广域同步相量测量中频率特性研究

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1、广域同步相量测量中频率特性研究王超[1]，（银川供电局，宁夏　银川，750011）摘要：“广域同步相量测量”是一种在统一时钟协调下实现大电网实时同步测量的重要技术，是广域电力系统稳定分析和控制的前提和基础。为此对广域同步相量测量中频率的分布特性进行分析研究关键词:广域同步相量测量；动态频率测量频率分布特性；PropertiesofdistributedfrequencyinthewideAreaSynchronizedPhasorMeasurementAbstract:ThewideAreaSynchroniz

2、edPhasorMeasurementisanimportanttechnology.Coordinatedbyuniformtimingclock,itcanbeusedtoreslizethereal-timesynchronizedmeasurement.sPropertiesofdistributedfrequencyisanalisedandproceed.Keywords:ThewideAreaSynchronizedPhasorMeasurement;Propertiesofdistributed

3、frequency0.引言：频率是电力系统的一个重要运行参数，是反映系统中有功功率供需平衡的重要指标。当电力系统有功功率的供需突然不平衡时，频率必将发生变化。若系统有功功率过剩，那么频率将上升，否则将下降。为了避免频率超过允许范围，系统需要实时调节发电机有功，对频率变化予以抑制。电力系统中通常使用两类控制措施确保频率运行于额定值，以免产生较大偏差。一类是频率自动控制(AFC，AutomaticFeruqneycconrtol)。AFC工作在正常情况下，用以调节因负荷缓慢变化引起的有功不平衡，抑制频率偏差。当然，

4、在调节的过程中，还需要对发电机的出力作优化调度，达到整体运行状况最经济。另一类是紧急状态下的频率控制，用于抵御大的扰动对系统频率的影响。系统未受干扰时，整体具有一致的运行频率。但在扰动情况下，功率平衡遭到破坏的节点上将首先频率变化，引发机电动态过程，并由有功联络传播到整个电网。动态过程中，频率变化的幅度和速度与系统受到的有功扰动程度直接相关。如果扰动程度较小，引起频率变化幅度不大，此时还可以近似认为系统具有统一频率。但是如果扰动程度较大，引起的频率变化不能忽略，那么系统将失去统一频率，进入多频率迭加状态。此时，

5、不同测量点上的频率各不相同，系统频率进入了分布状态。由于电气量的测量通常是以单一主频为基础的，而且频率的精确测量是精确测量其它电气量的基础，所以，有必要对多频迭加状态下的频率测量问题作详细研究1影响电力系统频率的因素1.1有功功率不平衡引起频率的变化电力系统正常运行时，发电机注入有功与负荷损耗的有功功率之间是平衡的，即满足式(3一1)给出的有功功率约束方程。(1一l)其中，为发电机的原动机注入功率，为负荷有功功率，为有功损耗。系统受到扰动后，视扰动程度大小，系统频率将发生不同程度的变化。静态情况下，有功功率变化

6、和频率频化之间的关系可以近似用式(1一2)来表达(1一2)其中，，均为正常运行值，为频率调节效应系数。频率调节系数又可以分为发电机调节效应系数和负荷调节效应系数两类。考虑电压幅度影响时，负荷调节效应系数为:(1一3)同时考虑发电机和负荷的频率调节效应系数，以系统总负荷为基准的为:(1一4)其中，为系统原动机总注入有功功率，为总负荷有功功率。系数和通常由实测方法获得。静态情况下，由负荷缓慢变动以及发电机有功功率脱落等因素引起的系统频率偏移幅度并不大，一般在.0.5Hz范围内，而且过程通常持续数十秒到数分钟左右，变

7、化比较缓慢，属于小偏差慢速过程。小偏差慢速变化的频率相迭加时，基本呈线性分布，是可以精确测量的。1.2动力系统周期解对应的频率振荡实际上，由有功功率不平衡引起的频率变化是一个动态过程，除了会引起频率的整体漂移外，还将伴随着频率振荡，这是由动力系统的周期解决定的。系统的动态过程由以下方程决定。a发电机功角方程(1一5)b)发电机转子运动方程，(1一6)考虑微分方程(1一6)，在系统阻尼确定的情况下，有功功率的净差，除了用于克服阻尼作功外，主要作用于转子加速。转子运动方程的解为振荡衰减型时，只要转子的第一摇摆不越过

8、极限角度，其后都能逐步衰减到稳定值。若其解为增幅振荡型，则系统将振荡失稳。这种由转子运动方程的振荡解决定的频率变化过程称为频率的“振荡”，是系统受到扰动与冲击时不可避免的现象。系统的“频率振荡”与前述的“频率偏移”共同构成电力系统频率变化的主模式。1.3多机系统造成的信号混迭电力系统多机运行时会造成多频率信号的混迭。由于各电源的影响程度的不同，不同测点上会表现出不同的频率。在动态过渡过