分布式发电系统中考虑负荷频率特性的计划孤岛生成方法

1、分布式发电系统中考虑负荷频率特性的计划孤岛生成方法    1分布式发电系统中考虑负荷频率特性的计划孤岛生成方法许广婷,陆于平,花丽丹,吴罡(东南大学电气工程系,江苏南京210096)摘要:随着接入系统的分布式虑第三类负荷.3.3负荷的频率特性当频率变化时,系统中的有功功率负荷也将发生变化,这种特性称之为负荷的频率特性6.不考虑电压波动影响时,系统频率和负荷的有功功率的关系为:( )LP f f 其一般表达式为:20 1 233( / ) ( / )( / ) . ( / )L LN LN N LN NnLN N n LN NP a P a P f f a

2、 P f fa P f f a P f f式中Nf为额定频率;LNP为系统的额定有功功率;( 0,1, 2,., )ia i n 为与系统额定频率的i次方成正比的负荷占额定负荷的百分比.式(3)的标幺值表达式为:* * * * *0 1 2 32 3.L nnP a a f a f a f a f 由于系统中与频率的三次方以上成正比的负荷很少,可以忽略其影响,再将上式对频率微分,得:* * * *21 2 3/ 2 3L LK dP df a a f a f 式中LK为负荷的频率调节效应.不同的负荷支路因其组成不同,其LK值也不同.当系统的频率变化时,具有不同的频率调节效应的负荷的变化也是不同

3、的,假设有2种不同频率调节效应的负荷,它们的有功功率和频率的关系式分别为1 1( )LP f f 2 2( )LP f f 如图所示,当频率从0f(050f Hz )下降到1f时,负荷1和负荷2吸收的有功功率变化量不同,1 2P P ,说明负荷1比负荷2对频率的变化更敏感,即1 2L LK K ,由此可以得到下面的结论:当系统频率降低f 时,频率调节系数大的负荷从系统吸收的有功功率减少的更快.因此在孤岛生成算法中,优先考虑频率调节系数大的负荷,这样在频率下降的时候,可以通过负荷自身的频率调节效应,减少从系统吸收的功率,有利于孤岛稳定保持岛内功率平衡.综上所述,本文提出一种划分孤岛的综合方案:首

4、先保证岛内功率平衡;重点保证重要负荷的供电,然后考虑一般负荷,一般负荷中以频率调节系数大的负荷优先,顺序向下包含,如果还有功率剩余,再考虑将次要负荷也包括进来.4孤岛生成的数学模型(1)目标函数:将每个负荷支路的出线开关或馈线的分段开关看做是一个节点,则节点可分为闭合节点和断开节点,把负荷支路的末梢看做是断开节点,孤岛的生成目标可以描述为:从故障后所有的闭合节点中组合出多个集合,在满足某组约束条件的前提下,使得所有集合包围中的负荷的加权和最大.1maxj inLj Lj Lji L HK P 式中n表示集合总数,iH表示第i个集合,jL表示集合iH中的负荷,LjP表示负荷jL的功率,LjK是负

5、荷jL的频率调节系数,Lj 是与jL的负荷等级属性LjR相对应的停电损失度参数,可根据实际情况整定,停电损失度参数对不同等级的负荷单元区分度越大,越能体现重要负荷在目标函数中的重要性,有利于重要负荷优先包含于故障后的孤岛划分方案.3(2)约束条件1)集合内的功率约束0j i k iSj LkS H L HP P0,1, 2,.,i n 其中:jS是DG节点,SjP是jS的发电功率,设为正值;kL是负荷节点,LkP是kL的负荷功率2)集合不相交约束ji, nji ,1ji jiHH (9)5孤岛生成的算法过程对每个节点构造节点邻接表和支路邻接表,节点邻接表中,断开节点值为0,闭合节点值为1,支路

6、邻接表中,负荷支路有其负荷等级,负荷频率调节系数以及该支路的有功功率负荷值,连接支路的各值为07.算法生成的过程如下:1.1)从某个DG节点iS出发,在其节点邻接表中查找相邻的闭合节点,再按各闭合节点的支路邻接表搜寻第一类负荷,若有,且满足0S i L jP P 则直接将此节点包含进来,形成新的节点集合,然后搜索第二类负荷,将搜索到的第二类负荷中按照LjK的大小依次以约束条件0S i L jP P 来衡量,满足则将此节点纳入新的节点集合中,否则搜索下一个,直至搜索完毕;修改节点邻接表:之前所有与节点iS,kL相邻的节点(不包括iS,kL本身)成为新节点集合iS相邻的节点;包含的节点从节点邻接表

7、中去除.如果节点集合iS与另一个DG节点kS相邻,则立即将kS包含进来,形成新的集合iS,然后根据集合前后的变化情况修改节点邻接表;2)继续执行1),使集合尽可能扩大,直到其功率属性比与其相邻的任一负荷支路的负荷都小;3)在执行完2)以后形成的节点邻接表中,按负荷等级由高到低的顺序依次考察所有的第一,二类负荷节点,只要找到某个负荷mL与至少两个集合pS,qS相邻,且 SqSpLmPPP>0,就将它们融合为新集合pS,其功率属性变为:SqSpLmPPP,然后修改节点邻接表;4)继续执行3),直到无法更新为止;5)对于执行3),4)产生的新集合,检查它们是否满足1)中执行集合扩大操作的条件.

8、若有具备条件的节点则返回1)继续执行;若无则算法进入2.2.考虑第三类负荷,如果初步的孤岛方案还有多余的供电能力向第三类负荷供电,则将第三类负荷加入孤岛方案:在执行完1以后形成的节点邻接表中,寻找所有的闭合节点的支路邻接表中的第三类负荷支路.如果某个第三类负荷支路iL,存在相邻集合jS,满足0S i L jP P ,则将该节点融合进jS,形成新的节点集合jS,并修改节点邻接表.执行完以上算法,最终形成的集合就是分布式发电系统故障后的孤岛划分方案,这些集合的端点就是孤岛方案执行时需要跳开的节点.以上介绍的孤岛划分算法根据孤岛划分原则对不同等级的负荷进行有选择性地包含,包含的次序保证了重要负荷优先

9、供电.一般负荷按LjK大的先包含.孤岛在生成过程是在最大限度地包含第一,二类负荷以后,才考虑将第三类负荷补充进孤岛方案.因而,算法不保证第三类负荷的供电可靠性.6结论计划孤岛作为提高分布式发电系统供电可靠性的一种有效手段,应得到普遍重视.孤岛的划分原则不仅考虑到岛内功率平衡,还需要留有一定的裕度,先满足重要负荷的供电,然后根据负荷频率调节系数来选择一般负荷,最后在DG有剩余功率的情况下满足第三类负荷的供电.参考文献1梁才浩,段献忠分布式发电及其对电力系统的影响电力系统自动化,2001,6:53562Salman S K.The impact of embedded generation on voltage regulationand losses of distr