低惯性电力系统的最低频率评估方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术适用于电力技术领域，提供了一种低惯性电力系统的最低频率评估方法及装置，该方法包括：建立电力系统的频率闭环响应模型；在频率闭环响应模型的快速频率响应阶段，对电力系统中的每台发电机均加入不同的频率扰动，得到每台发电机在不同频率扰动下的响应功率；对每台发电机在不同频率扰动下的响应功率进行多项式拟合，根据拟合结果确定每台发电机的频率响应传递函数；根据各台发电机的频率响应传递函数确定频率闭环响应模型的整体频率响应传递函数，基于整体频率响应传递函数确定电力系统的最低频率。本发明专利技术能够解决现有技术中难以确定低惯性电力系统的最低频率的问题。以确定低惯性电力系统的最低频率的问题。以确定低惯性电力系统的最低频率的问题。

【技术实现步骤摘要】
低惯性电力系统的最低频率评估方法及装置


[0001]本专利技术属于电力
，尤其涉及一种低惯性电力系统的最低频率评估方法及装置。

技术介绍

[0002]低惯性问题日益成为高占比新能源电力系统的关键问题，随着大量可再生能源的增加，改变了电力系统的特性，而采用电力电子接口的储能装置如电池储能、超级电容器储能、飞轮储能等，具有响应速度快、爬坡能力强、功率输出灵活、可塑性强的优点，利用快速响应储能进行一次调频，是确保新形态下电网频率安全问题的有效措施。
[0003]然而，可再生能源的增加影响了电力系统在多方面的频率稳定性。简单地说电力系统惯性的减小被认为是基于逆变器的可再生能源取代了同步发电机，许多其他参数会影响电力系统的频率稳定性。影响频率最低值的主要参数包括新能源发电占比、系统惯性时间常数、调频能力、扰动大小等。此外，基于逆变器的设施的发展已导致快速频率响应的出现，激活速度比现有一次频率响应快得多，频率恢复特性可以受其控制方案的极大影响。当前关于储能控制策略的研究，无论是储能单独参与调频，还是储能与风场、直流场站协同调频，基本都是基于综合惯量控制策略。电力系统的频率响应由于摇摆方程和控制策略的复杂性，很难使用拉普拉斯的频域代数方程对系统的最低频率进行求解。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种低惯性电力系统的最低频率评估方法及装置，以解决现有技术中难以确定低惯性电力系统的最低频率的问题。
[0005]本专利技术实施例的第一方面提供了一种低惯性电力系统的最低频率评估方法，该方法包括：
[0006]建立电力系统的频率闭环响应模型；
[0007]在频率闭环响应模型的快速频率响应阶段，对电力系统中的每台发电机均加入不同的频率扰动，得到每台发电机在不同频率扰动下的响应功率；
[0008]对每台发电机在不同频率扰动下的响应功率进行多项式拟合，根据拟合结果确定每台发电机的频率响应传递函数；
[0009]根据各台发电机的频率响应传递函数确定频率闭环响应模型的整体频率响应传递函数，基于整体频率响应传递函数确定电力系统的最低频率。
[0010]结合第一方面，在第一方面的一种可能的实现方式中，对电力系统中的每台发电机均加入不同的频率扰动，包括：
[0011]对电力系统中的每台发电机均加入不同的阶跃扰动；
[0012]或者，对电力系统中的每台发电机均加入不同的爬坡扰动。
[0013]进一步的，在对每台发电机的输出功率进行多项式拟合前，还包括确定多项式的阶数；确定多项式的阶数包括：
[0014]若加入的频率扰动为阶跃扰动s，则多项式中至少包含一个1/s项；
[0015]若加入的频率扰动为爬坡扰动s2，则多项式中至少包含一个s项；
[0016]其中，s表示复频域。
[0017]结合第一方面，在第一方面的一种可能的实现方式中，每台发电机的频率响应传递函数表示为：
[0018][0019]式中，α
i
、β
i
、γ
i
均为拟合得到的系数，s表示复频域。
[0020]进一步的，根据各台发电机的频率响应传递函数确定频率闭环响应模型的整体频率响应传递函数，包括：
[0021]获取各台发电机的额定容量归一化值；
[0022]根据确定频率闭环响应模型的整体频率响应传递函数；式中，l为电力系统中发电机的数量，S
FFR,i
为发电机的额定容量归一化值。
[0023]进一步的，基于整体频率响应传递函数确定电力系统的最低频率，包括：
[0024]基于整体频率响应传递函数确定电力系统的频率响应函数；
[0025]计算频率响应函数的频率最低值，得到电力系统的最低频率。
[0026]进一步的，电力系统的频率响应函数表示为：
[0027][0028]式中，ω(s)为电力系统的响应频率，P
D
(s)为频率扰动，H
sys
是电力系统的等效惯量，H(s)为整体频率响应传递函数，s表示复频域。
