CN115566693A - 一种基于有功-电压耦合特性的负荷调频容量评估方法 - Google Patents

一种基于有功-电压耦合特性的负荷调频容量评估方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115566693A
CN115566693A CN202211202429.XA CN202211202429A CN115566693A CN 115566693 A CN115566693 A CN 115566693A CN 202211202429 A CN202211202429 A CN 202211202429A CN 115566693 A CN115566693 A CN 115566693A
Authority
CN
China
Prior art keywords
load
voltage
power
active
feeder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202211202429.XA
Other languages
English (en)
Inventor
覃丹
马立红
文承毅
陈积芳
王玫尹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hainan Power Grid Co Ltd
Original Assignee
Hainan Power Grid Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hainan Power Grid Co Ltd filed Critical Hainan Power Grid Co Ltd
Priority to CN202211202429.XA priority Critical patent/CN115566693A/zh
Publication of CN115566693A publication Critical patent/CN115566693A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/24—Arrangements for preventing or reducing oscillations of power in networks
    • H02J3/241—The oscillation concerning frequency
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/12—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load
    • H02J3/14—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load by switching loads on to, or off from, network, e.g. progressively balanced loading
    • H02J3/144—Demand-response operation of the power transmission or distribution network

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

本发明提供一种基于有功‑电压耦合特性的负荷调频容量评估方法，本发明充分挖掘负荷的有功‑电压耦合特性，当电网出现功率波动而导致频率波动时，通过调节负荷电压从而控制负荷功率来保证电网频率稳定，即当电网出现功率缺额时，负荷可以通过降低自身电压减少负荷功率，从而减少系统的不平衡功率来维持系统频率稳定，反之亦然。由于负荷在短时间内的处于电能质量标准范围内的电压波动并不会影响系统的时间运行，因此负荷具有很大的功率调控潜力。由于负荷调控时馈线电压有一定的约束关系，因此通过对负荷的调频容量评估能保证负荷的参与频率调控时，自身电压处于电能质量标准范围内，保证系统运行的可靠性。

