[發明專利]一種多機電力系統的頻率強度參數測定方法

有效

• 申請號: 202010804311.9
• 申請日: 2020-08-12
• 公開（公告）號: CN112152197B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 辛煥海;高暉勝;張雯欣;李知藝;胡鵬飛
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/24;H02J3/48
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發明公開了一種多機電力系統的頻率強度參數測定方法。在包含發電機的多機電力系統中，得到發電機節點的壓縮拉普拉斯矩陣及等效擾動以及等效擾動與頻率之間的關系；進而處理獲得發電機節點下的若干頻率模態分量和發電機節點的近似頻率；選擇在擾動下節點的頻率軌跡作為關鍵軌跡，并確定關鍵軌跡所主導的頻率模態分量；針對關鍵軌跡所主導的頻率模態分量，將各發電機轉換為慣量?阻尼?積分結構得到近似關鍵軌跡，再分解歸一化，獲得有效模態慣量、有效模態阻尼及有效模態積分的三個參數，再處理獲得頻率強度參數。本發明得到精度較高的頻率強度參數，量化頻率強度分析，獲得準確的弱同步電網電力系統頻率強度參數。

技術領域

本發明涉及了一種電力系統參數獲得方法，尤其是涉及了一種多機電力系 統的頻率強度參數測定方法。

背景技術

近年來新能源接入電網的容量越來越大，電力系統的慣量降低、頻率特性 惡化。為實現弱同步電網電力系統的安全穩定，進一步提升新能源滲透率，需 要對電網的頻率穩定裕度或頻率強度進行量化評估。

目前在電力系統頻率強度表征方面，慣量是一個常用來衡量頻率變化率的 參數，電力系統總慣量與頻率變化率有明確的反比關系。常用的參數還有頻率 偏差因子，可反映電網一次調頻能力和功率缺額后的穩態頻率。此外，也有反 映頻率超調量(頻率最低點)的參數，如動態頻率響應系數。前述參數均基于 電網中各節點頻率一致的假設。事實上，電力系統各節點頻率存在空間分布差 異，而且當電網同步性能較差時，這種差異可能較大。

目前已有許多參數考慮了頻率的分布特性，例如有學者從慣量阻礙頻率變 化的固有屬性出發，定義了節點慣量量化慣量在電網中的分布。H₂、H_∞范數也 可用來量化多機系統的頻率特性。然而，目前少有文獻分析考慮頻率分布特性 的最低點問題，且基于一致頻率建立的最低點參數形式也較為復雜，不利于分 析。頻率最低點在工程中有重要的意義，其與電力系統的低頻減載等保護措施 密切相關。此外，由于慣量只能反映擾動后的初始頻率變化率，當系統阻尼較 大時，初始變化率和擾動后一段時間內(如幾百毫秒內)的平均頻率變化率可 能存在一定差異，而實際工程中更關心后者。因此，需要建立更完善的低慣性 電力系統頻率強度參數，量化考慮頻率分布的最低點與平均頻率變化率。

發明內容

為了評估弱同步電網的頻率強度，本發明提出了一種多機電力系統的頻率 強度參數測定方法，可通過形式非常簡單的參數量化分析弱同步電網中的頻率 最低點及平均變化率。

本發明的技術方案采用如下步驟：

1)在包含同步機、電力電子發電裝備等發電機的多機電力系統中，由多機 電力系統的拉普拉斯矩陣消去負荷節點和無源節點的恒功率節點的部分得到發 電機節點的壓縮拉普拉斯矩陣L_r及等效擾動Δu_E(s)；結合壓縮拉普拉斯矩陣L_r與發電機的頻率-有功傳遞函數矩陣G(s)，得到發電機節點的等效擾動Δu_E(s)與 頻率Δω(s)之間的關系；

多機電力系統中存在包含有發電機節點、負荷節點和無源節點，發電機節 點上接有同步機、電力電子發電裝備等發電機，負荷節點和無源節點構成了恒 功率節點，負荷節點是指接有用電設備的節點，無源節點是指沒有發電機和用 電設備的節點。

2)根據發電機節點的等效擾動與頻率之間的關系處理獲得發電機節點下的 若干頻率模態分量Δω_k(s)，進而獲得發電機節點的近似頻率

3)選擇多機電力系統在擾動下節點的頻率軌跡作為關鍵軌跡Δω_ck(s)，并確 定關鍵軌跡所主導的頻率模態分量；

進而以下根據關鍵軌跡進行頻率強度參數獲得。

4)通過迭代算法，針對關鍵軌跡所主導的第k個頻率模態分量，將各發電 機轉換為慣量-阻尼-積分結構，得到近似關鍵軌跡；