374.4 kJ/kWh;主汽压力16.7 MPa时, 高压缸的理想焓降是502.7 kJ/kWh, 实际焓降是400.2 kJ/kWh。高压缸的做功能力提高了25.8 kJ/kWh。高压缸排汽温度由321.1℃下降到295.9℃。
蒸汽从高压缸排出后, 进入再热器进行加热, 加热到相同的参数后进入中压缸。所以在背压条件一样的情况下, 蒸汽在中低压缸中的做功量不变。
(3) 循环吸热量和做功量的变化
主汽压力变化, 主汽焓和高压缸排汽焓均发生了变化, 则单位蒸汽的吸热量由改造前的2 699.7 kJ/kg增加到2 722.3 kJ/kg (主要是在再热器中的吸热量增加了) 。原来75%负荷下机组的单位工质的做功量是1 206.58 kJ/kWh, 改造后单位工质的做功量增加到了1 231.6 kJ/kWh。由热耗的计算公式[5]
式中 HR——试验热耗率/kJ· (kWh) -1;
H0——主蒸汽焓值/kJ·kg-1;
Hzr——再热热段 (中压缸进汽) 蒸汽焓值/kJ·kg-1;
Hgp——再热冷段 (高压缸排汽) 焓值/kJ·kg-1;
Hzj——再热减温水焓值/kJ·kg-1;
gl——发电机功率/kW。
其中功率的计算公式如下
式中 hh—一公斤蒸汽的有效焓降 (单位工质做功量) /kJ·kg-1。
在同样的进汽流量682.99 t/h, 发电功率由228.91 MW增加到233.66 MW。如锅炉效率、背压不变的情况下, 供电煤耗由317.6 g/kWh下降到314.1 g/kWh, 供电煤耗下降了3.5 g/kWh。
以上仅从蒸汽做功和吸热的角度进行了分析, 当主汽压力提高以后, 会提高工质的平均吸热温度。由于炉膛温度有一定的提高, 可适当降低过剩氧量, 从而可以在飞灰可燃物不增加的同时减小排烟损失, 锅炉效率也会有一定程度的提高。但这不能准确通过计算得到, 需要现场进行科学的优化调整试验才能实现[6]。
3 结论
在重新设计喷嘴组的通流面积后, 提高机组在中低负荷区域的运行压力。在二阀点状态下, 部分进汽度有所增加, 部分进汽损失的增加, 高压缸的效率下降了0.48%。75%左右负荷, 主汽压力从13.56 MPa提高到16.7 MPa, 高压缸做功量增加了25.8 kJ/kg。从循环效率的变化上来分析, 75%左右负荷下机组热循环效率提高0.62%, 机组供电煤耗下降3.5 g/kWh。
摘要：重新设计喷嘴组的通流面积后, 提高机组在中低负荷区域的运行压力。75%左右负荷, 机组在二阀点下运行, 主汽压力从13.56 MPa提高到16.7 MPa。由于部分进汽度有所增加, 部分进汽损失的增加, 高压缸的效率下降了0.48%。主汽压力提升, 高压缸做功量增加25.8 kJ/kg。从单位蒸汽做功量变化和吸热量变化上进行分析, 75%左右负荷下机组热循环效率提高0.62%, 机组供电煤耗下降3.5 g/kWh。所以, 通流面积重新设计后结合蒸汽参数的变化, 机组在中低负荷区域的经济性明显提升。
关键词：喷嘴组,有效焓降,低负荷,循环效率
参考文献
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区域负荷 第4篇
在现代互联大电网中,无功电压分层分区控制已成为实现大电网无功电压自动控制、保证其运行质量、经济性和稳定性的重要措施[1],合理的无功电压分区是其必须解决的一个关键问题,且应满足以下基本要求:1区域内节点强耦合,区域间电气弱耦合;2保证区域内的无功平衡[2],即首先区域内无功电源应满足当前状态下本区域内负荷的无功需求;其次各个区域要有充足的无功储备以满足本区域负荷在一定范围内增长的无功需求。
