作者簡介

劉克天，博士，講師，主要研究方向為電力系統頻率穩定與控制。

李軍，博士，教授，碩士生導師，主要研究方向為電力系統安全穩定控制。現任南京工程學院電力工程學院副院長，主要研究方向為電力系統安全穩定控制。先后獲江蘇省“青藍工程”優秀教學團隊骨干教師，江蘇省“六大人才高峰”高層次人才，江蘇省“六大人才高峰”科技創新團隊成員。南京工程學院電網實時仿真實驗室配有ADPSS、BPA、PSSE等多種電力系統仿真軟件，為開展大型電力系統的仿真與分析工作提供軟件基礎。

南京工程學院電力工程學院及國網能源研究院電網發展研究所的研究人員劉克天、張鈞、李軍、陳凡，在2021年第5期《電工技術學報》上撰文，為了改善低頻減載裝置功率缺額計算的準確性，提出了基于頻率偏移面積的功率缺額計算及低頻減載整定方案，提供更有針對性的低頻減載切負荷控制措施。

研究背景

當前，電力系統低頻減載整定主要存在兩方面的問題：一是系統功率缺額計算不準確；二是低頻減載各輪次一經整定便固定，不會根據功率缺額的大小進行相應的調整。

低頻減載整定的核心內容為切負荷總量的確定，也即系統功率缺額的計算。功率缺額計算主要有單機等值模型法、時域仿真方法以及基于廣域量測數據的多機模型法。單機等值模型法使用擾動后瞬間的頻率斜率計算功率缺額。

但是，由于頻率具有時空分布特性，各低頻減載裝置僅僅使用擾動后瞬間各母線頻率斜率并不能準確計算系統的功率缺額。時域仿真法需要建立系統的詳細模型，只能進行離線分析。基于廣域量測數據的多機模型法需要廣域量測系統的支撐，無法應用于低頻減載。因此，論文基于低頻減載控制特性，對系統頻率動態特性開展深入研究，提出更有效的低頻減載整定方案。

論文所解決的問題及意義

論文提出了一種基于頻率偏移面積的功率缺額計算及低頻減載整定方法。該方法能夠解決自適應法中各低頻減載功率缺額計算不準確的問題，并能夠根據功率缺額的大小，自適應調整低頻減載各輪次的切負荷量。所提出的低頻減載整定方案考慮了電力系統的實際運行狀況，在防止系統最低頻率過低、加快頻率恢復速度及降低切負荷量方面具有一定的優勢。

圖1 南京工程學院電網實時仿真實驗室

論文方法及創新點

論文首先假設擾動后同一時刻各母線頻率偏移面積與系統慣性中心頻率偏移面積近似相等，并使用兩機系統對假設進行了理論證明。

圖2 各母線頻率與慣性中心頻率曲線

圖3 IEEE9系統8號母線頻率曲線偏移面積

圖4IEEE9系統慣性中心頻率曲線偏移面積

然后，基于系統的單機等值模型建立了慣性中心頻率偏移面積與功率缺額之間的關系，低頻減載通過測量其母線頻率偏移面積便可計算功率缺額。

最后，設計了低頻減載的功率缺額計算程序啟動機制及基于缺額大小的整定方案，低頻減載各輪次切負荷量根據功率缺額的大小而改變。

論文的創新點主要是提出了基于頻率偏移面積的系統功率缺額計算算法，該算法通過對擾動后頻率偏移面積的測量，能夠準確計算系統的功率缺額，并不受頻率時空分布特性的影響。

結論

論文提出了一種基于頻率偏移面積的功率缺額計算及低頻減載整定方法，在功率缺額計算準確性及低頻減載控制效果方面具有一定的優勢。

（1）發生功率缺額事件后，低頻減載并不是立刻動作，所以使用頻率偏移面積進行功率缺額計算，較單機等值模型算法更加準確。

（2）基于功率缺額大小調整低頻減載各輪次的切負荷量，在防止系統最低頻率過低、加快頻率恢復速度及降低切負荷量方面具有一定的優勢。

引用本文

劉克天， 張鈞， 李軍， 陳凡. 基于頻率偏移面積的功率缺額計算及低頻減載整定[J]. 電工技術學報， 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.