一种基于多资源协同调控的配电系统紧急频率控制方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于多资源协同调控的配电系统紧急频率控制方法，属于配电系统频率控制技术领域；所要解决的技术问题为：提供一种基于多资源协同调控的配电系统紧急频率控制方法的改进；解决该技术问题采用的技术方案为：构建包括同步机、风机、电储能、温控负荷、常规负荷的多资源频率响应模型；推导频率最低点、最低点时间、准稳态频率的解析式；建立以控制成本最小为目标，考虑频率最低约束、资源控制量约束、潮流断面约束的紧急频率控制决策模型；基于紧急频率控制决策模型对配电系统的紧急频率进行调整控制；本发明专利技术应用于配电系统的频率控制。频率控制。频率控制。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多资源协同调控的配电系统紧急频率控制方法


[0001]本专利技术提供一种基于多资源协同调控的配电系统紧急频率控制方法，属于配电系统频率控制


技术介绍

[0002]目前针对电力系统频率的调整控制方法主要依赖于发电机组的调速器调节，根据系统有功负荷的变化调整发电机组所发有功功率，维持电力系统在要求频率下的有功功率平衡，将系统频率变化控制在允许的范围；而随着可再生能源、分布式能源以及电动车辆等的快速发展和广泛应用，针对配电系统的结构和功能也进行了相应升级，针对新配电系统采用传统的频率调整控制方式将存在以下缺陷及隐患：一、资源单一性：传统方法通常仅考虑主要发电源的频率调节能力，忽视了其他可调度资源（如风电、电储能等）对频率的调节潜力，这将导致系统在频率紧急情况下缺乏多样化的调节手段，限制了频率的快速恢复和稳定性；二、缺乏协同性：传统方法中的不同资源之间缺乏协同调度和互补作用，无法实现资源之间的最优调度，这将导致系统频率调节效果不佳，资源利用率低下；三、缺乏快速性：在故障发生的情况下，传统方法可能无法及时响应和调节，导致频率异常波动，甚至可能引发系统不稳定和电力设备损坏等问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术为了克服现有技术中存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种基于多资源协同调控的配电系统紧急频率控制方法的改进。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种基于多资源协同调控的配电系统紧急频率控制方法，包括如下控制步骤：步骤一：构建包括同步机、风机、电储能、温控负荷、常规负荷的多资源频率响应模型；步骤二：推导频率最低点、最低点时间、准稳态频率的解析式；步骤三：建立以控制成本最小为目标，考虑频率最低约束、资源控制量约束、潮流断面约束的紧急频率控制决策模型；步骤四：基于紧急频率控制决策模型对配电系统的紧急频率进行调整控制。
[0005]所述步骤一中构建多资源频率响应模型的具体方法为：考虑同步机、风机、电储能、温控负荷和常规负荷的频率响应特性，构建系统整体频率响应模型，对模型进行降阶后得到组合模型的参数，包括：
；式中：是第i个同步机的静态调节系数；是第j个风电场的下垂系数；和是同步机和风电场的数量；和是第i个同步机的惯量和阻尼常数；是第i个同步机高压缸的输出功率比；是第i个同步机再热器的体积效应时间常数；是占比系数，表示第i个同步机的额定容量占整个系统容量的部分；和是第j个风电场的虚拟惯量和虚拟阻尼常数；是占比系数，表示第j个风电场的额定容量相对于整个系统的部分；和是同步机和风电场的分支等效增益；是分支的加权系数。
[0006]针对步骤一中构建多资源频率响应模型的降阶模型中，针对各资源控制量的计算方法为：；式中：是第m个电储能和第n个负荷的控制量，是紧急控制中涉及的电储能和负荷的数量；；式中：是温控负荷的数量，为温控负荷叠加后等效参与调频的功率量，是占比系数，表示第k个温控负荷的额定容量相对于整个系统的部分。
[0007]所述步骤二中推导频率最低点、最低点时间和准稳态频率解析式的具体方法为：考虑系统各种资源的动态特性、响应时间和容量限制，并利用解析式预测频率变化的趋势，计算方法为：频率最低点及最低点时间的解析式为：
；式中，是系统稳态运行时的频率，是调速器的系数；是系统的外部输入功率的变化量；是温控负荷叠加后等效参与调频的功率量；U是单位阶跃响应函数；是降阶后组合模型的等效再热器体积效应时间常数；系统的频率经过频率最低点后，一次调频使得系统恢复至准稳态频率，准稳态频率的表达式为：；式中：是准稳态频率，是在准稳态频率下的频率偏差，是系统进入准稳态的时间。
[0008]所述步骤三中建立紧急频率控制决策模型的具体方法为：在紧急频率控制决策模型中，将控制成本定义为资源的调度成本，并采用优化算法确定最优的资源调度策略，以满足频率最低约束、资源控制量约束和潮流断面约束；建立模型的表达式为：；式中：minF是优化函数F的优化目标为最小化资源的控制成本；over是决策变量，s.t.是约束条件；是紧急控制中涉及的电储能和负荷的数量；是第m个电储能和第n个负荷的控制量；是电储能和负荷的权重系数；是第m个电储能和第n个负荷的每千瓦控制成本；