虽然迄今为止,无功电压分区方法的研究已有很多成果[2,3,4,5,6,7,8,9,10],但现有研究在对电网进行分区时仅考虑节点间电气耦合程度,没有充分考虑区域无功平衡能力的分区要求。例如文献[2-6]均是在节点电气距离的基础上采用不同聚类算法对电网进行分区,这种分区方法可能会导致某些分区内部无功电源与负荷严重不平衡。文献[10]在每个负荷节点归并的过程中都校验分区是否满足静态无功平衡,导致分区过程繁琐,且难以从总体上保证结果最优。此外,在分区过程中同时考虑电气耦合程度及各分区的无功储备要求的分区方法还未见诸报道。
如何评估各分区的无功储备能力是实现上述分区方法亟待解决的关键问题[8]。不考虑无功电压分区控制时,可采用基于连续潮流的负荷无功裕度指标来评估整个系统的无功储备大小[11,12];而评估某个分区的无功储备则需解决负荷增长时的无功电压分区平衡控制问题,即如何使本区域内的无功负荷增长仅由自身的无功电源进行平衡,而其他区域注入无功功率不变,即分区无功平衡约束的正确处理是保证其无功储备有效评估的关键。
针对无功电压分区对电气耦合程度和区域无功平衡能力的要求以及无功储备分区评估的问题,本文首先定义了区域负荷无功裕度的概念,利用其来表征各个分区的无功储备大小,在此基础上建立了同时考虑区域电气耦合程度、静态无功平衡能力与区域无功储备要求的分区模型。针对所建优化模型的特点,采用多目标自适应进化规划算法求解。最后,将本文分区方法应用到IEEE39节点系统,验证所提方法的有效性。
1考虑区域负荷无功裕度的无功电压分区优化模型
1.1区域负荷无功裕度的定义
区域负荷无功裕度定义如下:按给定方式增加分区内部负荷,此时外网注入无功功率不变,只考虑分区内部无功电源的支撑作用,当分区内无功电源全部达到出力上限或电压崩溃时,分区内负荷能增加的最大无功功率即为其区域负荷无功裕度值。
由于本区域的负荷增长,也会导致相邻区域的二级电压控制器作出相应调整,即考虑到无功功率的分区控制 时,外部网络 是变化的。 本文采用Ward等值来处理外部网络对分区内部潮流分布的影响,其等值阻抗支路可较准确反映外网网架对分区内部潮流分布的影响,可保证分区内负荷增长与电源出力调整时其潮流分布的正确性。当分区内负荷增长时,Ward等值后的边界节点注入无功功率始终保持不变,以此来保证分区内的无功负荷增长仅由本区域的无功电源来平衡。
区域负荷无功裕度的具体计算步骤如下:首先,使分区内的负荷按给定方式增长,假设分区内有功电源按各自裕度增加出力,平衡节点和PV节点的电压不变。在负荷增长的过程中要考虑动态电源的出力限制,若某电源无功出力越限,则转为PQ节点。若区域内所有电源的无功出力都达到上限,或者虽未达到上限,但系统电压崩溃,此时表明分区内的无功电源已全部发挥其对内部负荷增长的无功支撑作用,则终止计算,输出区域负荷无功裕度值。若分区内电源有功出力越限而无功出力还有剩余,此时考虑外部网络的有功支撑作用,将有功出力越限量按比例分配到各边界节点的等值注入有功功率上,而等值注入无功功率继续保持不变。
1.2考虑区域负荷无功裕度的无功电压分区多目标优化模型
为了满足分区内无功电源与负荷节点间强耦合与各分区静态无功平衡并拥有较充裕的无功储备的要求,本文建立了使得各分区区域电气半径平方和最小及使所有分区中区域负荷无功裕度值最小的分区无功裕度值最大的多目标优化模型。
1.2.1目标函数
1)使各分区的区域电气半径平方和最小
式中:Ri为区域i的电气半径;NA为分区个数。
本文用分区内部无功电源与负荷节点之间的阻抗距离的最大值来表示各分区的区域电气半径,具体表示为:
式中:Zij为分区i中负荷节点j与所有电源节点之间的综合阻抗距离,其具体计算方法见文献[9];Nil为区域i内的负荷节点个数。
Ri 越小,则区域内电源与负荷节点之间的耦合程度就越紧密。
2)使区域负荷无功裕度值最小的分区无功裕度值最大
由于无功功率须满足分层分区平衡要求,局部的无功功率缺乏也会导致系统失稳,所以只要保证所有分区中区域负荷无功裕度值最小的分区无功裕度值充分大,就可以保证每个子区域有足够的无功储备来控制本区域的电压变化[2],从而满足无功电压分区的要求。各分区的最小区域负荷无功裕度最大的目标函数可表示为:
