摘要：随着我国经济在快速发展，社会在不断进步，现代电力系统的发展使得系统频率特性更加复杂化，同时系统安全稳定经济运行对频率稳定提出了更高的要求，电力系统频率问题日益显著，关于系统频率特性的研究涌现并被应用于保障系统安全稳定运行。首先回顾了近年来国内外电力系统频率事故的发展过程并结合事故过程中频率特性分析事故原因，结合现代电力系统的特点从多角度分析了高比例电力电子接口装置接入对电力系统频率特性的影响，然后以单机模型为例分析了机组参数对电力系统频率动态过程的多重交互影响，并总结了系统惯量估计、发电机组调频性能监测和两者共同作用对系统频率动态行为影响监测的相关研究及应用情况。最后提出了在未来系统频率特性领域值得探索研究的问题和方向。
关键词：频率特性;频率调节;电力电子接口装置;惯量估计;调频性能监测
引言
近年来，随着社会经济的不断发展进步，人们的生活水平以及生活质量都得到了显著的改善，相对应地，人们对于电力的供应有了更高地要求，电力企业所面临的市场竞争也变得越来越激烈。现阶段，我国已经全面进入大数据时代，在这种形式背景下，电力企业要想能够在激烈市场竞争作用下占据有利位置，保证企业实际经营所获得地经济效益，就应该将电力营销工作真正落实到实处。对于电力营销工作而言，电力营销管理是其中十分重要地工作内容，能够为电力营销工作提供良好地基础和保障，因此，相关企业和工作人员应该加强对电力营销管理工作质量地重视程度，并通过相关大数据时代所具有的实际特点，结合企业的实际情况，有效保障电力营销管理工作的科学性和合理性，进一步提高电力营销管理工作地实际质量，保证电力营销工作的实际工作效果，有效保障电力企业的实际经济效益，推动我国电力行业在大数据时代健康可持续地发展。
1电力系统事故中的频率问题
1.1负面影响
增加了系统不平衡功率冲击。新能源发电主要依靠风能、太阳能等清洁的一次能源进行发电，所以新能源发电具有间歇性、随机性、不可预测性以及波动性的固有特点，而新能源出力的快速波动性加剧了电网瞬时功率的不平衡。同时由于风电机组对频率波动的敏感性而出现易脱网的问题，大规模风电脱网情况下给系统带来了更大的功率缺额，造成电网的频率骤降。新能源的特点导致系统功率扰动增加，给系统频率控制以及频率稳定带来了严峻的挑战。此外，我国交直流混联的运行格局中存在大量大型受端电网，大容量的高压直流输电在向负荷中心输电时，若出现单回甚至多回直流闭锁事故，大功率缺额会使得系统频率下降。以华东电网为例，近年来发生多起直流闭锁事故，严重威胁了系统频率稳定。
1.2正面影响
电力电子装置的高可控性使得其具有“潜在”频率调节能力。为解决高比例新能源系统接入带来的频率问题，相关研究通过在新能源发电控制中增加对新能源发电输出的有功功率附加控制，从而模拟出同步发电机的频率响应特性，来提升系统的频率支撑能力。
2发电机组参与频率响应的特性监测
2.1新能源高渗透电力系统的时域仿真分析
本节对简化模型进行分析，展示频率变化的趋势与关键因素。具体的数值结论与参数取值有关，实际电网中的频率特性仍应以详细模型的电力系统时域仿真为准。使用MATLAB对三种场景下的新能源高渗透电力系统进行数字仿真和分析，并与前面的分析结论比较。场景1不考虑新能源调频，记为系统S1。选择典型火电发电系统的参数如下5%,6.0,0.333,12,1%RTaMsDs?????场景2考虑新能源以功率闭环方式调频，且调频容量充足，记为系统S2。选取新能源调频增益A=5.0，其余系统参数同系统S1。场景3考虑新能源以参考频率闭环方式调频，且调频容量充足，记为系统S3。选取A=5.0，其余系统参数同系统S1。