[0029]本专利技术实施例的第二方面提供了一种低惯性电力系统的最低频率评估装置，该装置包括：
[0030]扰动模块，用于建立电力系统的频率闭环响应模型；以及，在频率闭环响应模型的快速频率响应阶段，对电力系统中的每台发电机均加入不同的频率扰动，得到每台发电机在不同频率扰动下的响应功率；
[0031]拟合模块，用于对每台发电机在不同频率扰动下的响应功率进行多项式拟合，根据拟合结果确定每台发电机的频率响应传递函数；
[0032]计算模块，用于根据各台发电机的频率响应传递函数确定频率闭环响应模型的整体频率响应传递函数，基于整体频率响应传递函数确定电力系统的最低频率。
[0033]本专利技术实施例的第三方面提供了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如上述第一方面的低惯性电力系统的最低频率评估方法的步骤。
[0034]本专利技术实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面的低惯性电力系统的最低频率评估方法的步骤。
[0035]本专利技术实施例与现有技术相比存在的有益效果是：
[0036]本专利技术实施例通过建立电力系统的频率闭环响应模型，并在频率闭环响应模型的
快速频率响应阶段，对电力系统中的每台发电机均加入不同的频率扰动，通过多项式拟合确定每台发电机的频率响应传递函数，进而得到频率闭环响应模型的整体频率响应传递函数，并进一步确定电力系统的最低频率。本专利技术能够精确计算电力系统的频率最低值，同时基于得到的频率响应曲线，可以有效分析电力系统快速频率响应发电机组占比限值，确定电力系统惯性时间常数和快速频率响应发电机组占比对频率最低值所产生的影响，本专利技术应用于新型电力系统资源规划评估中，能够有效地保证电力系统的频率稳定性。
附图说明
[0037]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0038]图1是本专利技术实施例提供的低惯性电力系统的最低频率评估方法的实现流程示意图；
[0039]图2是本专利技术实施例提供的频率闭环响应模型的示意图；
[0040]图3是本专利技术实施例提供的低惯性电力系统的最低频率评估装置的结构示意图；
[0041]图4是本专利技术实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0042]以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本专利技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低惯性电力系统的最低频率评估方法，其特征在于，包括：建立电力系统的频率闭环响应模型；在所述频率闭环响应模型的快速频率响应阶段，对电力系统中的每台发电机均加入不同的频率扰动，得到每台发电机在不同频率扰动下的响应功率；对每台发电机在不同频率扰动下的响应功率进行多项式拟合，根据拟合结果确定每台发电机的频率响应传递函数；根据各台发电机的频率响应传递函数确定频率闭环响应模型的整体频率响应传递函数，基于所述整体频率响应传递函数确定电力系统的最低频率。2.如权利要求1所述的低惯性电力系统的最低频率评估方法，其特征在于，对电力系统中的每台发电机均加入不同的频率扰动，包括：对电力系统中的每台发电机均加入不同的阶跃扰动；或者，对电力系统中的每台发电机均加入不同的爬坡扰动。3.如权利要求2所述的低惯性电力系统的最低频率评估方法，其特征在于，在对每台发电机的响应功率进行多项式拟合前，还包括确定多项式的阶数；所述确定多项式的阶数包括：若加入的频率扰动为阶跃扰动s，则多项式中至少包含一个1/s项；若加入的频率扰动为爬坡扰动s2，则多项式中至少包含一个s项；其中，s表示复频域。4.如权利要求1所述的低惯性电力系统的最低频率评估方法，其特征在于，每台发电机的频率响应传递函数表示为：式中，α
i
、β
i
、γ
i
均为拟合得到的多项式系数，s表示复频域。5.如权利要求4所述的低惯性电力系统的最低频率评估方法，其特征在于，根据各台发电机的频率响应传递函数确定频率闭环响应模型的整体频率响应传递函数，包括：获取各台发电机的额定容量归一化值；根据确定频率闭环响应模型的整体频率响应传递函数；式中，l为电力系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓军，梁纪峰，范辉，李铁成，朱介北，李安燚，赵宇皓，
申请(专利权)人：国网河北能源技术服务有限公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：