式中:Qimargin为分区i的区域负荷无功裕度,其值可根据1.1节的计算方法来确定。
1.2.2约束条件
1)各分区的无功电源数及负荷节点数约束
式中:i=1,2,…NA;NDi为分区i内的负荷节点个数;NGi为分区i内的无功电源数目,包括区域i内的发电机(调相机)、可投切电容 (电抗器等);NGmiin和NDmiin分别为分区i内无功电源及负荷节点数的最小值,要求NGmiin≥1和NDmiin≥1,即每个分区都应同时包含电源节点和负荷节点;NGmiax和NDmiax分别为分区i内无功电源及负荷节点数的最大值。
2)各分区的静态无功平衡能力约束
该约束即各分区内无功电源(包括区域内的发电机、静止无功补偿器(SVC)、可投切电容及线路充电无功功率等)的最大出力之和大于分区内无功负荷之和,如式(5)所示。
式中:QgmKax为分区i内第K个无功电源的最大无功出力;Qdm为分区i内第m个负荷节点的无功功率。
3)各分区的连通性约束
该约束即同一分区中各节点之间是直接或间接相连,而无需通过其他分区中的节点才能相连。如果分区结果中某个区域内的节点不具有连通性,则在进化规划迭代过程中将对应的个体淘汰。
2无 功 电 压 优 化 分 区 的 多 目 标 进 化 规划算法
针对1.2节所建的优化模型,本文采用多目标自适应进化规划算法求解。为了避免算法陷入局部最优解,考虑了分区数NA、每个分区的电源节点数NGi 与负荷节点数NDi的随机性,并通过这3类基因变量的自适应进化变异来搜索最优分区方案。基因变量确定后,按如下方式进行分区:首先,根据电气距离按就近原则对电源节点进行分区;然后,根据式(2)中的负荷节点与电源节点之间的阻抗距离将负荷节点归并入电气距离最近的电源分区;最后,根据约束条件对分区方案进行可行性调整。下文重点对个体适应度的计算、随机变量的自适应变异策略及随机分区的可行性调整策略进行介绍。自适应进化规划分区算法的流程图见附录A图A1。
2.1基于目标相对占优策略的适应度值计算
本文采用文献[13]的目标相对占优策略来处理多目标优化模型。采用目标相对占优策略后,可将个体的多个子函数目标值综合为一个适应度,因而无需再人为从Pareto解集中筛选最优解。具体方法如下。
设随机个体k(代表某种分区方案)对应式(1)和式(3)的两个目标函数分别为fk1和fk2,则个体k的综合相对目标函数Fk和适应度函数fikt为:
式中:f1min和f2max分别为当 代种群所 有个体对应式(1)和式(3)两个优化目标的最小值和最大值;W设为一个较大的值。
2.2随机变量的自适应变异策略
随机变量的变异值取均值为0、方差为σ2的高斯随机变量。为了提高全局优化能力,对个体采取自适应变异策略[14],变异量的标准差具体表示如下:
式中:k为个体k的基因变量xk的上下限值;fimtin为个体所在种群的最小适应度;Xj,Y,Zj均为服从[0,1]均匀分布的随机变量;P为种群规模。
在利用式(8)、式(9)来计算基因变量NA,NGi,NDi 的变异量时,需确定它们的上下限值范围,具体如下。
1)分区数NA的允许变异范围
分区数NA最小值为1,最大值为全网电源节点数之和NGsum。
2)分区内电源数NGi的允许变异范围
首先,本文按如下方式对电源节点进行分区:选择距其他电源节点最远的一个电源为起点,按照电气距离就近原则选择NG1(随机产生)个电源节点形成起始电源分区,接着再选择距离首分区最近的一个待分区电源节点作为起点,同样按照距离就近原则选择NG2个待分区电源节点一起形成第2个电源分区,如此循环往复,直到依此顺序形成NA个电源分区。
其次,分区过程中,若已确定第1至第i-1个分区内的电源数NGi,则第i个分区NGi的最大允许值为:
即分区内电源数NGi的随机变异范围为1至NGmiax。按本文所提方法对电源节点进行分区时,在增加分区方案随机性 的同时可 有效兼顾 电气距离 就近的原则。
