[發明專利]一種基于解析形式的電網頻率動態時空演變的分析方法

有效

• 申請號: 201810235969.5
• 申請日: 2018-03-21
• 公開（公告）號: CN108599143B
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發明（設計）人: 馬寧寧;王德林;魏蒙希;高原
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 何凡

本發明公開了一種基于解析形式的電網頻率動態時空演變的分析方法，包括以下步驟：S1、對電網頻率相關元件的數學模型進行簡化；S2、基于鏈式系統結構和簡化后的元件數學模型，建立電網頻率動態時空演變的數學模型，驗證電網頻率具有動態時空分布特性且以波的形式在電網中傳播；S3、對電網頻率動態時空演變的數學模型求解，分析電網頻率動態時空分布特性。本發明為有關頻率動態特性的研究提供了新的方法，根據鏈式系統，建立表征電網頻率動態時空特性的數學模型，以解析的形式從系統整體的角度說明頻率動態在電網中的行為特性，證明了電網頻率動態以波的形式在電網中傳播，其所描述的頻率動態行為有助于分析大規模電網中頻率動態時空分布特性的機理。

技術領域

本發明屬于電力系統頻率穩定技術領域，具體涉及一種基于解析形式的電網頻率動態時空演變的分析方法。

背景技術

頻率響應是電網中源-荷之間平衡狀況的宏觀體現。當電力系統正常運行時，電網中任何位置的頻率都保持恒定且一直。為了保持電網頻率的恒定，大電機發成的能量與負荷消耗的能量必須保持平衡。當電網收到各種擾動干擾時，源泉-荷之間功率失去平衡，由于發電機的“下垂”特性，同步發電機會響系統中功率的不平衡，使同步發電機的轉子具有加速或加速的過程，從而引起電網頻率發生動態變化，頻率的動態特性對網絡中各控制系統及保護裝置具有直接性影響，如果系統保護和機組保護配合出現問題，則容易誘發電網連鎖故障的發生，甚至使電網解列為多個孤立系統，進一步導致電網頻率的大幅下降，增加電網發生崩潰事故的幾率。

隨著各個系統之間的互聯，現代電網變成了一個空間跨度大、網架結構復雜的大規模系統。當電力系統遭受擾動干擾時，擾動對大規模電網的波及范圍更廣、危害程度更大，而且電網中不同節點(如發電機幾點、負荷節點等)接入的電力設備的不同，電網中不同位置的頻率變化具有一定的差異，從而使得配置與頻率相關的控制系統更加復雜。如傳統的低頻減載裝置是按照全網頻率同一性進行配置，但發生大擾動后電網中不同位置頻率變化的幅值和時間都具有不一致性，因此采用傳統的整定方案進行配置可能會造成低頻減載的過切合欠切，即按全網頻率同一配置的低頻減載方案可能達不到電網頻率安全性的要求。大規模電網的安全運行與可靠運行面臨著很多新的挑戰，因此需要進一步研究電力系統頻率動態的分析模型來應對大規模電網互聯帶來的新的問題。

現在有關頻率動態特性的研究，大多數只是從仿真的角度定性地研究相關參數對系統頻率的影響，而沒有從系統整體的角度說明頻率動態在電網中的行為特征，也沒有定量的分析各元件參數及控制系統參數對頻率動態時空分布特性的影響。現有的分析模型中，單機模型不能有效的分析電網頻率的時空分布特性，而時域仿真模型不能詳盡的解釋電網頻率動態變化的內部機理。

發明內容

針對現有技術中的上述不足，本發明提供的基于解析形式的電網頻率動態時空演變的分析方法解決了現有的分析模型中，單機模型不能有效的分析電網頻率的時空分布特性，而時域仿真模型不能詳盡的解釋電網頻率動態變化的內部機理的問題。

為了達到上述發明目的，本發明采用的技術方案為：基于解析形式的電網頻率動態時空演變的分析方法，包括以下步驟：

S1、對影響電網頻率時空分布的元件的數學模型進行簡化；

S2、基于鏈式系統結構和簡化后的元件數學模型，建立電網頻率動態時空演變的數學模型，驗證電網頻率具有動態時空分布特性且以波的形式在電網中傳播；

S3、對電網頻率動態時空演變的數學模型求解，分析電網頻率動態時空分布特性。

本發明的有益效果為：本發明為有關頻率動態特性的研究提供了新的方法，立足于波動學理論，根據鏈式系統，建立表征電網頻率動態時空特性的數學模型，提出“頻率波”的概念，可以從系統整體的角度說明頻率動態在電網中的行為特性，證明了電網頻率動態以波的形式在電網中傳播，其所描述的頻率動態行為有助于分析大規模電網中頻率動態時空分布特性的機理。