频率振荡

光伏发电具有间歇性、波动性和预测难的特性，因此需要与其他能源进行互补。常用的方法是利用水电机组的快速响应和储能电池灵活高效的补偿来构建水光储微电网系统。然而，这一系统具有强烈的非线性特性，其稳定性的一个关键问题是频率控制。针对这一问题，设计了基于多目标H2理论的混合H2/H∞鲁棒控制器，主要目标是在暂态下抑制频率振荡。在控制器中嵌入海鸥算法，对海鸥算法进行混沌初始化和参数改进得到一种改进海鸥算法(improved seagull optimization algorithm, ISOA)。利用ISOA对H2/H∞鲁棒控制的加权矩阵系数和范数权重进行参数优化，最终获得最优混合ISOA-H2/H∞鲁棒控制器。仿真结果表明，所设计的ISOA-H2/H∞鲁棒控制器在功率扰动和系统参数摄动下能保证水光储系统的频率稳定，并具有满意的动态特性。

云南电网异步运行后，转动惯量下降，本地负荷阻尼水平下降，水电比例大、火电比例小，频率变化对负荷扰动非常敏感。此外，直流输送容量大，直流闭锁等大扰动下频率稳定问题突出。为避免 AGC 控制引起的频率振荡，频率偏差系数 B 需大幅减小以满足 AGC 的小干扰稳定性要求，由此导致现有 AGC 控制策略在大扰动情况下调节指令偏保守，甚至 TBC 控制区出现反调等情况，大扰动下系统频率恢复缓慢。研究制定适用于云南电网的紧急 AGC 协调控制策略，在保持频率稳定性的基础上实现大扰动后频率快速恢复的调节需求，具有重大现实意义。 本专利基于最短恢复时间合理安排 AGC 机组参与调频，解决大扰动下系统频率快速恢复的难题。主要创新点：1）通过测量扰动瞬间系统频率变化率以及总惯性时间常数计算系统的功率缺额。2）提出最短恢复时间的 AGC 优化调用模型，以系统中 AGC 机组达到指定出力的指令时间最小为目标函数，并综合考虑线路过载、机组发电机出力上限和下限的约束。本专利提出的方法既有严格的理论基础，又结合实际系统情况，对我国大电网的大扰动下频率快速恢复有重要意义。

“双高”背景下新型电力系统面临着非线性机理复杂的稳定问题，传统机组调速器与风电控制器中死区非线性组合间的相互作用，在一定程度上影响了系统的频率稳定性。为此，在奈氏定理的基础上探究不同死区非线性组合下系统频率振荡的影响规律，主要针对死区类型、死区大小和死区顺序3个方面进行研究，涉及单死区系统和多死区系统。理论分析了其非线性系统的稳定性，并根据稳定极限环条件求解系统的临界振幅和振荡频率。通过改变死区类型及顺序，影响机组对系统频率的支撑能力，指出了系统频率稳定与临界振幅的关系，并在Matlab/Simulink中对上述理论分析进行了仿真验证。结果表明机组死区大小和类型均会改变系统的临界振幅和振荡频率，为机组配置死区提供了一定的参考依据。

本专利依据发电机组的负阻尼指标迅速区分一次调频振荡与AGC振荡，从而确定紧急控制的机组退出AGC操作还是退出一次调频，解决大扰动下系统频率快速恢复的难题。主要创新点：1）根据每组发电机组的输出功率和机端频率，计算每组发电机组的第一负阻尼指标，并根据第一负阻尼指标选择用于紧急控制的发电机组。2）针对用于紧急控制的发电机组计算其第二负阻尼指标，根据其第一负阻尼指标和第二负阻尼指标，确定紧急控制方法，以控制用于紧急控制的发电机组退出AGC操作或退出一次调频，从而平息频率振荡。本专利提出的方法既有严格的理论基础，又结合实际系统情况，对我国大电网的大扰动下频率快速恢复有重要意义。 本发明公开了一种电网频率振荡的紧急控制方法及装置，方法包括：若电网发生频率振荡，分别采集预定时间窗口内所述电网中每组发电机组的输出功率和机端频率，以及所述每组发电机组接收到的AGC指令；其中，所述每组发电机组的机端频率相同；分别根据所述每组发电机组的输出功率和机端频率，计算所述每组发电机组的第一负阻尼指标；根据所述每组发电机组的第一负阻尼指标，选择用于紧急控制的发电机组；分别根据所述用于紧急控制的发电机组中每组发电机组接收到的AGC指令和机端频率，计算所述用于紧急控制的发电机组中每组发电机组的第二负阻尼指标；根据所述用于紧急控制的发电机组的第二负阻尼指标，与所述用于紧急控制的发电机组的所述第一负阻尼指标的比值，控制所述用于紧急控制的发电机组退出AGC操作或退出一次调频。本发明具有频率恢复速度快和高效的优点，可广泛应用于电力控制领域。本专利所提出的方法，目前已应用于云南电网频率振荡的紧急控制策略，在电网发生频率后，采集发电机组的输出功率和机端频率，以及所述每组发电机组接收到的AGC指令，并计算出第一负阻尼指标和第二负阻尼指标，根据二者的比值迅速确定紧急控制方法，快速恢复系统频率，有良好的实际应用价值。