3)分区内负荷节点数目NDi的允许变异范围
当电源的分区方案确定后,基于负荷节点与分区内电源节点之间的阻抗距离按就近原则,将负荷节点归并入电源分区,以形成初始分区方案及分区内负荷节点数N0Di。分区内负荷节 点随机调 整时NDi 的变异范围为1至N0Di。
确定NA,NGi,NDi的允许变异范围以后,将其上下限值代入式(8)和式(9),则可确定其随机变异量。依次确定NA,NGi,NDi的变异量后即可确定个体的变异量。
2.3随机分区方案的可行性调整策略
基于2.2节的负荷节点就近归并原则与随机调整方案,可能导致某些分区不满足静态无功平衡及网络连通的约束条件,进而产生不可行解。为了提高随机搜 索效率,本文提出 了如下的 可行性调整策略。
假设分区A不满足静态无功平衡的要求,则将其边界负荷节点按照阻抗距离就近原则依次调整到其他相邻区域,直到其满足要求。注意,若某边界节点调整后,导致分区A的电源节点不连通或者接受区域静态无功不平衡,则不能调整;若调整导致分区A的个别负荷节点不连通,则将这些负荷节点一起调整出去。
3算例结果与分析
为了验证本文提出的考虑区域负荷无功裕度的无功电压优化分区方法的有效性,以IEEE39节点系统为例进行了仿真分析,并与现有的分区方法结果进行对比。IEEE39节点系统中发电机的有功出力、无功出力限值及进化规划算法的基本参数见附录B。
3.1自适应进化规划分区算法结果与分析
本文采用自适应进化规划分区算法得到的最优分区方案如表1所示,最优个体的适应度值变化曲线如图1所示,进化过程中最优个体的相应各子目标函数变化曲线如图2所示。
从图1可以看出,在进化100代后,多目标自适应进化规划算法收敛到最优解。从图2可以看出,本文的自适应进化规划分区算法得出的最优分区方案达到了各子目标函数间的一种平衡,既兼顾了各分区内部的电气耦合程度,又使得各分区拥有较充裕的无功储备。
此外,随机分区变量的自适应变异策略和随机分区方案的可行性调整策略的具体分析见附录C。
3.2区域负荷无功裕度指标的特点分析
本文最优分 区方案的 各区域负 荷无功裕 度如表1第6列所示。首先,本文考虑了无功电压分区控制和电源有功、无功出力限制的区域负荷无功裕度指标更具实用价值。其次,现有负荷裕度指标只能表征整个系统的无功储备大小,而从表1可看出不同分区由于无功电源与负荷的分布不均,其负荷无功裕度也可能差别很大。
3.3分区结果对比分析
文献[4]基于准稳态灵敏度构造了无功电源控制空间,考虑各节点间的电气距离利用层次聚类算法对电网进行分区,表1列出了文献[4]的分区结果,给出了各个分区的区域电气半径及区域负荷无功裕度。
对比表1中本文的最优分区结果与文献[4]分区结果可以看出:首先,文献[4]仅根据节点间的电气耦合关系进行分区,因此导致某些区域无功储备不足,例如分区4的区域负荷无功裕度仅为14%。尽管整个系统无功裕度有富余,局部无功功率短缺也可能造成电压失稳,而本文的分区结果中区域负荷无功裕度 最小的分 区为分区2(无功储备 达24%),相对文献[4]较优。其次,比较无功电源的供电半径,本文4个分区无功电源供电半径最小值为0.0135,最大值为0.0347,平均值为0.0248;文献[4]所有分区的区域电气半径最小值为0.0135,最大值为0.0480,平均值为0.0348,总体来看本文分区方案中内部无功电源与负荷节点间电气耦合更紧密。最后,本文从求解多目标优化问题的角度来确定最优分区数目较文献[4]采用聚类过程中出现合并平台来确定分区数目更严密。
为进一步说明本文分区方法的优越性,减小部分发电机的最大无功出力(见附录B表B2),重新对IEEE39节点系统进行分区。文献[4]仅根据节点间电气距离进行分区,所以调整发电机最大无功出力后分区结果保持不变,其静态无功平衡能力校验结果如表2所示。利用本文分区方法对修改后的系统重新进行分区,结果如表3所示。
