【技术实现步骤摘要】
基于QPSO的电力系统惯量及一次调频能力评估方法
[0001]本专利技术涉及电力系统频率稳定控制领域，尤其涉及基于QPSO的电力系统惯量及一次调频能力评估方法。
技术介绍
[0002]随着新能源接入比例的不断提升，电力系统整体惯量水平下降，调频能力分布不均的特征日益显现，故利用同步相量测量单元（Phasor Measurement Unit, PMU）量测数据在线评估电力系统惯量与一次调频能力具有重要意义。
[0003]考虑到电力系统频率动态响应呈现出明显的时空分布差异性，以区域为单位在线评估电力系统的惯量与一次调频能力具备可行性。系统的分区结果受电网拓扑和参数影响，还与系统运行点、扰动类型和扰动位置有关，在系统动态分区的场景下，对系统惯量及一次调频能力在线评估算法的快速性提出了更高的要求。
[0004]为了量化分析电力系统的调频能力，将系统频率动态响应过程聚焦在惯量响应阶段和一次调频阶段。其中惯量在维持电力系统频率暂态稳定中具有重要作用，电力系统的惯量水平能够表征系统在不平衡功率扰动下抑止频率变化的能力，通...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于QPSO的电力系统惯量及一次调频能力评估方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、通过同步相量测量装置实时监测采集发电厂并网母线的频率和有功功率数据；S2、考虑到电力系统频率具有时空分布特性，基于电网拓扑及扰动后的系统频率动态响应曲线对电力系统进行分区；S3、基于区域内不平衡功率和区域惯性中心频率评估各区域惯量及一次调频能力；S4、通过对各区域等效惯性时间常数及等效调差系数进行加权聚合，评估整个电力系统的惯量及一次调频能力。2.根据权利要求1所述的基于QPSO的电力系统惯量及一次调频能力评估方法，其特征在于：步骤S2具体包括以下步骤：基于欧氏距离和K
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means算法将采集的发电厂并网母线频率时间序列聚类，将频率时间序列与距离最近的簇中心划为一类，并结合电网拓扑将电力系统划分成若干个区域。3.根据权利要求2所述的基于QPSO的电力系统惯量及一次调频能力评估方法，其特征在于：步骤S2具体包括以下步骤：S21、通过PMU量测节点A的频率离散时间序列 和节点B的频率离散时间序列，对于频率离散时间序列和,满足，，为频率离散时间序列的长度；S22、采用欧氏距离表征不同频率时间序列之间的相似性，距离指标如下式所示： (1)式中，为频率时间序列和之间的欧式距离；S23、基于定义的欧式距离指标，采用K
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means算法将频率进行聚类；S24、结合电网拓扑将电力系统划分成若干个区域。4. 根据权利要求 3 所述的基于 QPSO 的电力系统惯量及一次调频能力评估方法，其特征在于：步骤 S23 具体包括以下步骤：S231、指定聚类簇数M，假定每个簇有一个中心点，计算样本和簇中心之间的距离：
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(2)式中，为采集的频率时间序列，为样本所在簇的中心点向量，样本与距离最近的中心点划分为一簇，用于计算两个频率时间序列之间的距离，为频率离散时间序列的长度，为样本和簇中心之间的距离；S232、采用随机的方式任意选取M个点作为每个簇的中心点，迭代执行以下两步操作：为每个中心点找到各自的样本数据，一个样本数据划分至距离最近的中心点；在每个簇内重新计算中心点，新的中心点是簇内成员的算术平均值，故新的中心点计算出的L值一定小于或等于原来的L值，迭代循环至聚类算法收敛条件后退出。5.根据权利要求1所述的基于QPSO的电力系统惯量及一次调频能力评估方法，其特征
在于：步骤S3具体包括以下步骤：S31、写出区域惯量评估的前向差分模型及适应度函数，分别聚合各区域内发电厂并网母线的频率及有功功率数据，利用一次调频动作前的频率数据，在每个数据滑动窗长内采用量子粒子群优化算法动态估计各区域的等效惯性时间常数；S32、写出区域一次调频能力评估的前向差分模型及适应度函数，由各区域等效惯性时间常数评估结果计算区域惯量响应功率，修正系统的不平衡功率，利用一次调频动作后的频率数据，在每个数据滑动窗长内采用量子粒子群优化算法动态估计各区域的等效调差系数；S33、设置评估数据滑动窗长、数据采样时间间隔以及同步机组调速器动作死区，将区域惯量及一次调频能力评估的前向差分模型及适应度函数写入量子粒子群优化算法中迭代，直至满足量子粒子群优化算法的终止条件，输出粒子群体的全局最优位置，即区域等效惯性时间常数与等效调差系数。6.根据权利要求5所述的基于QPSO的电力系统惯量及一次调频能力评估方法，其特征在于：步骤S31具体包括以下步骤：S311、将每个区域电力系统等值为一台同步发电机，在不平衡扰动下，其有功
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频率动态响应过程由以下转子运动方程描述：
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(3)其中，为发电机功角，为发电机额定频率，为发电机频率偏差，为发电机惯性时间常数，和分别为发电机机械功率标幺值和电磁功率标幺值，为发电机阻尼系数，为时域微分算子；S312、在系统发生扰动后的惯量响应阶段，系统频率未超出一次调频死区，此时认为发电机机械功率出力稳定，即，同时忽略发电机阻尼系数的影响，令，将上式写为： (4)扰动发生前发电机出力满足，得到下式： (5)式中，和分别为扰动发生前发电机的机械功率和电磁功率，为扰动发生后
的电磁功率增量，为区域电力系统待评估的等效惯性时间常数；S313、将上式前向差分得到如下频率曲线的拟合公式：
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【专利技术属性】
技术研发人员：王程，田家祥，毕天姝，胥国毅，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：
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