[發明專利]一種考慮調速器一般型死區的頻率響應解析計算方法

有效

• 申請號: 202111560721.4
• 申請日: 2021-12-20
• 公開（公告）號: CN114221396B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 王程;楊牧青;畢天姝;胥國毅
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H02J3/48
• 分類號: H02J3/48;H02J3/40;G06F17/15
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

本發明公開了屬于電力系統調頻領域的一種考慮調速器一般型死區的頻率響應解析計算方法。該方法包括：已知全網同步機的所有調頻參數包括死區、慣量、調差系數、再熱時間常數等；根據同步機的裝機容量進行對調頻參數進行等效聚合得到單機等值模型；在單機等值模型的基礎上，考慮調速器一般型死區的影響，通過分段線性化的方法得到慣性中心頻率的分段傳遞函數，對慣性中心頻率的傳遞函數進行拉普拉斯反變換得到全網慣性中心的頻率響應分段時域解析模型。本發明能夠在考慮調速器強化型死區的前提下，更準確的解析計算全網慣性中心的頻率響應，同時使得其計算效果進一步貼近真實電網，從而更好地為電網制定日前調度計劃服務。

技術領域

本發明屬于電力系統調頻領域，特別涉及一種考慮調速器一般型死區的頻率響應解析計算方法。

背景技術

隨著化石能源的逐漸開采，對能源的需求逐漸增加，人類與大自然的關系也日益緊張。在此背景下，構建以新能源為主體的新型電力系統，考慮新能源并網及其相關技術已成為未來電力技術發展的重要方向。

我國的新能源占比逐年增加，但由于新能源本身的波動性以及弱慣量的特性，導致在區域電網發生負荷擾動之后，新能源對系統頻率的支撐效果不佳，因此同步機依然承擔主要的調頻作用。

雖然目前同步機系統的頻率響應的研究已經比較深入，但是目前主流的頻率響應計算方法無法考慮調速器一般型死區的影響，針對調速器非線性環節的建模還有待完善，如何更好地為電網制定抗擾動能力強的日前調度計劃服務還有待研究。

發明內容

本發明的目的是提出一種考慮調速器一般型死區的頻率響應解析計算方法，其特征在于，所述頻率響應解析計算方法是在已知全網同步機的所有調頻參數包括死區、慣量、調差系數和再熱時間常數的情況下，根據同步機的裝機容量，對調頻參數進行等效聚合得到單機等值模型；在單機等值模型的基礎上，考慮調速器一般型死區的影響，通過分段線性化的方法得到慣性中心頻率的分段傳遞函數，對慣性中心頻率的傳遞函數進行拉普拉斯反變換得到全網慣性中心的頻率響應分段時域解析模型；具體包括以下步驟：

步驟1，首先通過PMU裝置量測計算全網同步機所有參數，包括同步機調速器死區、慣量水平、調差系數、再熱時間常數、高壓渦輪功率分數、阻尼系數及機械增益系數；

步驟2：根據同步機的裝機容量和系統總容量整定機械增益系數，利用整定后的同步機的機械增益系數整定慣量、調差系數、再熱時間常數、高壓渦輪功率分數，最后對調頻參數進行聚合得到單機等值模型；

步驟3：根據單機等值模型把結構圖進行化簡，考慮調速器一般型死區的影響，得到慣性中心頻率的分段傳遞函數；

步驟4：對調速器介入之后的第二段傳遞函數利用反拉普拉斯變換，得到全網慣性中心的頻率響應分段時域解析模型。

所述同步機調速器的關鍵環節為判斷越過死區時刻環節，傳遞函數進行拉普拉斯反變換環節和頻率響應時域解析模型推導環節。

所述調速器死區、調差系數、高壓渦輪功率分數、再熱時間常數、慣量、機械增益系數、不平衡功率和阻尼比為頻率響應解析計算的關鍵參數。

所述步驟2的同步機的裝機容量和系統總容量整定機械增益系數，整定后各

同步機的機械增益系數由下式計算：

其中S_g、K_m、n為各同步機的裝機容量、機械增益系數、同步機的數量。

所述步驟2的根據整定后的同步機的機械增益系數整定慣量、調差系數、再熱時間常數、高壓渦輪功率分數，最后對調頻參數進行聚合得到單機等值模型，單機等值模型的等效調頻參數由下式計算：