2.2基于改进AFSA的ES控制策略
改进AFSA会将ES的三相电压矢量作为六维度的寻优解，运行过程中AFSA模块首先会在解的可行域内随机选取6个数值作为人工鱼的初始状态，当风力发电功率波动引起系统频率变化和电压不平衡时，ES控制模块实时采集负载侧电压以及系统频率，与参考值比较生成状态误差矩阵，此时AFSA优化模块对偏差信息进行分析，并根据不同偏差程度分别对三相电压矢量偏差和频率偏差进行动态加权控制，计算相应的适应度值函数后利用自适应视野步长加快算法的收敛速度，更新人工鱼状态完成首次循环；再根据判断条件判断是否进入下次循环，最终完成全局寻优，得到最佳人工鱼对应的{UESA，UESB，UESC，θESA，θESB，θESC}，此时AFSA优化模块将最优结果反馈到PWM发生器，通过调节ES的电压相位控制流向负载的功率，缓冲供电侧和负载之间的功率不平衡，实现CL电压稳定和系统频率控制，消除对可再生能源发电的不利影响。
2.3频率调节手段对系统动态行为影响监测
估计现代电力系统的总惯量并监测机组的调频性能有助于掌握电力系统的频率支撑能力，并规范机组的行为。但对系统而言最为直观的体现是扰动下频率动态行为，通过对系统频率最大动态RoCoF、最大动态频率偏差、到达最大频率偏差的时间以及稳态频率偏差等指标进行评估来反应频率调节手段的性能及其相关性。分析和研究表明，不同的频率调节手段对不同指标的影响程度不一样，通过对相关参数进行调节可以对频率动态行为进行控制。量化频率调节相关参数如惯量常数、调速器死区、调差系数等与频率动态特性之间的关系，探究不同调节手段对频率行为影响的机理是未来值得关注和研究的方向。
2.4ＡＧＣ模式
这是由于区域控制误差来源于频率偏差和联络线功率偏差两个部分，并且ＡＧＣ过程的延时也带来的一定的相位偏移。这类反相现象不属于普遍规律，但不利于系统的有功功率和频率控制，有关如何处理这一类问题还有待后续进一步研究。时域仿真的结果进一步验证了上节特征值分析的结论。ＰＦＲ模式和ＡＧＣ模式不稳定引起的振荡都属于频率振荡，与功角振荡有着明显的区别，表现为系统频率整体的同相振荡。而ＰＦＲ模式和ＡＧＣ模式引起的振荡之间又存在以下区别。１）在振荡频率上，ＡＧＣ过程调节速度更慢，导致ＡＧＣ模式的振荡频率更低。２）从联络线功率的角度，ＰＦＲ模式下联络线功率振荡较小，而ＡＧＣ模式下联络线功率振荡更加显著。３）两种频率振荡模式更本质的区别还是反映在ＰＦＲ和ＡＧＣ的动作幅度上。ＰＦＲ模式下，ＰＦＲ的功率指令显著大于ＡＧＣ，而ＡＧＣ模式下情况正好相反。这些特点有助于辨别频率振荡的具体类型。
结语
频率稳定是电力系统安全稳定运行的重要前提，随着电力系统的发展，系统频率特性复杂且多变。国内外多起事故中频率问题显著，文中以两起典型事故为例对电力系统存在的频率问题进行了简要分析。同时，以电力电子接口装置的比例增大这一现代电力系统的重要特征为代表说明了电力系统发展对频率特性的多重影响。然后以单机模型为例展示了频率动态变化的过程以及机组频率调节相关参数对频率特性的影响情况。为了更好掌握系统频率变化情况，需要对调频资源的性能进行监控，文中介绍了惯量监测的相关方法、机组频率调节的性能监测过程以及机频率动态特性的监测手段。
参考文献
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