Description

一种基于有功-电压耦合特性的负荷调频容量评估方法
技术领域
本发明涉及负荷需求管理技术领域，尤其涉及一种基于有功-电压耦合特性的负荷调频容量评估方法。
背景技术
目前的配电网在运行时，往往会出现出现功率波动而导致频率波动的情况，以及出现出现功率缺额的情况，如果不及时进行负荷处理，则会严重影响配电网的平稳运行，并且在对负荷的调频容量评估如果不能能保证负荷的参与频率调控时，自身电压处于电能质量标准范围内，则无法保证配电网系统运行的可靠性。
发明内容
鉴以此，本发明的目的在于提供一种基于有功-电压耦合特性的负荷调频容量评估方法，以至少解决以上问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种基于有功-电压耦合特性的负荷调频容量评估方法，所述方法包括以下步骤：
S1、进行负载电压-功率耦合特性分析；
S2、进行负载-电压耦合特性分析；
S3、通过负载电压-功率耦合特性分析与负载-电压耦合特性分析进行负载可调节容量评估。
进一步的，在步骤S1中，进行负载电压-功率耦合特性分析具体为：通过以下公式进行模拟：
Figure BDA0003872888390000021
当考虑负荷为ZIP负载时，
Figure BDA0003872888390000022
Figure BDA0003872888390000023
同理，无功对电压的依赖性也可表示为：
Figure BDA0003872888390000024
Figure BDA0003872888390000025
其中，P,Q分别表示为有功/无功需求；P0、Q0分别为额定工作电压V0下的额定有功和无功功率；np,nq分别为有功功率和无功功率的电压指标；Zp、Ip、Pp分别为恒阻抗，恒电流和恒功率系数，
当np＝1.5(Zp＝0.6，Ip＝0.3，Pp＝0.1)时，工作电压的变化ΔV会导致有功需求的变化PD如下所示：
Figure BDA0003872888390000026
工作电压的相对轻微的下降会导致相应的需求减少，从而减少不平衡功率。
进一步的，在步骤S2中，进行负载-电压耦合特性分析具体为：
通过定义馈线级负荷有功功率响应电压变化的灵敏度为电压-有功耦合系数
Figure BDA0003872888390000031
通过有功变化量和电压的变化量对
Figure BDA0003872888390000032
系数求解，计算过程如式所示：
Figure BDA0003872888390000033
Figure BDA0003872888390000034
Figure BDA0003872888390000035
其中，式中ΔPf％和ΔUf％为馈线有功功率变化率和馈线电压变化率，通过式(3)可知恒阻抗负荷np＝2，恒电流负荷np＝1，恒功率负荷np＝0，由于馈线负荷由多种类型负荷组成，且ZP+IP+PP＝1，从而在一般馈线中，
Figure BDA0003872888390000036
ZP和IP较大则负荷具有良好的响应电压变化的能力，通过主动调节馈线负荷电压，从而在现场验证负荷功率的可控性。
进一步的，在步骤S3中，通过负载电压-功率耦合特性分析与负载-电压耦合特性分析进行负载可调节容量评估具体为：
通过在允许范围内调节馈线负荷电压，实现馈线负荷功率主动调控，np为馈线负荷有功功率在单位电压降下的功率调节量，将其用来估算馈线柔性负荷的功率调节容量，当考虑电压上下限分别为1.07p.u.和0.93p.u.时，即每条馈线上负荷最大可上调，可下调容量表达式如下：
Figure BDA0003872888390000037
其中，式中Ut0为t0时刻的馈线电压；
当发生功率缺额时，电网中所有负荷的可调频容量为：
Figure BDA0003872888390000038
Figure BDA0003872888390000039
其中，n为负荷数量。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提出一种基于有功-电压耦合特性的负荷调频容量评估方法，本发明充分挖掘负荷的有功-电压耦合特性，当电网出现功率波动而导致频率波动时，通过调节负荷电压从而控制负荷功率来保证电网频率稳定，即当电网出现功率缺额时，负荷可以通过降低自身电压减少负荷功率，从而减少系统的不平衡功率来维持系统频率稳定，并且利用负荷有功-电压耦合特性参与调频，能提供较大的调频容量，极大的减轻了发电机的调节压力，且无需考虑用户侧的意愿，也不需要额外的经济支出，安全可靠，经济性高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种基于有功-电压耦合特性的负荷调频容量评估方法整体结构流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所列举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
参照图1，本发明提供一种基于有功-电压耦合特性的负荷调频容量评估方法，所述方法包括以下步骤：
S1、进行负载电压-功率耦合特性分析；
S2、进行负载-电压耦合特性分析；
S3、通过负载电压-功率耦合特性分析与负载-电压耦合特性分析进行负载可调节容量评估。
在步骤S1中，进行负载电压-功率耦合特性分析具体为：通过以下公式进行模拟：
Figure BDA0003872888390000051
当考虑负荷为ZIP负载时，
Figure BDA0003872888390000052
Figure BDA0003872888390000053
同理，无功对电压的依赖性也可表示为：
Figure BDA0003872888390000054
Figure BDA0003872888390000055
其中，P,Q分别表示为有功/无功需求；P0、Q0分别为额定工作电压V0下的额定有功和无功功率；np,nq分别为有功功率和无功功率的电压指标；Zp、Ip、Pp分别为恒阻抗，恒电流和恒功率系数，
当np＝1.5(Zp＝0.6，Ip＝0.3，Pp＝0.1)时，工作电压的变化ΔV会导致有功需求的变化PD如下所示：
Figure BDA0003872888390000056
工作电压的相对轻微的下降会导致相应的需求减少，从而减少不平衡功率。
在步骤S2中，进行负载-电压耦合特性分析具体为：
通过定义馈线级负荷有功功率响应电压变化的灵敏度为电压-有功耦合系数
Figure BDA0003872888390000061
通过有功变化量和电压的变化量对
Figure BDA0003872888390000062
系数求解，计算过程如式所示：
Figure BDA0003872888390000063
Figure BDA0003872888390000064
Figure BDA0003872888390000065
