大扰动下电力系统频率安全概率指标初探

李卫东; 王祥旭; 于瀚林; 葛延峰

doi:10.7500/AEPS20240716003

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大扰动下电力系统频率安全概率指标初探

特约专稿 | 更新时间：2025-06-16

- 大扰动下电力系统频率安全概率指标初探
- Preliminary Study on Probabilistic Indicators for Frequency Security of Power Systems Under Large Disturbances
- 电力系统自动化 2025年49卷第10期页码：12-19
- 作者机构：
  
  1.大连理工大学电气工程学院，辽宁省大连市 116024
  2.国网辽宁省电力有限公司营口供电公司，辽宁省营口市 115002
- 作者简介：
  
  李卫东(1964—)，男，通信作者，教授，博士生导师，东北电力大学电气工程学院1985级校友，主要研究方向：新型电力系统频率安全分析与运行控制。E-mail：wdli@dlut.edu.cn
  王祥旭(1997—)，男，博士研究生，主要研究方向：电力系统频率响应建模与分析。E-mail：wangxiangxu@mail.dlut.edu.cn
  于瀚林(2000—)，男，博士研究生，主要研究方向：电力系统频率响应建模与分析。E-mail：yhlyhlyhl@mail.dlut.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(U22A20223);已申请国家发明专利（申请号：CN202410494338.0）
- DOI：10.7500/AEPS20240716003
  中图分类号：
- 收稿：2024-07-16，
  
  修回：2024-12-05，
  
  网络出版：2025-01-24，
  
  纸质出版：2025-05-25
- 稿件说明：
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李卫东,王祥旭,于瀚林等.大扰动下电力系统频率安全概率指标初探[J].电力系统自动化,2025,49(10):12-19.

LI Weidong,WANG Xiangxu,YU Hanlin,et al.Preliminary Study on Probabilistic Indicators for Frequency Security of Power Systems Under Large Disturbances[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(10):12-19.
李卫东,王祥旭,于瀚林等.大扰动下电力系统频率安全概率指标初探[J].电力系统自动化,2025,49(10):12-19. DOI： 10.7500/AEPS20240716003.

LI Weidong,WANG Xiangxu,YU Hanlin,et al.Preliminary Study on Probabilistic Indicators for Frequency Security of Power Systems Under Large Disturbances[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(10):12-19. DOI： 10.7500/AEPS20240716003.

摘要

系统运行影响因素不确定性的不断增强，导致现有的电力系统频率安全确定性指标已不能全面而准确地表征频率安全程度。为此，以频率最低点为研究对象提出了新的概率指标。通过对系统受扰后频率动态变化的初始条件，包括扰动所引起的有功功率缺额、扰动初始频差与系统频率响应能力等的概率分布特性及其对频率动态特性影响的分析，揭示了频率动态过程的概率分布形态。基于分析结果，遵循频率安全指标设计原则，依据低频减载损失和受扰后频率与低频减载阈值的距离，设计了两种频率安全概率指标，并给出了其计算方法及流程。仿真结果验证了所做的频率动态过程概率特性剖析的正确性，所设计的指标可以较为全面而准确地表征系统频率安全水平。

Abstract

The increasing uncertainty in various influencing factors of system operation has led to the inability of existing frequency security deterministic indicators to comprehensively and accurately represent the frequency security level. Therefore

new probabilistic indicators are proposed with the frequency nadir as the research object. By analyzing the initial conditions of frequency dynamics variation after system is disturbed

including the probabilistic distribution characteristics of the active power deficit caused by disturbances

the initial frequency deviation prior to disturbances and system frequency response capability

as well as their impact on frequency dynamic characteristics

the probability distribution patterns of frequency dynamics process are revealed. Based on analysis results and following design principles of frequency security indicators

two probabilistic indicators for the frequency security are designed according to the losses from under-frequency load shedding and the distance between the disturbed frequency and the under-frequency load shedding threshold

and their calculation method and process are provided. Simulation results validate the correctness of the probabilistic characteristic analysis of frequency dynamics process

and the designed indicators can comprehensively and accurately represent the system frequency security level.

关键词

Keywords

references

国家市场监督管理总局，国家标准化管理委员会 . 电力系统安全稳定导则： GB 38755—2019 ［S］. 北京：中国标准出版社， 2019 .

State Administration of Market Supervision and Administration of the People’s Republic of China ， Standardization Administration of the People’s Republic of China . Code on security and stability for power system ： GB 38755—2019 ［S］. Beijing ： Standards Press of China ， 2019 .

KUNDUR P ， BALU N J ， LAUBY M G . Power system stability and control ［M］. New York， USA ： McGraw-Hill ， 1994 .

杨莳百，丁明 . 大型电力系统可靠性技术（一）［J］. 电力系统自动化， 1993 ， 17 （ 10 ）： 53 - 57 .

