南京工程学院刘克天、张钧 等：基于频率偏移面积的功率缺额计算及低频减载整定
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刘克天，博士，讲师，主要研究方向为电力系统频率稳定与控制。
李军，博士，教授，硕士生导师，主要研究方向为电力系统安全稳定控制。现任南京工程学院电力工程学院副院长，主要研究方向为电力系统安全稳定控制。先后获江苏省“青蓝工程”优秀教学团队骨干教师，江苏省“六大人才高峰”高层次人才，江苏省“六大人才高峰”科技创新团队成员。南京工程学院电网实时仿真实验室配有ADPSS、BPA、PSSE等多种电力系统仿真软件，为开展大型电力系统的仿真与分析工作提供软件基础。
南京工程学院电力工程学院及国网能源研究院电网发展研究所的研究人员刘克天、张钧、李军、陈凡，在2021年第5期《电工技术学报》上撰文，为了改善低频减载装置功率缺额计算的准确性，提出了基于频率偏移面积的功率缺额计算及低频减载整定方案，提供更有针对性的低频减载切负荷控制措施。
研究背景
当前，电力系统低频减载整定主要存在两方面的问题：一是系统功率缺额计算不准确；二是低频减载各轮次一经整定便固定，不会根据功率缺额的大小进行相应的调整。
低频减载整定的核心内容为切负荷总量的确定，也即系统功率缺额的计算。功率缺额计算主要有单机等值模型法、时域仿真方法以及基于广域量测数据的多机模型法。单机等值模型法使用扰动后瞬间的频率斜率计算功率缺额。
但是，由于频率具有时空分布特性，各低频减载装置仅仅使用扰动后瞬间各母线频率斜率并不能准确计算系统的功率缺额。时域仿真法需要建立系统的详细模型，只能进行离线分析。基于广域量测数据的多机模型法需要广域量测系统的支撑，无法应用于低频减载。因此，论文基于低频减载控制特性，对系统频率动态特性开展深入研究，提出更有效的低频减载整定方案。
论文所解决的问题及意义
论文提出了一种基于频率偏移面积的功率缺额计算及低频减载整定方法。该方法能够解决自适应法中各低频减载功率缺额计算不准确的问题，并能够根据功率缺额的大小，自适应调整低频减载各轮次的切负荷量。所提出的低频减载整定方案考虑了电力系统的实际运行状况，在防止系统最低频率过低、加快频率恢复速度及降低切负荷量方面具有一定的优势。
图1 南京工程学院电网实时仿真实验室
论文方法及创新点
论文首先假设扰动后同一时刻各母线频率偏移面积与系统惯性中心频率偏移面积近似相等，并使用两机系统对假设进行了理论证明。
图2 IEEE9系统各母线频率与惯性中心频率曲线
图3 IEEE9系统8号母线频率曲线偏移面积
图4 IEEE9系统惯性中心频率曲线偏移面积
然后，基于系统的单机等值模型建立了惯性中心频率偏移面积与功率缺额之间的关系，低频减载通过测量其母线频率偏移面积便可计算功率缺额。
最后，设计了低频减载的功率缺额计算程序启动机制及基于缺额大小的整定方案，低频减载各轮次切负荷量根据功率缺额的大小而改变。
论文的创新点主要是提出了基于频率偏移面积的系统功率缺额计算算法，该算法通过对扰动后频率偏移面积的测量，能够准确计算系统的功率缺额，并不受频率时空分布特性的影响。
结论
论文提出了一种基于频率偏移面积的功率缺额计算及低频减载整定方法，在功率缺额计算准确性及低频减载控制效果方面具有一定的优势。
（1）发生功率缺额事件后，低频减载并不是立刻动作，所以使用频率偏移面积进行功率缺额计算，较单机等值模型算法更加准确。
（2）基于功率缺额大小调整低频减载各轮次的切负荷量，在防止系统最低频率过低、加快频率恢复速度及降低切负荷量方面具有一定的优势。
引用本文
刘克天, 张钧, 李军, 陈凡. 基于频率偏移面积的功率缺额计算及低频减载整定[J]. 电工技术学报, 2021, 36(5): 1040-1051. Liu Ketian, Zhang Jun, Li Jun, Chen Fan. Power Deficit Calculation and under Frequency Load Shedding Strategy Based on the Frequency Deviation Area. Transactions of China Electrotechnical Society, 2021, 36(5): 1040-1051.