一种风电场等效虚拟惯量常数在线评估方法、装置及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种风电场等效虚拟惯量常数在线评估方法、装置及存储介质，属于新能源发电控制技术领域，方法包括：对风电场实测数据进行预处理；根据同步机组的摆动方程，建立风电场等效摆动方程；利用时频变换法，根据所述风电场等效摆动方程，构建场站级惯量常数评估模型；将经过预处理的风电场实测数据输入至所述场站级惯量常数评估模型，以输出评估结果；对所述评估结果进行去奇异点操作，以获取风电场等效虚拟惯量常数；其中，所述风电场实测数据包括系统频率信号和风电场有功功率信号。本发明专利技术通过时频变换法，对风电场等效虚拟惯量常数进行在线评估，能够定量表达风电场对电网的惯量贡献。电网的惯量贡献。电网的惯量贡献。

【技术实现步骤摘要】
一种风电场等效虚拟惯量常数在线评估方法、装置及存储介质


[0001]本专利技术涉及一种风电场等效虚拟惯量常数在线评估方法、装置及存储介质，属于新能源发电控制


技术介绍

[0002]近年来，因新能源过多并网导致系统惯量支撑能力不足，进而引发停电事故的现象时有发生。准确评估系统的惯量水平有助于电网调度人员掌握惯量的薄弱阶段，进而及时采取惯量补偿措施，预防电网的频率跌落事故。
[0003]电力系统中同步发电机的惯量常数是固定值，而对于施加了虚拟惯量控制的风电场而言，由于风电机组出力具有间歇性和不确定性，因此其等效虚拟惯量常数是未知的，并且具有快速时变特征。目前多数的惯量评估方法是对已发生的频率事件进行的离线辨识，无法在线实时评估风电场的惯量、帮助电网调度人员及时制定惯量补偿策略。Q.Mengqi等人发表的文献["Inertial Response of Doubly
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fed Induction Generator with the Phase
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locked Loop,"2019IEEE Innovative Smart Grid Technologies
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Asia(ISGT Asia),2019,pp.1435
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1439]，利用风电机组的控制策略，定义了等效虚拟惯量常数的表达式以实现惯量的实时评估，但该方法仅适应于并网型惯量控制的风机，因此它不具备通用性。J.Zhang等人发表的文献["Online Identification of Power System Equivalent Inertia Constant,"in IEEE Transactions on Industrial Electronics,vol.64,no.10,pp.8098
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8107,Oct.2017]，提出了一种利用电力电子器件对闭环系统进行微扰动的在线评估方法，实现了时变非线性等效惯量常数的实时识别，但外加的微扰动信号可能会影响系统的频率响应，进而影响系统运行的安全性。
[0004]根据评估层级不同，惯量评估可分为针对单机、多个节点及整个系统的辨识。W.He等人发表的文献["Inertia Provision and Estimation of PLL
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Based DFIG Wind Turbines,"in IEEE Transactions on Power Systems,vol.32,no.1,pp.510
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521,Jan.2017]，研究了定量解析表征时变的风电机组等效虚拟惯量常数的方法，但该方法需要获得较多的风电机组控制参数及状态参数，不适应于系统级的惯量评估，不能直接应用于实际风电场的惯量评估。对于系统级的惯量辨识，多数学者借助系统参数辨识模型(如输入/输出模型或状态空间模型)表征频率和功率间的传递函数，然后根据辨识结果提取惯量常数。K.Tuttelberg等人发表的文献["Estimation of Power System Inertia From Ambient Wide Area Measurements,"in IEEE Transactions on Power Systems,vol.33,no.6,pp.7249
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7257,Nov.2018]，利用受控自回归模型代替风电场的摆动方程，从场站层面利用高阶模型替换法实现了对惯量的评估，但是高阶模型的最优阶数不易确认，并且评估结果的精度与辨识模型的类型相关。
[0005]对于风电场等效虚拟惯量常数而言，当前缺乏一种系统级、数据易于获取且评估精度较高的在线评估方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种风电场等效虚拟惯量常数在线评估方法、装置及存储介质，通过时频变换法，对风电场等效虚拟惯量常数进行在线评估，能够定量表达风电场对电网的惯量贡献。
