基于广域测量的电力系统频率测量方法

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1、第31卷第8期华电技术V01．3lNo．82009年8月HuadianTechnologyAug．2009基于广域测量的电力系统频率测量方法吴红霞，张建辉(衢州电力局，浙江衢州324000)摘要：频率测量在电力系统稳定控制中具有举足轻重的作用。分析了传统频率测量方法的局限性，提出以广域测量系统为基础，通过实时测量系统中各机组转速，进而计算出系统惯量中一t5频率的系统频率测量方法。关键词：电力系统；频率测量；惯量中心；广域测量中图分类号：TM935文献标志码：B文章编号：1674—1951(2009)08—0062—03差。图1是直流初始分量为10％的电压波形，图20

2、引言是基于电压过零点的频率测量结果。频率是电力系统运行质量和安全情况的最主要由图1、图2可见，由于直流分量的存在使电压标志之一，是进行低频减载、高频切机等频率控制的波形的过零点产生漂移，相邻2次过零点之间的时重要依据。对于孤立电网的单机带负荷模式，发电间产生振荡，使测得的频率产生波动，随着直流分量机与负荷相对集中，网络拓扑较简单，频率在空间上的衰减，测得的频率才趋于稳定。的分布现象不明显，电力系统稳定运行时全系统有同一频率一，即通过系统任节点测量得到的频率都是系统频率。随着电力系统规模的扩大，发电机与负荷的分布地域越来越广，长距离输电线越来越多，网络联系相对较弱，频

3、率在空间上的分布性已经较为明显一，在动态过程中，系统任点测量的频率，并“”不一定能反映所需的系统频率。即使在正常运行条件下，由于系统中特别是中、低压电网的电压电流可能受到各种谐波、噪声和运行操作的污染，传统的基于电压过零点的频率测量方法存在较大误¨。0差。本文介绍基于广域测量的频率测量方法。1基于电压过零点的频率测量方法的局限性【t一传统物理学定义频率为“周期性发生的事件在”IS=1／t一内出现的次数，即厂。迄今为止，电力系统_L中大部分频率测量方法均是以单相信号波形为基础，求出单相电压信号相邻的2个过零点来决定其r周期，进而求得频率。在电力系统以理想的状态正常运行

4、时，这种方法能得到满意的结果，但在实际运行中，单相电压信号已被各种噪音、谐波和各种运行操作所干扰，影响了其过零点，从而使测得的频率不‘引准确。图2频率测量结果1．1电磁暂态中直流分量对频率测量的影响1．2噪音对频率测量的影响在电力系统各种短路故障引起的电磁暂态过程用随机函数模拟噪音，其幅值为电压波形幅值一般包含衰减的直流分量中，电压波形，影响电压的的1％，标准正弦波电压波形、噪音波形和二者叠加过零点，从而使基于电压过零点的频率测量带来误3～图5所示之后的波形分别如图，图6为频率测收稿日期：2009—04—02量结果。由图6可见，由于噪音对电压过零点产生第8期吴红霞，

5、等：基于广域测量的电力系统频率测量方法。63·影响，从而严重影响基于电压过零点的频率测量方法的准确性，虽然在实际应用中会对波形进行滤波处理，但噪音频谱成分复杂，不可能被完全滤除，残存的噪音仍然会对电压波形过零点产生影响。1．3谐波对测频的影响随着各种非线性负荷特别是大量电力电子设备的投入使用，电网的谐波污染日益严重。谐波干扰使电网波形畸变，影响波形的过零点，从而对频率测量结果产生影响。图7是对含有3％的5次谐波的模拟测量结果。51．O图3标准电压波形50．5基50049．549．0图7含有3％5次谐波的电压波形频率测量结果从图7可以看出，由于谐波周期性的影响电压图4

6、噪音电压波形的过零点，使得测得的频率值也呈现出周期性波动。2互联电网中频率的空间分布早期对电力系统功率一频率过程的分析主要是基于单机系统模型进行的，因此，对频率动态过程的认识也停留在单机系统的水平上，即认为在扰动后整个系统将以相同的频率过渡到新的稳态(或失去稳态，即发生频率崩溃事故)，并以此为前提，提出了全系统负荷频率调节效应系数、等值转动惯量等概念。这种认识对于电网发展初期那种电站与负荷相对集中、电网覆盖地域不广的情况是基本准确的，图5含1％噪音的电压波形并对分析功率一频率过程的特点起到了良好的作用。但随着电力事业的发展，大量的实测数据说明5O．2单机模型的分析方

7、法存在有一系列的不足。图8中给出了欧洲联合电力系统中失去△P为660MW的5O．1有功时不同测量点的频率过程。从图8中可以看基50．0出：在动态过程的开始阶段，系统中不同测量点的频499率变化有明显的差别，经10多s后机组间的同步摇摆才逐渐平息，即系统开始趋于单机模型；在功率一498频率过程中不仅不同地点频率变化的幅值不同，而49．7且各地频率变化量达到最大值的时间也不相同，即频率的变化是以波的形式由扰动点开始向外扩散图6频率测量结果的，离扰动点较远的地方频率变化的幅值将较小，且·64·华电技术第31卷达到该幅值最大值的时间也较晚。显然，单机模型可见，要测量系统