一种电网频率变化率测量窗口确定方法、装置及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术涉及电力系统频率变化率测量技术领域，公开了一种电网频率变化率测量窗口确定方法、装置及存储介质。本发明专利技术确定目标运行方式下的系统总动能及典型N

【技术实现步骤摘要】
一种电网频率变化率测量窗口确定方法、装置及存储介质


[0001]本专利技术涉及电力系统频率变化率测量
，尤其涉及一种电网频率变化率测量窗口确定方法、装置及存储介质。

技术介绍

[0002]系统频率变化率是一项与电力系统惯量息息相关的可测量指标，该项指标的准确测量有助于确定高比例新能源渗透下的系统惯量及抗扰动能力，并有可能在未来为区域电网的安稳控制提供判断依据。频率变化率的测量方法主要涉及滤波器、测量算法和测量窗口三项，其中测量窗口的选择对于频率变化率的测量影响极大，是准确测量频率变化率的关键因素。
[0003]目前对于频率变化率的测量采用固定取值的测量窗口，该固定取值一般为500ms。对于传统的以同步机为主的电力系统，其系统惯性较大，抗扰动能力强，因此常规大扰动下系统频率变化率较小，采用固定取值的测量窗口测量频率变化率的方式，能较为准确测量频率变化率。
[0004]然而，随着高比例新能源渗透场景下的新型电力系统的快速发展，同步机从电力系统中逐步退出，电网的系统惯性降低，抗扰动能力变弱，大扰动场景下系统频率变化快，频率变化率变高，现有采用固定取值的测量窗口测量频率变化率的方案，难以适用于快速发展的新型电力系统。其中，过长的测量窗口会导致频率变化率测量的延迟和测量数据绝对值的减小，同时难以反应实际局部电网系统的动态响应特性，并可能导致部分新能源逆变器的相关测量、配置和响应难以和电力系统匹配，从而引发新的问题。而过短的频率变化率测量窗口会导致电网各采样点对于测得的频率变化率偏差较大，同时也可能因为波形畸变等影响导致测得的频率变化率误差较大。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种电网频率变化率测量窗口确定方法、装置及存储介质，可以适用于不同地区电力系统、不同运行方式下的频率变化率测量窗口计算，对于未来高比例新能源渗透下的新型电力系统的惯量估计、风险评估及安稳控制决策起到重要的作用，解决了现有采用固定取值的测量窗口测量频率变化率的方案难以适用于高比例新能源渗透下的电力系统的技术问题。
[0006]本专利技术第一方面提供一种电网频率变化率测量窗口确定方法，包括：
[0007]确定目标电网在目标运行方式下的系统总动能；所述目标运行方式为所述目标电网的系统转动惯量最小时所对应的运行方式；
[0008]确定所述目标电网在所述目标运行方式下的典型N
‑
2故障，得到目标故障集；
[0009]确定每个目标故障发生后系统的不平衡功率；所述目标故障为所述目标故障集中的故障；
[0010]根据所述不平衡功率和所述系统总动能计算相应目标故障所对应的系统频率变
化率，得到各目标故障对应的系统频率变化率理论值；
[0011]确定遍布于目标电网关键区域的各频率变化率测量点，得到目标频率变化率测量点集合；
[0012]针对各目标故障对应的不同目标频率变化率测量点在不同频率变化率测量窗口值下的测量参数值，构建目标约束条件；所述目标频率变化率测量点为所述目标频率变化率测量点集合中的频率变化率测量点；所述测量参数值包括目标故障发生时段内的频率变化率测量值最大值和频率变化率测量偏差；所述目标频率变化率测量点为所述目标频率变化率测量点集合中的频率变化率测量点；所述目标约束条件包括：频率变化率测量窗口值在预置窗口初始值和预置窗口最大允许值之间，所有频率变化率测量偏差中的最大值不大于频率变化率测量偏差定值，以及各频率变化率测量值最大值不大于对应的系统频率变化率理论值；
[0013]以最小化频率变化率测量窗口作为目标函数，根据所述目标函数和所述目标约束条件建立频率变化率测量窗口优化模型；
[0014]对所述频率变化率测量窗口优化模型进行优化求解，得到最优频率变化率测量窗口并输出。
[0015]根据本专利技术第一方面的一种能够实现的方式，所述确定目标电网在目标运行方式下的系统总动能，包括：
[0016]以同步机组开机数量最小化、新能源机组总出力最大化和同步机组的惯性常数最小化作为运行方式的约束条件，确定所述目标电网的目标运行方式；
[0017]计算所述目标电网在目标运行方式下的系统总动能。
[0018]根据本专利技术第一方面的一种能够实现的方式，所述计算所述目标电网在目标运行方式下的系统总动能，包括：
[0019]按照下式计算所述目标电网在目标运行方式下的系统总动能：
[0020]E
sys
＝E
SG
+E
IM
+E
V(VS)
+E
V(CS)
+E
Load
[0021]式中，E
sys
表示所述目标电网在目标运行方式下的系统总动能，E
SG
表示同步机组的总动能，E
IM
表示异步感应电动机总动能，E
V(VS)
表示电压源型虚拟惯量的能量形式，E
V(CS)
表示电流源型虚拟惯量的能量形式，E
Load
表示静态负荷电压等效惯量的能量形式。