是频率最低点和准稳态频率的安全阈值；是第m个电储能的最大输出功率和故障前输出功率；是第n个负荷的故障前负荷量和切负荷后最小保留量；是第l条线路上已有的潮流，是第l条线路的最大潮流；是线路l上第m个电储能和第n个负荷的潮流传输比。
[0009]本专利技术相对于现有技术具备以下的有益效果：一、多资源协同调度：本专利技术通过构建多资源频率响应模型和紧急频率控制决策模型，实现了同步机、风机、电储能、温控负荷和常规负荷等多种资源的协同调度，各资源之间能够相互补充和协作，提高系统频率调节的灵活性和效果；二、预测频率最低点和准稳态频率：通过推导频率最低点和准稳态频率的解析式，本专利技术能够计算和预测这些关键参数，这为紧急频率控制决策提供了重要依据，确保系统在事故发生情况下能够通过紧急频率控制维持系统的稳定运行；三、控制成本最小化：本专利技术的紧急频率控制决策模型以控制成本最小化为目标，在考虑频率最低约束、资源控制量约束和潮流断面约束等多个约束条件的基础上，通过优化算法确定最佳的资源调度策略，实现在控制成本最小的前提下，快速恢复频率至安全阈值内并保持系统的稳定；四、提高系统稳定性和可靠性：本专利技术通过多资源的协同调度和紧急频率控制决策模型，能够有效应对事故造成的电网频率波动情况，提高系统的稳定性和可靠性，避免频率异常波动和系统不稳定带来的问题，确保配电系统的可靠供电。
附图说明
[0010]下面结合附图对本专利技术做进一步说明：图1为本专利技术实施例1提供的多资源协同调控的配电系统紧急频率控制方法的步骤流程图；图2为本专利技术实施例1提供的多资源协同调控的配电系统紧急频率控制方法中建立多资源频率响应模型的结构示意图；图3为本专利技术实施例1提供的多资源协同调控的配电系统紧急频率控制方法中建立多资源频率响应模型的降阶模型结构图；图4为本专利技术实施例1提供的多资源协同调控的配电系统紧急频率控制方法中紧急频率控制的步骤流程图；图5为本专利技术实施例2提供的多资源协同调控的配电系统紧急频率控制方法中算例系统的结构示意图；图6为本专利技术实施例2提供的多资源协同调控的配电系统紧急频率控制方法中启用停用的对比仿真效果图。
具体实施方式
[0011]如图1至图6所示，本专利技术提供一种能够协同调控配电系统中多种资源的紧急频率控制方法，具体通过构建包括同步机、风机、电储能、温控负荷和常规负荷的多资源频率响
应模型，推导频率最低点、最低点时间和准稳态频率的解析式，最终建立以控制成本最小为目标，考虑频率最低约束、资源控制量约束和潮流断面约束的紧急频率控制决策模型，基于该决策模型对多种资源进行频率控制。
[0012]本专利技术可以在配电系统与上级电网断开的故障场景下，调控配电系统中存在的风电、储能及温控负荷资源进行紧急频率控制，来保障频率稳定，避免系统因功率不平本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多资源协同调控的配电系统紧急频率控制方法，其特征在于：包括如下控制步骤：步骤一：构建包括同步机、风机、电储能、温控负荷、常规负荷的多资源频率响应模型；步骤二：推导频率最低点、最低点时间、准稳态频率的解析式；步骤三：建立以控制成本最小为目标，考虑频率最低约束、资源控制量约束、潮流断面约束的紧急频率控制决策模型；步骤四：基于紧急频率控制决策模型对配电系统的紧急频率进行调整控制。2.根据权利要求1所述的一种基于多资源协同调控的配电系统紧急频率控制方法，其特征在于：所述步骤一中构建多资源频率响应模型的具体方法为：考虑同步机、风机、电储能、温控负荷和常规负荷的频率响应特性，构建系统整体频率响应模型，对模型进行降阶后得到组合模型的参数，包括：；式中：是第i个同步机的静态调节系数；是第j个风电场的下垂系数；和是同步机和风电场的数量；和是第i个同步机的惯量和阻尼常数；是第i个同步机高压缸的输出功率比；是第i个同步机再热器的体积效应时间常数；是占比系数，表示第i个同步机的额定容量占整个系统容量的部分；和是第j个风电场的虚拟惯量和虚拟阻尼常数；是占比系数，表示第j个风电场的额定容量相对于整个系统的部分；和是同步机和风电场的分支等效增益；是分支的加权系数。3.根据权利要求2所述的一种基于多资源协同调控的配电系统紧急频率控制方法，其特征在于：针对步骤一中构建多资源频率响应模型的降阶模型中，针对各资源控制量的计
算方法为：；式中：是第m个电储能和第n个负荷的控制量，是紧急控制中涉及的电储能和负荷的数量；；式中：是温控负荷的数量，为温控负荷叠加后等效参与调频的功率量，是占比系数，表示第k个温控负荷的额定容量相对于整个系...

【专利技术属性】
技术研发人员：申泽渊，赵海波，王超，王尧，宋巍，李佳，武中，胡恩德，宋晓俊，张翔宇，胡迎迎，
申请(专利权)人：国网山西省电力公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：