[發明專利]一種電力系統頻率穩定性的評估方法

有效

• 申請號: 202110913956.0
• 申請日: 2021-08-10
• 公開（公告）號: CN113688511B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發明（設計）人: 蔡暉;許偲軒;彭竹弈;徐政;喻哲揚;郭瀚臨;趙菲菲;韓杏寧;張文嘉
• 申請（專利權）人: 國網江蘇省電力有限公司經濟技術研究院;國網江蘇省電力有限公司;國家電網有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;H02J3/00;G06F113/04;G06F119/16
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 王琛

本發明公開了一種電力系統頻率穩定性的評估方法，其通過讀取電力系統仿真文件數據，將各臺發電機調速器和原動機模型參數根據擾動下頻率?機械功率響應特性轉換為相似動態性能的等效模型，利用最小二乘法確定等效模型的參數；進而根據等效后各臺發電機等效模型參數將發電機進行分組，一組發電機共用相同的等效模型，降低系統中發電機數量；最后根據等效后各組發電機等效模型參數建立平均系統頻率模型，獲得擾動后系統頻率偏差解析公式，根據解析公式確定系統最大偏差頻率及最大頻率變化率，對系統的頻率穩定性進行判斷。本發明在保證結論正確性的同時降低了網絡方程模型階數，同時根據參數分組結果可以明確判斷發電機提升系統頻率穩定性的能力。

技術領域

本發明屬于電力系統輸配電技術領域，具體涉及一種電力系統頻率穩定性的評估方法。

背景技術

為解決化石能源導致的碳排放問題，各國政府相繼出臺了一系列新能源發展優惠政策，希望加快非化石能源的采集與利用，以期盡快達到碳中和的發展目標。太陽能及風能作為典型的可再生能源，由于其技術成熟度及工業經濟性，目前在電力系統中得到大量的應用，并且發電比重在電網迅速上漲。由于太陽能及風能往往通過電力電子裝置接入電網，其運行特性與傳統發電機組如火力發電機、水力發電機存在較大區別；在頻率穩定方面，由于不存在機械轉動部件，其無法起到傳統機組為電網提供慣性支撐的作用，惡化系統頻率穩定特性。隨著新能源機組在電力系統中的大量應用，傳統機組在電網中占主導地位的狀況將發生改變，電力系統頻率穩定問題逐漸凸顯。

對系統頻率穩定性分析，需要對系統在遭受擾動后頻率的變化進行預測及分析，考慮到電力系統本質上是高階動力系統，其動態過程非常復雜，難以獲得系統頻率的解析表達式。目前對電力系統頻率穩定的分析可分為兩類：一類是對網絡方程中一些時間常數較低的狀態變量進行忽略，同時做出一些降低方程復雜程度的假設，實現網絡方程的降階處理，最后求解簡化的網絡方程，得到系統頻率的解析表達式，從而得以分析擾動后頻率的動態變化；另一類是在電力系統中長期仿真軟件中，搭建整個電力系統仿真數據，對不同擾動下系統響應進行仿真分析，通過仿真結果判斷系統的頻率穩定性。

但是，為評估電力系統頻率穩定性，目前的方法均有其局限性，采用簡化網絡方程獲取電力系統頻率響應解析表達式的方法往往會出現網絡方程簡化過多，一些為了簡化求解方程的假設不合理，最終解析解與實際仿真結果相差較大，無法保證解析結果的正確性的問題。而在仿真軟件中，搭建電力系統數據，對整個系統進行仿真分析，判斷系統頻率穩定性的方法，則會面臨缺少系統的頻率響應公式，對不同擾動不同運行工況需要做多次仿真分析，雖然準確性好，但是時間成本較高，且無法通過仿真結果直觀的判斷系統中各個機組在擾動中提升系統頻率穩定性的能力。

發明內容

鑒于上述，本發明提供了一種電力系統頻率穩定性的評估方法，該方法依據電力系統仿真數據獲得響應特性相近的典型模型參數，在保證結論正確性的同時降低了網絡方程模型階數，同時根據參數分組結果可以明確判斷發電機組提升系統頻率穩定性的能力。

一種電力系統頻率穩定性的評估方法，所述電力系統中由多臺發電機通過輸電線路為負荷供電，所述評估方法包括如下步驟：

(1)采用電力仿真系統，從該系統中獲取發電機調速器模型；

(2)根據發電機調速器模型得到各發電機在擾動下的頻率-機械功率響應特性；

(3)將發電機調速器模型轉化為具有相似響應特性的發電機等效模型；

(4)根據發電機等效模型對各發電機進行分組；

(5)根據分組結果構建平均系統頻率模型；

(6)根據平均系統頻率模型計算確定施加擾動后系統的最大頻率變化率及最大偏差頻率；

(7)根據所述最大頻率變化率和最大偏差頻率，判斷系統頻率穩定性。

進一步地，所述步驟(3)中發電機等效模型的表達式如下：