[0022]根据本专利技术第一方面的一种能够实现的方式，所述根据所述不平衡功率和所述系统总动能计算相应目标故障所对应的系统频率变化率，得到各目标故障对应的系统频率变化率理论值，包括：
[0023]按照下式计算各目标故障所对应的系统频率变化率：
[0024][0025]式中，RoCoF
theory
(i)为目标故障i对应的系统频率变化率，f0为系统额定频率，ΔP
i
为目标故障i发生后系统的不平衡功率，E
sys
为所述目标电网在目标运行方式下的系统总动能。
[0026]根据本专利技术第一方面的一种能够实现的方式，所述目标约束条件中以目标故障发生时刻作为所述目标故障发生时段的下界，以目标故障发生时刻与预置故障时间因子之和作为所述目标故障发生时段的上界。
[0027]根据本专利技术第一方面的一种能够实现的方式，所述根据所述目标函数和所述目标约束条件建立频率变化率测量窗口优化模型，包括：
[0028]建立频率变化率测量窗口优化模型为：
[0029][0030]s.t.
[0031]T0≤T≤T
max
[0032]max{[max(RoCoF
i,j,T
(t))
‑
min(RoCoF
i,j,T
(t)),t∈[t0,t0+τ]],i∈Ω
F
,j∈Ω
M
}≤∈
[0033]max{RoCoF
i,j,T
(t),t∈[t0,t0+τ]}≤RoCoF
theory
(i)
[0034]式中，T表示频率变化率测量窗口值，T0表示预置窗口初始值，T
max
表示预置窗口最大允许值，Ω
F
表示所述目标故障集，Ω
M...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电网频率变化率测量窗口确定方法，其特征在于，包括：确定目标电网在目标运行方式下的系统总动能；所述目标运行方式为所述目标电网的系统转动惯量最小时所对应的运行方式；确定所述目标电网在所述目标运行方式下的典型N
‑
2故障，得到目标故障集；确定每个目标故障发生后系统的不平衡功率；所述目标故障为所述目标故障集中的故障；根据所述不平衡功率和所述系统总动能计算相应目标故障所对应的系统频率变化率，得到各目标故障对应的系统频率变化率理论值；确定遍布于目标电网关键区域的各频率变化率测量点，得到目标频率变化率测量点集合；针对各目标故障对应的不同目标频率变化率测量点在不同频率变化率测量窗口值下的测量参数值，构建目标约束条件；所述目标频率变化率测量点为所述目标频率变化率测量点集合中的频率变化率测量点；所述测量参数值包括目标故障发生时段内的频率变化率测量值最大值和频率变化率测量偏差；所述目标频率变化率测量点为所述目标频率变化率测量点集合中的频率变化率测量点；所述目标约束条件包括：频率变化率测量窗口值在预置窗口初始值和预置窗口最大允许值之间，所有频率变化率测量偏差中的最大值不大于频率变化率测量偏差定值，以及各频率变化率测量值最大值不大于对应的系统频率变化率理论值；以最小化频率变化率测量窗口作为目标函数，根据所述目标函数和所述目标约束条件建立频率变化率测量窗口优化模型；对所述频率变化率测量窗口优化模型进行优化求解，得到最优频率变化率测量窗口并输出。2.根据权利要求1所述的电网频率变化率测量窗口确定方法，其特征在于，所述确定目标电网在目标运行方式下的系统总动能，包括：以同步机组开机数量最小化、新能源机组总出力最大化和同步机组的惯性常数最小化作为运行方式的约束条件，确定所述目标电网的目标运行方式；计算所述目标电网在目标运行方式下的系统总动能。3.根据权利要求2所述的电网频率变化率测量窗口确定方法，其特征在于，所述计算所述目标电网在目标运行方式下的系统总动能，包括：按照下式计算所述目标电网在目标运行方式下的系统总动能：E
sys
＝E
SG
+E
IM
+E
V(VS)
+E
V(CS)
+E
Load
式中，E
sys
表示所述目标电网在目标运行方式下的系统总动能，E
SG
表示同步机组的总动能，E
IM
表示异步感应电动机总动能，E
V(VS)
表示电压源型虚拟惯量的能量形式，E
V(CS)
表示电流源型虚拟惯量的能量形式，E
Load
表示静态负荷电压等效惯量的能量形式。4.根据权利要求1所述的电网频率变化率测量窗口确定方法，其特征在于，所述根据所述不平衡功率和所述系统总动能计算相应目标故障所对应的系统频率变化率，得到各目标故障对应的系统频率变化率理论值，包括：按照下式计算各目标故障所对应的系统频率变化率：
式中，RoCoF
theory
(i)为目标故障i对应的系统频率变化率，f0为系统额定频率，ΔP
i
为目标故障i发生后系统的不平衡功率，E
sys
为所述目标电网在目标运行方式下的系统总动能。5.根据权利要求1所述的电网频率变化率测量窗口确定方法，其特征在于，所述目标约束条件中以目标故障发生时刻作为所述目标故障发生时段的下界，以目标故障发生时刻与预置故障时间因子之和作为所述目标故障发生时段的上界。6.根据权利要求5所述的电网频率变化率测量窗口确定方法，其特征在于，所述根据所...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭恒道，朱益华，常东旭，黄立滨，余佳微，李成翔，武明康，朱煜昆，刘韧，胡斌江，张杰，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：