注:“√”表示分区内静态无功平衡,“×”表示分区内静态无功不平衡;表3同。
对比表2和表3可以清楚地看到,发电机的最大无功出力改变后,文献[4]的分区结果(区域2和区域6)不能满足区域静态无功平衡的要求。而本文的分区结果在较小牺牲区域耦合性的代价下保证了各分区不仅静态无功平衡,且各分区还留有一定的无功储备。
合理的无功电压分区可以提高自动电压控制(AVC)系统中的二级电压控制的效果,从而有助于提高系统的电压稳定水平。文献[15]建立了计及二次电压控制作用的连续潮流模型,为进一步证明本文分区结果的有效性,基于该文献,本文对上述两种分区方案下的二级电压控制对系统的静态电压稳定裕度的影响进行了评估。两种分区方案下的系统稳定裕度结果如表4所示,部分节点的PV曲线见附录D图D1。
从表4可以看出,本文的分区方案由于考虑了区域的无功平衡能力,因而各分区有较充裕的无功储备来控制分区内的节点电压变化,从而有效提高了系统的静态电压稳定程度。
总之,只考虑节点间电气距离的分区方案,无法保证所有分区都满足静态无功平衡,或者虽然能满足静态无功平衡,但各区域的无功储备值可能较小,导致用于无功电压控制中效果不理想。相反,本文提出的分区方法综合考虑了无功电源与负荷节点的电气耦合程度及区域无功平衡能力的双重要求,对于更好地实现无功电压的分区控制,提高系统电压稳定程度具有重要意义。
4结语
本文提出了区域负荷无功裕度的概念,建立了同时考虑区域电气耦合程度、静态无功平衡能力与区域无功储备要求的无功电压优化分区模型,采用多目标自适应进化规划算法求解该模型。通过仿真说明了所提指标和分区方法的优越性,具体得出如下结论。
1)本文所提出的区域负荷无功裕度指标可以直观地衡量各分区的无功储备大小的差异,进而为无功电压分区提供有效的指导。
2)本文所提出的分区方法综合考虑了区域内无功电源与负荷节点间的电气距离以及区域的无功平衡能力,较之其他分区方法更符合实际电力系统中无功电压的分区控制的要求。
区域负荷 第5篇
上海地区位于太平洋西岸，亚洲大陆东沿，独特的地理位置造就了上海地区复杂的气候特征。春季低云多阴雨、多大风;夏季的梅雨、雷暴和台风;秋季的晨雾;冬季持续时间长的浓雾等。复杂气象往往致使航班延误，进出港航空器相对集中;指挥程序的改变，冲突点的不规律性;通话量的增大;与其他管制单位的协调;对绕飞的航空器的监控等，直接导致区域管制工作出现超负荷。本文基于区域管制工作负荷评估DORATASK方法，研究了降低管制员工作负荷的若干方法。
一、DORATASK方法介绍
由英国运筹与分析理事会所提出的“DORATASK”方法是管制工作负荷定量研究的主要方法之一。运用该办法对复杂气象条件下区域管制员的工作进行评估，可以把区域管制工作负荷进行分解，并以“时间”为单位来定量分析。
工作负荷包括两部分，即客观负荷和主观负荷。“客观负荷”包括需管制量、航迹高度的变量、电子进程单输入等。“主观负荷”包括管制员监控雷达屏幕和思考下一步指挥的预案，以及主观的认知理解所需要的时间[1]。
二、DORATASK方法实际应用
根据DORATASK方法，通过统计不同气象条件下的雷达、陆空通话的数据或对实际管制工作进行计时和统计，可得出相应通话种类的工作负荷指数的期望值。扇区内的架次量可由通话指令时间的长短来反映，以时间为量纲，单位是秒[2]。
对客观部分中某类假设为K类的管制动作做第j次计算，管制员的工作负荷为Tk j，把K类管制动作取N次求和，管制员的K类管制动作工作负荷可表示为：
实际上，管制动作有许多类，设为M类。把从1到M类的管N制动作所有的工作负荷指数累加并求平
统计主观负荷和恢复时间，通过经验得出它们约占整个工作负荷的50%。因此，总的工作负荷S可表
过此公式可以对管制员工作负荷进行统计和定量计算，最终可以确定某一时间段管制员的工作负荷量。
三、用DORATASK法对上海北扇区工作负荷进行定量计算
1. 正常气象条件下指挥进场航空器工作负荷