YANG Shibai ， DING Ming . Large-scale power system reliability technology： Part Ⅰ ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 1993 ， 17 （ 10 ）： 53 - 57 .

张子扬，张宁，杜尔顺，等 . 双高电力系统频率安全问题评述及其应对措施［J］. 中国电机工程学报， 2022 ， 42 （ 1 ）： 1 - 25 .

ZHANG Ziyang ， ZHANG Ning ， DU Ershun ， et al . Review and countermeasures on frequency security issues of power systems with high shares of renewables and power electronics ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2022 ， 42 （ 1 ）： 1 - 25 .

徐政 . 新型电力系统背景下电网强度的合理定义及其计算方法［J］. 高电压技术， 2022 ， 48 （ 10 ）： 3805 - 3819 .

XU Zheng . Reasonable definition and calculation method of power grid strength under the background of new type power systems ［J］. High Voltage Engineering ， 2022 ， 48 （ 10 ）： 3805 - 3819 .

闵勇，陈磊，刘瑞阔，等 . 电力系统频率动态中惯量与惯量响应特性辨析［J］. 中国电机工程学报， 2023 ， 43 （ 3 ）： 855 - 868 .

MIN Yong ， CHEN Lei ， LIU Ruikuo ， et al . Analysis on characteristics of inertia and inertial response in power system frequency dynamics ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2023 ， 43 （ 3 ）： 855 - 868 .

韩泽雷，鞠平，秦川，等 . 面向新型电力系统的频率安全研究综述与展望［J］. 电力自动化设备， 2023 ， 43 （ 9 ）： 112 - 124 .

HAN Zelei ， JU Ping ， QIN Chuan ， et al . Review and prospect of research on frequency security of new power system ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2023 ， 43 （ 9 ）： 112 - 124 .

徐泰山，薛禹胜 . 暂态频率偏移可接受性的定量分析［J］. 电力系统自动化， 2002 ， 26 （ 19 ）： 7 - 10 .

XU Taishan ， XUE Yusheng . Quantitative assessments of transient frequency deviation acceptability ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2002 ， 26 （ 19 ）： 7 - 10 .

ANDERSON P M ， MIRHEYDAR M . A low-order system frequency response model ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 1990 ， 5 （ 3 ）： 720 - 729 .

吴文传，许书伟，杨越，等 . 风险量化的高比例新能源电力系统概率调度［J］. 电力系统自动化， 2023 ， 47 （ 15 ）： 3 - 11 .

WU Wenchuan ， XU Shuwei ， YANG Yue ， et al . Risk-quantified probabilistic dispatch for power system with high proportion of renewable energy ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 15 ）： 3 - 11 .

BU S Q ， WEN J X ， LI F X . A generic framework for analytical probabilistic assessment of frequency stability in modern power system operational planning ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2019 ， 34 （ 5 ）： 3973 - 3976 .

郭永基 . 电力系统可靠性分析［M］. 北京：清华大学出版社， 2003 .

GUO Yongji . Power system reliability analysis ［M］. Beijing ： Tsinghua University Press ， 2003 .

JALEELI N ， VANSLYCK L S ， EWART D N ， et al . Understanding automatic generation control ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 1992 ， 7 （ 3 ）： 1106 - 1122 .

LIU L ， LI W D ， SHEN J K ， et al . Probabilistic assessment of β for thermal unit using point estimate method adopted to a low-order primary frequency response model ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2018 ， 34 （ 3 ）： 1931 - 1941 .

李腾辉，李卫东，申家锴，等 . 双馈风电机组利用转子动能进行一次调频能力动态估计［J］. 电力系统自动化， 2024 ， 48 （ 10 ）： 109 - 117 .

LI Tenghui ， LI Weidong ， SHEN Jiakai ， et al . Dynamic estimation of primary frequency regulation capability of doubly-fed wind turbines using rotor kinetic energy ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2024 ， 48 （ 10 ）： 109 - 117 .

王冲，王秀丽，鞠平，等 . 电力系统随机分析方法研究综述［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 3 ）： 184 - 199 .

WANG Chong ， WANG Xiuli ， JU Ping ， et al . Review of research on power system stochastic analysis methods ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 3 ）： 184 - 199 .

Dynamic models for fossil fueled steam units in power system studies ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 1991 ， 6 （ 2 ）： 753 - 761 .

NERC . Frequency response initiative report ［R/OL］. ［ 2024-05-15 ］. https：//nerc.mghpcc.org/ https://nerc.mghpcc.org/ .

CHAN M L ， DUNLOP R D ， SCHWEPPE F . Dynamic equivalents for average system frequency behavior following major distribances ［J］. IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems ， 1972 ， 91 （ 4 ）： 1637 - 1642 .

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