[發明專利]基于粒子群優化算法的電力系統等效慣量評估方法

有效

• 申請號: 201910180354.1
• 申請日: 2019-03-11
• 公開（公告）號: CN109921472B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 李東東;張佳樂;趙耀;劉振宇;高曉城;楊帆;林順富
• 申請（專利權）人: 上海電力學院
• 主分類號: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 徐穎

本發明涉及一種基于粒子群優化算法的電力系統等效慣量評估方法，在系統不同程度的擾動基礎上，忽略負荷的頻率特性，以發電機搖擺方程構造目標函數，利用粒子群優化算法求解出各臺發電機的慣性時間常數，進而計算出整個電力系統的等效慣性時間常數，提升對整個系統等效慣量評估的精確程度。此方法能消除擾動下頻率變化率不一致對系統等效慣量評估的影響且較為準確的計算出系統等效慣性時間常數值，計算速度快，復雜程度低，具有良好的實用價值。

技術領域

本發明涉及一種電力系統在線監測與控制技術，特別涉及一種基于粒子群優化算法的電力系統等效慣量評估方法。

背景技術

近年來，面對能源危機、金融危機以及人類對氣候危機越來越清晰地認識，全球范圍內新能源出現超常規發展的態勢。各國對新能源的投資大幅度增長，新能源產能也急劇擴大。

可再生能源發電是新能源發展的核心，風電是在技術和成本上最具競爭力的新能源形式。盡管短期內新能源還無法替代傳統化石能源，但世界范圍內資源的供需緊張以及全球為應對氣候變化而對溫室氣體排放所做的限制為新能源發展鋪就了寬廣的道路。新能源技術的發展和市場的擴大超乎想象，許多可再生能源資源將逐漸變成商業項目。可以預見，不同能源形式的逐漸替代將改變世界經濟和政治版圖以及人類的生存和生活方式。

與此同時，新能源技術發展的弊端也日益凸顯。在電力系統中，發出和消耗的有功功率時常呈現不平衡狀態，導致系統頻率不斷變化。頻率維持在特定的范圍內，系統才能安全穩定運行，如果頻率偏離了正常值可能會導致系統頻率失穩，甚至進一步造成頻率崩潰現象。隨著大規模新能源并入大電網，系統的抗擾動能力逐漸下降，頻率穩定性逐漸減弱。緣由之一是電力電子器件解耦了系統發電側和電網側，因此發電側的慣量無法傳遞到電網中。而存在于同步發電機和渦輪機旋轉機構中的慣量是電力系統穩定運行的重要參數。研究發現，慣量越低的系統受擾動影響越大,頻率跌落越快，電網穩定性更差，因此對整個系統的慣量進行評估是很有必要的。

發明內容

本發明是針對現在慣量評估方法忽略了慣量評估的位置對慣量評估精確程度的影響，導致評估精確較低的問題，提出了一種基于粒子群優化算法的電力系統等效慣量評估方法，先以發電機搖擺方程構造目標函數，利用粒子群優化算法求解出各臺發電機的慣性時間常數，進而計算出整個電力系統的等效慣性時間常數，提升對整個系統等效慣量評估的精確程度。

本發明的技術方案為：一種基于粒子群優化算法的電力系統等效慣量評估方法，具體包括如下步驟：

1)利用發電機搖擺方程構造一個和各臺發電機慣性時間常數有關的目標函數F為：

其中，H_i為第i臺發電機的慣性時間常數；S_i是第i臺發電機的額定容量；f_i是第i臺發電機出口處頻率；f_n是電力系統的額定頻率；ΔP為整個系統的有功功率缺額；G屬于發電機集合；

各臺發電機的慣性時間常數約束條件為H_i∈[3,6]，i∈G；

2)利用粒子群算法求解出目標函數的全局最優解，得到的全局最優解為各臺發電機的慣性時間常數H_i的集合：

粒子群算法中設定：

根據電力系統中存在的發電機臺數設置種群中所有粒子維度，即電力系統共有D臺發電機，就設定所有粒子維度為D；

粒子第n維的位置代表第n臺發電機的慣性時間常數值，受步驟1)約束條件約束；