基于广域局部量测的含大规模风电的互联电网频率动态安全防御策略的研究

大规模风电并网后，风力发电出力的强随机性和不可控性所导致的大功率脱落，将使得电网频率安全稳定性问题更加严峻。传统的以离线计算、基于本地量测信息的低频减载控制策略难以适应多变的系统运行和扰动方式。广域相量测量系统（WAMS）的应用为提高电网频率动态安全防御能力提供技术支持，但以建立于COI模型下的基于所有发电机动态频率变化信息的频率动态安全防御策略难以实现。因此将电网频率动态问题映射于网络中部分关键节点，降低大量实时数据的依赖将有助于该问题的解决。同时输电网络作为系统中的重要部分，不仅对系统的频率动态行为作用关键，同时也蕴涵系统频率动态稳定性信息。本项目从能量的角度探索电力系统频率稳定性问题，在大功率脱落后暂态能量、及系统动态频率在网络时空分布特性的研究基础上，研究基于网络局部量测信息、计及WAMS时滞效应的电网频率动态安全防御策略，将有利于提高大规模风电并网后互联电网的安全稳定运行水平。

本项目针对大规模风电并网后互联电网的频率安全性防御问题开展研究，在深入分析多分区互联电网有功-频率动态特征的基础上，采用理论分析与数值仿真相结合的方法，对含规模化风电的互联电网的广域保护与控制问题进行了深入研究。研究内容包括：（1）研究了基于广域局部量测信息的有功缺额估计模型与方法。在多机系统频率动态响应特征的基础上，深入研究和分析了多分区互联电力系统功率扰动特征，推导出互联电网区域解耦形式下的系统有功缺额估计模型。（2）研究了电力系统简化频率响应模型（SFR）特征，在有功功率缺额估计的基础上，提出了以SFR模型频率响应特征为基础的暂态频率安全评估方法。（3）考虑到功率缺额估计和控制过程中存在的误差，提出了由基础控制级和校正控制级共同构成的减载控制形式。（4）针对现有低频减载控制过程中无法明确减载地点及对应减载量的问题，结合多机电力系统有功扰动分配模型，提出了负荷节点减载控制灵敏度计算方法，并构建了基于负荷减载控制灵敏度的减载地点选取及减载量分配模型。（5）针对规模化风电并网后，由风电随机性和不确定性引起的有功不平衡和频率波动问题，构建了计及风电场/群有功输出波动性的互联电网负荷频率响应与控制模型。以广域相量测量系统（Wide Area Measurement System, WAMS）为技术平台，建立了基于模型预测控制与云模型的含规模化风电场/群互联电网的负荷频率分散控制模型。本项目按计划已顺利完成项目计划书中的工作，取得了较为系统、特色鲜明的创新成果。受项目资助发表在国内外学术期刊和会议上的论文有20余篇，其中SCI检索4篇，EI检索12篇；申报并受理发明专利4项，其中2项已获授权。