一种电力系统频率稳定性调节方法及系统技术方案

本发明专利技术提出了一种电力系统频率稳定性调节方法及系统。本发明专利技术基于电力系统的节点功率方程，采用模态分解的方式，确定电力系统的节点频率扰动的表达式，进而确定节点在非线性扰动下的频率变化率，根据节点在非线性扰动下的频率变化率计算电力系统的稳定性对每个节点扰动的敏感度，最优将对电力系统表现较大转动惯量的机组设置在对系统频率稳定性的敏感度大的节点，将对电力系统表现较小转动惯量的机组设置在对系统频率稳定性的敏感度小的节点。即通过该布置，在扰动的情况下，系统整体频率变化率相对降低，有利于在系统总体转动惯量相对确定的情况下提高系统稳定性。

A frequency stability regulation method and system for power system

【技术实现步骤摘要】
一种电力系统频率稳定性调节方法及系统
本专利技术涉及电力系统管理
，特别是涉及一种电力系统频率稳定性调节方法及系统。
技术介绍
高比例新能源并网运行将成为未来电源结构的重要特征，未来具有传统惯量的同步机组被对系统表现为低惯量的新能源机组取代比例越来越高，其呈现出的无惯量或弱惯量特征及控制方式将成为系统未来发展的趋势，而这将影响电网系统控制方式和稳定运行。高比例新能源电网频率稳定性的核心是能量的瞬时平衡。惯量，作为抑制系统频率波动的第一道防线，成为监测系统安全稳定运行的重要评价指标。分布式发电单元不具有传统发电机组的转动惯量和阻尼特征，随着新能源机组在系统中所占比例的不断提高，系统中有效转动惯量不断降低，无法为系统在小扰动情况下提供必要的电压和频率支撑，因此电力系统更容易受到功率波动和系统故障的影响。针对高比例新能源系统惯量不足和系统频率稳定性下降的问题，目前的研究主要集中在如何通过新能源的辅助控制提升系统惯量水平。国内外学者提出了虚拟同步发电机(virtualsynchronousgenerator，VSG)控制、直接功率本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电力系统频率稳定性调节方法，其特征在于，所述调节方法包括如下步骤：/n建立待调节的电力系统的节点功率方程；/n基于所述节点功率方程，采用模态分解的方式，确定所述电力系统的节点频率扰动的表达式；/n根据所述节点扰动的表达式，采用直线拟合的方式，确定每个节点在非线性扰动下的频率变化率；/n根据每个节点在非线性扰动下的频率变化率，计算电力系统的稳定性对每个节点扰动的敏感度；/n将对电力系统表现出较大的转动惯量机组设置在敏感度较大的节点，将对电力系统表现出较小的转动惯量机组设置在敏感度较小的节点。/n

【技术特征摘要】
1.一种电力系统频率稳定性调节方法，其特征在于，所述调节方法包括如下步骤：
建立待调节的电力系统的节点功率方程；
基于所述节点功率方程，采用模态分解的方式，确定所述电力系统的节点频率扰动的表达式；
根据所述节点扰动的表达式，采用直线拟合的方式，确定每个节点在非线性扰动下的频率变化率；
根据每个节点在非线性扰动下的频率变化率，计算电力系统的稳定性对每个节点扰动的敏感度；
将对电力系统表现出较大的转动惯量机组设置在敏感度较大的节点，将对电力系统表现出较小的转动惯量机组设置在敏感度较小的节点。


2.根据权利要求1所述的电力系统频率稳定性调节方法，其特征在于，所述建立待调节的电力系统的节点功率方程，具体包括：
建立待调解的电力系统的节点功率方程为：



其中，Pi为节点i输出的有功功率，J为电力系统的节点转动惯量，D为电力系统的节点阻尼，θi和θj分别为节点i和节点j的相角，t表示时间，Kij为节点i和j之间的传输线功率容量，Kij＝V2/(ωLij)Aij，Vij为电力系统的节点电压，Lij为节点i和j之间传输线电感，Aij为电力系统的邻接矩阵A中(i，j)处的元素的值。


3.根据权利要求2所述的电力系统频率稳定性调节方法，其特征在于，所述基于所述节点功率方程，采用模态分解的方式，确定所述电力系统的节点频率扰动的表达式，具体包括：
分别令节点功率方程中的θi＝ωt+θi0+δθi，Pi＝Pi0+δPi,D/J＝Γ,获得电力系统的小扰动耦合动态模型为：



其中，δθi和δθj分别为节点i和节点j处的相角扰动，ω为电力系统的节点频率，θi0和分别表示节点i和节点j的初始相角；Pi0为节点i初始有功输出，δPi为节点i处有功波动，Γ表示电力系统的节点阻尼与节点转动惯量的比值；
令所述小扰动耦合动态模型中获得节点i的相角扰动和有功波动与节点拓扑之间的关系式为：



其中，Bij表示电力系统的节点拓扑矩阵中(i，j)处的元素的值；
对所述关系式进行模态分解，获得节点频率扰动的表达式：



其中，δω表节点频率扰动，λα表示模态α对应的节点拓扑矩阵的特征值，uαk表示模态α对应的节点拓扑矩阵中扰动节点k处的特征向量，δP0表示电力系统的节点有功偏差。


4.根据权利要求3所述的电力系统频率稳定性调节方法，其特征在于，所述根据所述节点扰动的表达式，采用直线拟合的方式，确定每个节点在非线性扰动下的频率变化率，具体包括：
以时间间隔Δt分别向所述电力系统的节点i施加两次非线性扰动；
根据所述节点频率扰动的表达式，分别确定节点i的两个节点频率扰动；
根据两个所述节点频率扰动，采用直线拟合的方式，建立节点i的节点频率扰动相对于时间的拟合直线；并将所述拟合直线的斜率设置为节点i的频率变化率ri(t)：



式中，uαi模态α对应的节点拓扑矩阵中扰动节点i处的特征向量，δP0表示电力系统的节点有功偏差，Δt为时间间隔，t表示时间。


5.根据权利要求4所述的电力系统频率稳定性调节方法，其特征在于，所述根据每个节点在非线性扰动下的频率变化率，计算电力系统的稳定性对每个节点扰动的敏感度，具体包括：
向节点i施加非线性扰动，利用公式计算电力系统中除了节点i之外的所有节点的节点频率变化率的和，作为对电力系统的稳定性对节点i扰动的敏感度，其中，N表示电力系统中节点的数量，Zi表示电力系统的稳定性对节点i扰动的敏感度，rk(kΔt)表示节点i的扰动在节点k处频率变化率。


6.一种电力系统频率稳定性调节系统，其特征在于，所述调节系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐震，曲莹，刘新元，秦文萍，温日永，赵兴勇，郑惠萍，郝捷，程雪婷，陈丹阳，王玮茹，张颖，张谦，
申请(专利权)人：国网山西省电力公司电力科学研究院，太原理工大学，山西大学，
类型：发明
国别省市：山西;14