大功率缺失下电力系统最低频率计算方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了大功率缺失下电力系统最低频率计算方法及装置，该方法包括构建步骤、一次简化步骤、二次简化步骤、解析步骤，结合频率控制体系中一次调频的相关内容分析频率响应的物理过程，定性分析扰动后的频率变化趋势，构建多机系统频率响应等效模型，使用频率反馈解环以及机组频率响应特性拟合两种模型简化方法对复杂的多机系统进行简化，使用解析法推导最低频率及其对应时间的时域表达式，简单实用地计算电力系统最低频率，进而通过定量分析实现与继电保护更好的配合，提高频率响应的执行速度，改变频率波动暂态过程，从而避免低频减载等事故的发生，实现更好地保证系统频率稳定、维持电力系统的稳定运行。

Calculation Method and Device of Lowest Frequency in Power System with High Power Loss

The invention discloses a method and device for calculating the lowest frequency of power system in the absence of high power. The method includes construction steps, first simplification steps, second simplification steps and analytical steps. The physical process of frequency response is analyzed in combination with the relevant contents of primary frequency modulation in frequency control system, and the trend of frequency change after disturbance is qualitatively analyzed, and an equivalent frequency response model of multi-machine system is constructed. Two simplification methods are used to simplify the complex multi-machine system: frequency feedback loop decoupling and frequency response characteristic fitting. The time domain expression of the lowest frequency and its corresponding time is deduced by analytic method. The lowest frequency of power system can be calculated simply and practically. Furthermore, better coordination with relay protection can be achieved by quantitative analysis, and the execution speed of frequency response can be improved. Variable frequency fluctuation transient process can avoid the occurrence of accidents such as low frequency load shedding, so as to better ensure the frequency stability of the system and maintain the stable operation of the power system.

【技术实现步骤摘要】
大功率缺失下电力系统最低频率计算方法及装置
本专利技术涉及电力系统的
，尤其涉及大功率缺失下电力系统最低频率计算方法及装置。
技术介绍
随风电、光伏等新能源并网量逐渐增大，电力系统抗扰动性逐渐降低；加之特高压交直流混联电网发展成型导致大功率缺失故障概率增加，电力系统频率稳定问题日益严重。大功率缺失下最受关注的是频率波动的最低点，因其决定低频减载的启动与否。由于扰动后频率快速下降时间短暂，在此期间若能提高频率响应的执行速度，将能极大地改变频率波动暂态过程，从而避免低频减载等事故的发生，实现更好地保证系统频率稳定、维护系统运行安全的目的。专利CN108090615A公开了基于交叉熵集成学习的电力系统故障后最低频率预测方法，该方法通过仿真设置不同类型的暂态故障；根据数据样本进行算法离线训练；通过多个基学习器的交叉熵计算得到集成学习模型进行在线故障后频率预测。虽然该方法也能够预测电力系统故障后最低频率，但是机器学习要想达到足够精度需要耗费巨量的计算资源，所需要的成本较高。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供大功率缺失下电力系统最低频率计算方法及装置，旨在解决电力本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大功率缺失下电力系统最低频率计算方法，其特征在于，包括：构建步骤，构建多机系统的频率响应等效模型；一次简化步骤，使用反馈解环及其线性方法对频率响应等效模型进行解环，将多机系统反馈控制转变为前馈控制，并计算多机系统的等效惯性与初始频率下降速率；二次简化步骤，计算调速器模型的开环增益与响应时间，将多机系统中各类型机组调速器近似等效为一阶惯性环节，再次对频率响应等效模型进行简化；解析步骤，结合多机系统的等效惯性与初始频率下降速率，利用发电侧与负荷侧的有功平衡，使用解析法得到频率响应等效模型的频率响应动态过程表达式，近似获得暂态频率最低点作为大功率缺失下电力系统最低频率。

【技术特征摘要】
1.一种大功率缺失下电力系统最低频率计算方法，其特征在于，包括：构建步骤，构建多机系统的频率响应等效模型；一次简化步骤，使用反馈解环及其线性方法对频率响应等效模型进行解环，将多机系统反馈控制转变为前馈控制，并计算多机系统的等效惯性与初始频率下降速率；二次简化步骤，计算调速器模型的开环增益与响应时间，将多机系统中各类型机组调速器近似等效为一阶惯性环节，再次对频率响应等效模型进行简化；解析步骤，结合多机系统的等效惯性与初始频率下降速率，利用发电侧与负荷侧的有功平衡，使用解析法得到频率响应等效模型的频率响应动态过程表达式，近似获得暂态频率最低点作为大功率缺失下电力系统最低频率。2.根据权利要求1所述的大功率缺失下电力系统最低频率计算方法，其特征在于，所述一次简化步骤，具体为：在反馈处解环并以模拟频差作为多机系统各类机组调速器的输入端，多机系统的反馈部分转化为相同频差输入下各类机组通过调速器响应获得功率的简单线性叠加，多机系统频率值保持一致，且解环后各类机组调速器输入的频差也一致；多机系统的净惯性常数Hnet为：其中，Stotal-VA为电力系统中的总额定复功率，m为接入到电力系统的发电机总数，Sn-VA为第n台发电机的额定复功率，Hn为第n台发电机的惯性常数，1≤n≤m，n、m为正整数；以多机系统的净惯性常数Hnet作为多机系统的等效惯性；当功率缺额一定时，令负载端频率变化量为ΔPL，得到扰动后多机系统频率ω的变化量Δω与时间t的关系表达为：则Δω(t)≈-mΔω·t；以作为多机系统的初始频率下降速率。3.根据权利要求2所述的大功率缺失下电力系统最低频率计算方法，其特征在于，所述二次简化步骤中，再次对频率响应等效模型进行简化后，调速器响应满足：其中，ΔPGi(s)为第i个发电机调速器的输出功率，s为复数，Ki为第i个发电机调速器的开环增益，Ti为第i个发电机调速器的响应时间，1≤i≤m，i为正整数。4.根据权利要求3所述的大功率缺失下电力系统最低频率计算方法，其特征在于，所述解析步骤中，通过拉普拉斯逆变换得到频率响应等效模型的频率响应动态过程表达式为：因功率平衡时满足：其中，负载端频率变化量ΔPL为功率扰动；频率最低点时间tmin满足：则Δωmax≈-mΔω·tmin；根据Δωmax计算得到大功率缺失下电力系统最低频率。5.根据权利要求1-4任一项所述的大功率缺失下电力系统最低频率计算方法，其特征在于，所述二次简化步骤中，使用最小二乘法计算调速器模型的开环增益与响应时间。...

【专利技术属性】
技术研发人员：饶宇飞，刘阳，高昆，李晓萌，王建波，高泽，赵华，王骅，田春笋，刘娆，刘柳，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司电力科学研究院，大连理工大学，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41