[0007]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供一种风电场等效虚拟惯量常数在线评估方法，包括：
[0009]对风电场实测数据进行预处理；
[0010]根据同步机组的摆动方程，建立风电场等效摆动方程；
[0011]利用时频变换法，根据所述风电场等效摆动方程，构建场站级惯量常数评估模型；
[0012]将经过预处理的风电场实测数据输入至所述场站级惯量常数评估模型，以输出评估结果；
[0013]对所述评估结果进行去奇异点操作，以获取风电场等效虚拟惯量常数；
[0014]其中，所述风电场实测数据包括系统频率信号和风电场有功功率信号。
[0015]结合第一方面，进一步的，所述预处理包括：标幺化、去趋势和预滤波。
[0016]结合第一方面，进一步的，所述风电场等效摆动方程的表达式如公式(1)所示：
[0017][0018]公式(1)中，H
WF
为风电场等效虚拟惯量常数，D
WF
为风电场阻尼系数，P
m
为机械功率，P
e
为电磁功率，ω
s
为系统频率，ω
s0
为系统额定频率。
[0019]结合第一方面，进一步的，利用时频变换法，根据所述风电场等效摆动方程，构建场站级惯量常数评估模型包括：
[0020]根据拉普拉斯变换和拉普拉斯逆变换，将所述风电场等效摆动方程由微分形式转换为积分形式，以获取风电场等效摆动积分方程；
[0021]根据数值积分的梯度法，将所述风电场等效摆动积分方程由连续域转换为离散域，以获取场站级惯量常数评估模型。
[0022]结合第一方面，进一步的，根据拉普拉斯变换和拉普拉斯逆变换，将所述风电场等效摆动方程由微分形式转换为积分形式，以获取风电场等效摆动积分方程包括：
[0023]对所述风电场等效摆动方程做拉普拉斯变换，用输出变量代替系统频率变化量，用输入变量代替风电场有功功率变化量，并忽略风电场机械功率变化量，以获取风电场等效摆动代数方程；
[0024]根据所述风电场等效摆动代数方程，对运算算子求导，在求导后的等式两侧同时乘以s
‑2，并做拉普拉斯逆变换，以获取风电场等效摆动积分方程；
[0025]其中，所述风电场等效摆动代数方程的表达式如公式(2)所示：
[0026][0027]公式(2)中，s为运算算子，Y为输出变量，U为输入变量，D
WF
为风电场阻尼系数，H
WF
为风电场等效虚拟惯量常数；
[0028]所述风电场等效摆动积分方程的表达式如公式(3)所示：
[0029][0030]公式(3)中，H
WF
为风电场等效虚拟惯量常数，D
WF
为风电场阻尼系数，T
F
＝n
F
T，T
F
为时间间隔，n
F...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风电场等效虚拟惯量常数在线评估方法，其特征在于，包括：对风电场实测数据进行预处理；根据同步机组的摆动方程，建立风电场等效摆动方程；利用时频变换法，根据所述风电场等效摆动方程，构建场站级惯量常数评估模型；将经过预处理的风电场实测数据输入至所述场站级惯量常数评估模型，以输出评估结果；对所述评估结果进行去奇异点操作，以获取风电场等效虚拟惯量常数；其中，所述风电场实测数据包括系统频率信号和风电场有功功率信号。2.根据权利要求1所述的风电场等效虚拟惯量常数在线评估方法，其特征在于，所述预处理包括：标幺化、去趋势和预滤波。3.根据权利要求1所述的风电场等效虚拟惯量常数在线评估方法，其特征在于，所述风电场等效摆动方程的表达式如公式(1)所示：公式(1)中，H
WF
为风电场等效虚拟惯量常数，D
WF
为风电场阻尼系数，P
m
为机械功率，P
e
为电磁功率，ω
s
为系统频率，ω
s0
为系统额定频率。4.根据权利要求1所述的风电场等效虚拟惯量常数在线评估方法，其特征在于，利用时频变换法，根据所述风电场等效摆动方程，构建场站级惯量常数评估模型包括：根据拉普拉斯变换和拉普拉斯逆变换，将所述风电场等效摆动方程由微分形式转换为积分形式，以获取风电场等效摆动积分方程；根据数值积分的梯度法，将所述风电场等效摆动积分方程由连续域转换为离散域，以获取场站级惯量常数评估模型。5.根据权利要求4所述的风电场等效虚拟惯量常数在线评估方法，其特征在于，根据拉普拉斯变换和拉普拉斯逆变换，将所述风电场等效摆动方程由微分形式转换为积分形式，以获取风电场等效摆动积分方程包括：对所述风电场等效摆动方程做拉普拉斯变换，用输出变量代替系统频率变化量，用输入变量代替风电场有功功率变化量，并忽略风电场机械功率变化量，以获取风电场等效摆动代数方程；根据所述风电场等效摆动代数方程，对运算算子求导，在求导后的等式两侧同时乘以s
‑2，并做拉普拉斯逆变换，以获取风电场等效摆动积分方程；其中，所述风电场等效摆动代数方程的表达式如公式(2)所示：公式(2)中，s为运算算子，Y为输出变量，U为输入变量，D
WF
为风电场阻尼系数，H
WF
为风电场等效虚拟惯量常数；所述风电场等效摆动积分方程的表达式如公式(3)所示：公式(3)中，H
WF
为风电场等效虚拟惯量常数，D
WF
为风电场阻尼系数，T
F
＝n
F
T，T
F
为时间间
隔，n
F
为时间窗长度，T为采样周期，δ为积分变量，y(δ)为输出变量Y的时域表达...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕振华，李强，伏祥运，李群，宋家康，贾勇勇，汪成根，唐伟佳，韩华春，李光熹，岳付昌，朱立位，李红，王博，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司连云港供电分公司国网江苏省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：