(1) 雷达识别，下降指令：东方5146，上海，雷达看到。下降高度6 300 m保持，下降率大于2000, SA为4.91 s。
(2) 高度指令：东方5146，下降高度4 500 m过无锡，取消偏置，SA为4.29 s。
(3) 联系进近：东方5146，联系上海进近XXX.XX，再见，SA为2.39 s。
(4) 调速指令：东方5146，由于进港间隔减速250, SA为2.21 s。
(5) 雷达引导：东方5146，由于进港间隔左转航向180，预计延误1 min, SA为5.53 s。
一架进走廊口的航空器一般要经过多次梯次下降。在正常气象条件下，从可得工作负荷2S0=38.66。
2. 正常气象条件下工作负荷
正常气象条件下，上海北扇区单位小时进港的平均架次量约为40架次，将此时管制员的单位小时工作负荷设定为正常值。可以计算出正常的单位小时工作负荷为S=40×2S0=1 546.4。
3. 雷暴雷雨复杂气象条件下指挥进港航空器工作负荷
答复机组请求绕飞积雨云S0为3.15 s，主动指挥机组绕飞积雨云S0为4.36 s，通报天气趋势S0为3.38s，通知机组盘旋等待S0为4.42 s，提醒机组飞行状态S0为4.61 s，恢复进近S0为2.75 s。
因为雷暴雷雨情况，管制员需要额外工作负荷的加权平均值为4.2 s。在雷暴天气下，单位小时内区域管制员工作负荷S=40 (2S0+?S) =1 981.6。
四、工作负荷等级界定
英国运筹与分析理事会所通过DORATASK方法将工作负荷划分为5个等级：1级为工作负荷过少，会觉得无事可做;2级为工作负荷偏少，觉得有更富裕的时间来完成作业;3级为正常，能很好的完成所有工作，忙而不乱，保持节奏;4级为工作负荷偏高，短期疲劳，不影响主要作业完成，但不能长期坚持;5级为工作负荷过重，长期疲劳，行动缓慢，失去对整个形势图象的跟踪。
五、结语
民航运输飞行中，复杂气象条件是造成区域管制员工作负荷过大的主要原因之一。本文以DORATASK评估方法为模型，结合上海区域管制扇区情况，对管制员的工作负荷进行了定量分析和评估。评估得出在雷暴天气下，单位小时内区域管制员指挥进场航空器的工作负荷1 981.6 s，比正常气象条件下的工作负荷1 546.4 s多28%，属于4级高工作负荷阶段。结果说明，只要上海区域管制区出现复杂气象条件，管制员的工作负荷就会直线上升进入不正常范围，给航空活动的安全造成隐患。实际工作中上海区域管制员制定的正常工作负荷高于国际民航组织所规定的负荷。因此，当上海管制区出现复杂气象条件时，管制员将承受更高的工作负荷。这种过高的工作负荷如果不能给予正确的引导和化解，就会影响航空安全。降低管制员工作负荷有多种方法，包括合理的流量控制、合理的轮班制度、人文关怀、激励机制等和注意力的分配和转移等[3]。在复杂气象条件下，管制员能合理地将注意力进行分配和转移，是自我降低工作负荷的一种有效方法。
本研究得到的有关数据为现场管制员工作状况调整提供了依据，可供相关单位参考，以达到最大限度保证飞行安全的目的。空中交通管制是现代航空事业中重要环节。“为祖国创造一个安全和谐的蓝天，将事故率降到零”是空中交通管制员工作的目标。
摘要：上海区域管制区日飞行流量大, 在繁忙的区域管制工作中, 复杂气象条件会额外增加区域管制员的工作负荷, 存在引发航空活动不安全的因素。本文将DORATASK方法运用在复杂气象条件下, 对上海区域管制人员的工作负荷进行评估和分级, 为最大限度地保证航空活动的安全性作参考。
关键词：复杂气象,区域管制,工作负荷
参考文献
[1]Kallus K W, Barbarina M, Van Damme D.Model of the Cognitive Aspects of Air Traffic Control[M].EATCHIP, 1997.
[2]张明, 韩松臣.管制员工作负荷量化研究[J].江苏航空, 2005 (1) :19.