其中，式中ΔPf％和ΔUf％为馈线有功功率变化率和馈线电压变化率，通过式(3)可知恒阻抗负荷np＝2，恒电流负荷np＝1，恒功率负荷np＝0，由于馈线负荷由多种类型负荷组成，且ZP+IP+PP＝1，从而在一般馈线中，
Figure BDA0003872888390000066
ZP和IP较大则负荷具有良好的响应电压变化的能力，通过主动调节馈线负荷电压，从而在现场验证负荷功率的可控性。
示例性地，通过主动调节馈线负荷电压，从而在现场验证负荷功率的可控性。电力系统中常用的调压设备包括SVC、STATCOM、调节有载调压分接头(OLTC)等。一般110kV变电站中均安装有载调压变压器，且有载调压变压器档位较多，调节灵活性较好。通过调节110kV主变中高压侧有载调压分接头，可以实现对馈线电压的梯次调节，同时调压过程中对调度屏中馈线电压和功率的SCADA数据进行实时记录，从而可以验证辨识馈线负荷电压-有功耦合系数。
在步骤S3中，通过负载电压-功率耦合特性分析与负载-电压耦合特性分析进行负载可调节容量评估具体为：
通过在允许范围内调节馈线负荷电压，实现馈线负荷功率主动调控，np为馈线负荷有功功率在单位电压降下的功率调节量，将其用来估算馈线柔性负荷的功率调节容量，当考虑电压上下限分别为1.07p.u.和0.93p.u.时，即每条馈线上负荷最大可上调，可下调容量表达式如下：
Figure BDA0003872888390000071
其中，式中Ut0为t0时刻的馈线电压；
当发生功率缺额时，电网中所有负荷的可调频容量为：
Figure BDA0003872888390000072
Figure BDA0003872888390000073
其中，n为负荷数量。
示例性地，根据调控边界条件对负荷的调节容量进行评估，并且基于馈线柔性负荷功率响应电压变化的基本原理，通过在允许范围内调节馈线负荷电压，实现馈线负荷功率主动调控，np为馈线负荷有功功率在单位电压降下的功率调节量，可以用来估算馈线柔性负荷的功率调节容量。当考虑电网的电压等级为10kV时，依照《电能质量供电电压允许偏差》(GB/T 12325-2008)中对10kV电压偏差为标准电压的±7％的要求，因此电压上下限分别为1.07p.u.和0.93p.u.。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于有功-电压耦合特性的负荷调频容量评估方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1、进行负载电压-功率耦合特性分析；
S2、进行负载-电压耦合特性分析；
S3、通过负载电压-功率耦合特性分析与负载-电压耦合特性分析进行负载可调节容量评估。
2.根据权利要求1所述的一种基于有功-电压耦合特性的负荷调频容量评估方法，其特征在于，在步骤S1中，进行负载电压-功率耦合特性分析具体为：通过以下公式进行模拟：
Figure FDA0003872888380000011
当考虑负荷为ZIP负载时，
Figure FDA0003872888380000012
Figure FDA0003872888380000013
同理，无功对电压的依赖性也可表示为：
Figure FDA0003872888380000014
Figure FDA0003872888380000015
其中，P,Q分别表示为有功/无功需求；P0、Q0分别为额定工作电压V0下的额定有功和无功功率；np,nq分别为有功功率和无功功率的电压指标；Zp、Ip、Pp分别为恒阻抗，恒电流和恒功率系数，
当np＝1.5(Zp＝0.6，Ip＝0.3，Pp＝0.1)时，工作电压的变化ΔV会导致有功需求的变化PD如下所示：
Figure FDA0003872888380000021
工作电压的相对轻微的下降会导致相应的需求减少，从而减少不平衡功率。
3.根据权利要求2所述的一种基于有功-电压耦合特性的负荷调频容量评估方法，其特征在于，在步骤S2中，进行负载-电压耦合特性分析具体为：
通过定义馈线级负荷有功功率响应电压变化的灵敏度为电压-有功耦合系数
Figure FDA0003872888380000022
通过有功变化量和电压的变化量对
Figure FDA0003872888380000023
系数求解，计算过程如式所示：
Figure FDA0003872888380000024
Figure FDA0003872888380000025
Figure FDA0003872888380000026
其中，式中ΔPf％和ΔUf％为馈线有功功率变化率和馈线电压变化率，通过式(3)可知恒阻抗负荷np＝2，恒电流负荷np＝1，恒功率负荷np＝0，由于馈线负荷由多种类型负荷组成，且ZP+IP+PP＝1，从而在一般馈线中，
Figure FDA0003872888380000027
ZP和IP较大则负荷具有良好的响应电压变化的能力，通过主动调节馈线负荷电压，从而在现场验证负荷功率的可控性。
4.根据权利要求3所述的一种基于有功-电压耦合特性的负荷调频容量评估方法，其特征在于，在步骤S3中，通过负载电压-功率耦合特性分析与负载-电压耦合特性分析进行负载可调节容量评估具体为：
通过在允许范围内调节馈线负荷电压，实现馈线负荷功率主动调控，np为馈线负荷有功功率在单位电压降下的功率调节量，将其用来估算馈线柔性负荷的功率调节容量，当考虑电压上下限分别为1.07p.u.和0.93p.u.时，即每条馈线上负荷最大可上调，可下调容量表达式如下：
Figure FDA0003872888380000031
其中，式中Ut0为t0时刻的馈线电压；
当发生功率缺额时，电网中所有负荷的可调频容量为：
Figure FDA0003872888380000032
Figure FDA0003872888380000033
其中，n为负荷数量。
CN202211202429.XA 2022-09-29 2022-09-29 一种基于有功-电压耦合特性的负荷调频容量评估方法 Pending CN115566693A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211202429.XA CN115566693A (zh) 2022-09-29 2022-09-29 一种基于有功-电压耦合特性的负荷调频容量评估方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211202429.XA CN115566693A (zh) 2022-09-29 2022-09-29 一种基于有功-电压耦合特性的负荷调频容量评估方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115566693A true CN115566693A (zh) 2023-01-03