区域负荷 第6篇
我国电网日益向大规模互联模式发展,大规模发电基地的建成推进了多区域电网的互联进程,更对电网的安全、可靠、稳定运行提出了更高要求。电力系统在运行过程中会发生不可预期的扰动,负荷波动会引起系统频率变化[1]。如今大型火电厂的新建火电机组及进行系统改造机组逐渐增多,原动机调速系统在电力系统的频率控制中主要担当一次调频的重任,机组能否正常投运一次调频功能及一次调频关键参数的设置对频率调整的影响不可忽略。
电力系统频率是电网运行的重要参数之一,论文在PSCAD仿真软件中自定义搭建调速系统模型,研究了一次调频的死区和调差系数在系统发生不同扰动时,参数值的设置对系统频率控制的影响,得出了2参数对控制系统频响稳态性能和动态性能的影响规律,说明了一次调频功能的投入和重要参数合理设置对于系统频率控制的重要性,可作为实际控制系统中参数设置的重要理论参考。
1 电力系统频率偏差的影响及调频
1.1 非正常频率运行的影响
电力系统的频率变动对用户、发电厂和电力系统本身都会产生不利影响,所以必须保持频率在额定值50 Hz上下,且偏移不超过一定范围。
电力系统频率变动,处于非正常频率的状态时,对用户、发电厂和系统本身都会产生不利影响[1]。对于用户,如今广泛使用的电动机转速与系统频率有关,频率的变化将引起电动机转速的变化,从而影响产品质量。对于火力发电厂和电力系统,主要厂用机械、风机和泵,在频率降低时,所能供应的风量和水量将迅速减少,影响锅炉的正常运行;处于低频率运行时,系统中的无功功率负荷将增大,无功功率负荷的增大又促使系统电压水平下降,形成恶性循环。系统频率质量的下降会影响各行各业,因此调频的重要性不言而喻。
1.2 电力系统一次调频
电力系统调整频率的主要动作系统是发电机组原动机的自动调节转速系统,特别是其中的调速器和调频器,分别对应系统的一次调频和二次调频。
电力系统一次调频是指发电机组调速系统的频率特性采用其固有能力,随电网频率变化而自动进行频率调整。二次调频是指当电力系统负荷或发电出力发生较大变化时,一次调频不能恢复频率至规定范围时采用的调频方式,其通过装在发电厂和调度中心的自动装置(AGC系统),随系统频率的变化自动增减发电机的发电出力,保持系统频率在较小的范围内波动[2]。也就是说,一次调频是汽轮机调速系统根据电网频率的变化,自发调整机组负荷以恢复电网频率,二次调频是人为根据电网频率高低来调整机组负荷[3]。本文在不考虑二次调频的作用下,进行模型的搭建和参数影响分析。
频率的一次调整依赖于原动机的调速系统发挥作用[4]。调速系统由调速器环节、执行机构组成,输入信号是电力系统的频率偏差(或发电机组的转速偏差),经调速器环节,输出汽轮机汽门开度值,调整汽轮机组进汽量,增加或减少发出的机械功率,带动发电机旋转,供给电力系统功率,即依据频率偏差量对系统频率进行调节。
2 调速系统及区域闭环调节系统建模
现代电力系统的规模越来越大而且互联,系统的频率和功率调节以地区系统为基础作为控制区,把每个控制区作为一个等效的同步发电机群来进行调节。单区域的闭环调节框图如图1所示。
调速器通常分为机械液压型调速器和电气液压型调速器(电液调速器),按其控制准则又可分为比例积分(PI)调速器和比例-积分-微分调速器等,如今广泛使用的是电气液压型调速器。在电力系统仿真软件PSCAD中,采用STEAM GOV4型DEH电液调速器,如图2所示。其中:CV为阀位指令值(Control Valve Flow Area);R为调差系数(Permanent Droop);TSM为伺服机构时间常数(Gate Servo Time Constant),输入信号为转速偏差Δω。
汽轮机部分采用经典三阶模型,计及高压蒸汽、中间再热蒸汽及低压蒸汽容积效应,如图3所示。
图3中:TCh为汽轮机蒸汽时间常数;TRH为再热时间常数;TCO为低压连通管容积时间常数;FHP为高压缸功率分配系数;FIP为中压缸功率分配系数;FLP为低压缸功率分配系数;PGV为调门开度;PM为机械功率输出输入信号为调速器传递过来的阀位指令值。手动设置各环节参数,数值分别为:Tch=9.2s;TRH=10s;TCO=0.525 7 s;FHP=0.3;FIP=0.7;FLP=0。
3 不同负荷扰动下调频参数的影响
3.1 死区对频响的影响分析
机组一次调频频率死区是指系统在额定转速附近对转速的不灵敏区[5]。调频过于灵敏,不利于机组和电网的安全稳定运行。为了在电网频率变化较小的情况下提高机组的稳定性,一般在电液调速器系统设置有调频死区,防止电网频率在小范围内波动时汽机调门不必要的频繁动作
在2 s时分别给予系统0.001、0.02、0.04倍的负荷阶跃增加,调差系数为0.05,负荷调节PID环节参数分别为:KP=1,KI=10,KD=0,油动机时间常数为0.776 s,死区设置分别为:0 r/min、3 r/min、4 r/min,得闭环调节系统频率偏差曲线如图4～6所示。
由图4～6可见,死区参数在负荷扰动大小不同时对调频性能的影响不同:
(1)在扰动为和死区值接近的小扰动时,死区设置越大,响应的上升时间、调节时间和稳定偏差值明显越大,同时波动量幅度和周期也有所增加,但超调量均为零。此时死区的设置严重影响了调速系统的快速性和准确性。
(2)在扰动为一般量值时,系统的死区设置越大,则阶跃稳定偏差值、超调量也越大,波动幅度增加与波动周期一致,上升时间和调节时间几乎一致。此时死区的设置主要影响了调速系统的准确性,而对快速性几乎没有影响。
(3)在扰动很大时,各曲线几乎完全重合,死区对此时的调速性能影响甚微。
根据以上分析,在控制系统设置死区时,在小扰动频繁的区域建议不采用或采用较小的死区设置,其他扰动情况的区域建议采取适当的死区以使调速系统不频繁动作。
3.2 调差系数
调差系数又称转速不等率,是反映机组调频能力的重要指标[6,7,8]。调差系数的大小既可以反映机组一次调频能力的强弱,又能表明其稳定性的好坏。
在2 s时分别给予系统0.001、0.02倍的负荷阶跃增加,分别设置调差系数为0.04、0.05、0.06。死区为2 r/min,负荷调节PID环节参数分别为:KP=1,KI=10,KD=0,油动机时间常数为0.776 s,得闭环调节系统频率偏差曲线如图7、图8所示。
由图7、图8可知,调差系数在负荷扰动大小不同时对调频性能的影响不同:
(1)在小扰动的情况下,不同调差系数的频响曲线基本一致,唯一的不同在于:调差系数越小,波动量的波动周期略有增加,对调速性能几乎没有影响。
(2)在扰动较大的情况下,不同调差系数的频响上升时间和调节时间几乎一致,调差系数越小超调量和稳定偏差值都越小。此时调差系数对调速系统的快速性没有影响,而主要影响了调速系统的准确性。
根据以上分析,在进行控制系统调差系数的设置时,建议在经验值允许范围内,取较大的调差系数,在保证调节快速性的前提下,提高调速系统调频的准确性,减小系统频率偏差。
4 结语
本文基于PSCAD电力系统仿真软件自定义搭建了调速器、汽轮机及等效发电机组模型,构成区域闭环调速系统。在充分了解电力系统一次调频原理的基础上,研究了系统发生不同扰动时,一次调频的死区和调差系数的设置对系统频率控制的影响。在给系统施加不同扰动的情况下,改变一次调频控制系统的死区值,得出参数对控制系统稳态性能和动态性能的影响规律,给出在小扰动动作频繁的区域不宜采用较小死区值的建议以及在经验值允许范围内调差系数取较大值的结论,作为实际控制系统中参数设置的理论参考,具有重要的现实意义。
参考文献
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[4]罗德柱,张燕平,宋战兵,等.发电机组一次调频检测信息的分析与研究[J].陕西电力,2012,40(2):77-81.
[5]贺元康,杨楠,江国琪,等.提升西北电网水(火)电机组一次调频性能的措施[J].电网与清洁能源,2011,27(8):56-59.
[6]褚云龙,程松,李云,等.火电机组一次调频试验及AGC全网试验分析[J].电网与清洁能源,2013,29(9):31-38.
[7]师鹏,张燕平,杨新超,等.火电机组一次调频试验参数应用探讨[J].陕西电力,2012,40(8):70-73.
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新闻资讯/2026-03-21 -
幼儿园保育工作计划
2022年幼儿园保育工作计划 时间过得可真快，从来都不等人，我们的工作又将在忙碌中充实着，在喜悦中收获着，请一起努力，写一份计划吧。我们该怎么拟定计划呢？下面是小编为大家收集的2022年幼儿园保育工作计划，欢迎阅读，希望大家能够喜欢。 2022年幼儿园
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