Family

ID=84742753

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211202429.XA Pending CN115566693A (zh) 2022-09-29 2022-09-29 一种基于有功-电压耦合特性的负荷调频容量评估方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115566693A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116432443A (zh) * 2023-04-03 2023-07-14 海南电网有限责任公司 一种电网仿真方法、装置、电子设备及存储介质

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116432443A (zh) * 2023-04-03 2023-07-14 海南电网有限责任公司 一种电网仿真方法、装置、电子设备及存储介质

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20090218817A1 (en) Windfarm collector system loss optimization
CN103606932B (zh) 负荷相关的低压动态无功补偿电容器自动控制方法
CN108573330B (zh) 配电网降损方法及装置
CN101656420B (zh) 无功补偿型智能调压器
CN201805234U (zh) 一种具有谐波抑制功能的综合电压无功控制系统
US20180076622A1 (en) Expanded Reactive Following for Distributed Generation and Loads of Other Reactive Controller(s)
CN105703374B (zh) 一种基于新型城镇化的低电压治理措施优选方法
CN107994587A (zh) 一种高渗透率光伏配电网就地电压控制方法
CN105470973A (zh) 改进型低压线路调压装置
CN104701856A (zh) 一种风电场并网点无功电压控制方法
CN103269079A (zh) 一种基于静态、暂态电压稳定约束的无功补偿配置方法
CN109193683B (zh) 基于线充比率的变电站感性无功充裕度评价方法
CN115566693A (zh) 一种基于有功-电压耦合特性的负荷调频容量评估方法
CN110311403A (zh) 基于分布式光伏发电的低压配电网电压功率综合控制方法
CN105356477A (zh) 一种大型风电集群及其送出通道的无功电压综合控制方法
CN106816881B (zh) 一种串联补偿装置及其容量优化方法
CN201878088U (zh) Svr线路自动调压器
CN113555878A (zh) 一种台区电能质量综合补偿系统
CN112751342A (zh) 一种风电场内的无功和电压分层分区控制方法、系统及设备
Mokred et al. Comparison of the effect of series and shunt capacitor application in 25kV radial power distribution network
Kulmala et al. Active voltage level management of distribution networks with distributed generation using on load tap changing transformers
CN111404172A (zh) 一种基于高阻抗变压器的混合型动态无功补偿系统及方法
CN106487022A (zh) 一种农村低电压治理方法
Staniulis Reactive power valuation
Shang et al. A new volt/VAR control for distributed generation

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination