本发明专利技术公开了一种计及广义负荷的风水经直流送出系统频率特性分析方法，属于频率分析领域。包括：依据计及广义负荷模型的风水经直流送出系统简化频率响应模型，写出系统功率阶跃响应的频率误差闭环传递函数；依据功率阶跃响应的频率误差闭环传递函数，计算功率阶跃响应下的稳态频率响应指标；依据功率阶跃响应的频率误差闭环传递函数，计算阶跃扰动下的动态频率响应指标。本发明专利技术将考虑直流频率控制的直流系统视作负荷计入到负荷模型当中，将其等效为广义负荷模型参与系统频率调节，可用于分析考虑综合负荷频率特性、FLC参与系统频率调节的电力系统频率特性，能有效分析不同调频控制参数对系统频率特性的影响。参数对系统频率特性的影响。参数对系统频率特性的影响。
【技术实现步骤摘要】
计及广义负荷的风水经直流送出系统频率特性分析方法
[0001]本专利技术涉及一种计及广义负荷的风水经直流送出系统频率特性分析方法，属于频率分析领域。
技术介绍
[0002]随着新能源快速发展，传统发电机组在发电结构中比重的大幅下降将导致未来电力系统的频率特性出现变化。为保证电力系统频率安全稳定，新能源主动支撑电网频率稳定运行是提升大小功率缺额下系统频率稳定性的重要途径，而现有的考虑新能源一次调频特性的研究中，大多数情况下鲜有将负荷频率特性考虑其中，只将其作为扰动，忽略其自身的频率特性，还有一种情况对于负荷模型的处理相对简单，一般将系统和负荷共同等值为一阶惯性环节，或者用一阶惯性环节来表征负荷模型，虽然能在一定程度上反应负荷的频率响应，然而对于负荷频率因子等关键参数以及动态负荷特性对风电调频效果的影响分析却很难深入，如何考虑在计及负荷频率特性的风水经直流系统中直流频率控制(frequency limit control，FLC)对系统频率稳定的影响，如何定量分析风电机组参与调频下电力系统频率特征以及相关控制参数与频率响应的动态数量关系，且能利用系统频率响应模型详细计算频率稳态、动态响应指标，是亟需深入研究的内容。因此，有必要深入研究负荷频率特性对系统频率的影响，为进一步研究新能源经直流送出系统频率响应指标分析提供基础。
技术实现思路
[0003]本专利技术提供了一种计及广义负荷的风水经直流送出系统频率特性分析方法，一方面考虑广义负荷频率特性对系统频率的影响，在计及广义负荷模型的风水经直流送出系统简化频率响应模型上，给出了系统稳态及动态频率特性响应指标的表达式；另一方面，在频率响应特性上主要分析调频控制参数对调频效果的影响。
[0004]本专利技术的技术方案是：一种计及广义负荷的风水经直流送出系统频率特性分析方法，包括：依据计及广义负荷模型的风水经直流送出系统简化频率响应模型，写出系统功率阶跃响应的频率误差闭环传递函数；依据系统功率阶跃响应的频率误差闭环传递函数，计算功率阶跃响应下的稳态频率响应指标；依据系统功率阶跃响应的频率误差闭环传递函数，计算阶跃扰动下的动态频率响应指标。
[0005]所述依据计及广义负荷模型的风水经直流送出系统简化频率响应模型，写出系统功率阶跃响应的频率误差闭环传递函数，包括：
[0006]依据计及广义负荷模型的风水经直流送出系统简化频率响应模型，写出系统功率阶跃响应的频率误差开环传递函数为：
[0007]；
[0008]依据系统功率阶跃响应的频率误差开环传递函数，写出系统功率阶跃响应的频率
误差闭环传递函数为：
[0009]；
[0010]其中，为发电机总的惯性时间常数，为涡轮机等值惯性时间常数，为水轮机涡轮机特征系数；为定常阻尼系数，为水轮机调差系数，为风电机组一次调频系数；为考虑直流频率控制的广义负荷频率传递函数；为拉式因子；为功率阶跃响应，为负荷扰动变化量，为系统阻尼比，为系统无阻尼振荡频率。
[0011]所述考虑直流频率控制的广义负荷频率传递函数A，表达式为：
[0012]；
[0013]其中，为静态负荷所占比例，为静态负荷频率因子；为额定负荷，表示负荷在额定频率下的有功功率；为动态负荷频率因子，表示直流频率控制的比例增益系数。
[0014]所述系统无阻尼振荡频率、系统阻尼比表达式为：。
[0015]依据系统功率阶跃响应的频率误差闭环传递函数，采用终值定理计算功率阶跃响应下的稳态频率响应指标：
[0016]；
[0017]其中，表示功率阶跃响应的稳态频率误差，为频率误差关于时间的函数，为拉式因子，为系统功率阶跃响应的频率误差闭环传递函数，为定常阻尼系数，为水轮机调差系数，为风电机组一次调频系数；为考虑直流频率控制的广义负荷频率传递函数。
[0018]所述依据系统功率阶跃响应的频率误差闭环传递函数，计算阶跃扰动下的动态频率响应指标，具体为：
[0019]依据系统阻尼比取值区间不同，分别建立阶跃扰动下动态频率响应指标表达式：在系统阻尼比处于第一取值区间时，将功率阶跃响应的动态频率响应传递函数转变为关于时间的函数，获得第一动态频率误差时间响应函数；在系统阻尼比处于第二取值区间时，将功率阶跃响应的动态频率响应传递函数转变为关于时间的函数，获得第二动态频率误差时间响应函数；依据动态频率误差时间响应函数，建立动态峰值时间表达式；将动态峰值时间代入动态频率误差时间响应函数，建立超调量表达式、频率偏差最大值表达式；在系统阻尼比处于第一取值区间时，依据实际响应与稳态输出之间的误差表达式，确定调节时间表达式。
[0020]依据系统功率阶跃响应的频率误差闭环传递函数，建立功率阶跃响应的动态频率响应传递函数：
[0021]；
[0022]其中，为系统功率阶跃响应的频率误差闭环传递函数；为发电机总的惯性时间常数，为涡轮机等值惯性时间常数，为拉式因子，为系统阻尼比，为系统无阻尼振荡频率，为定常阻尼系数，为水轮机调差系数，为风电机组一次调频系数；为考虑直流频率控制的广义负荷频率传递函数。
[0023]在系统阻尼比处于第一取值区间时，建立第一动态频率误差时间响应函数表达式为：
[0024]；
[0025]其中：为第一动态频率误差时间响应函数，为定常阻尼系数，为水轮机调差系数，为风电机组一次调频系数；为考虑直流频率控制的广义负荷频率传递函数，为系统阻尼比，为系统无阻尼振荡频率，、、为助记符，表示时间，为涡轮机等值惯性时间常数。
[0026]在系统阻尼比处于第二取值区间时，建立第二动态频率误差时间响应函数表达式为：
[0027]；
[0028]其中，为第二动态频率误差时间响应函数，为涡轮机等值惯性时间常数，为定常阻尼系数，为水轮机调差系数，为风电机组一次调频系数；为考虑直流频率控制的广义负荷频率传递函数；为助记符，e为指数，表示时间。
[0029]所述频率偏差最大值：
[0030]；
[0031]其中，、分别表示第一、二动态频率误差时间响应函数中取值为动态峰值时间时的值，为系统无阻尼振荡频率，为系统阻尼比，为定常阻尼系数，为水轮机调差系数，为风电机组一次调频系数；为考虑直流频率控制的广义负荷频率传递函数，为涡轮机等值惯性时间常数，、、、为助记符，e为指数。
[0032]本专利技术的有益效果是：
[0033]1、本专利技术将考虑直流频率控制的直流系统视作负荷计入到负荷模型当中，将其等效为广义负荷模型参与系统频率调节，可用于分析考虑综合负荷频率特性、FLC参与系统频率调节的电力系统频率特性；
[0034]2、本专利技术能根据系统频率响应模型详细计算稳态频率和动态频率响应指标，依此评价指标可定量分析不同调频控制参数对系统频率特性的影响。
附图说明
[0035]图1是计及广义负荷的风水经直流送出系统简化频率响应模型；
[0036]图2是直流频率控制（FLC）模型框图；
[0037]图3是本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种计及广义负荷的风水经直流送出系统频率特性分析方法，其特征在于，包括：依据计及广义负荷模型的风水经直流送出系统简化频率响应模型，写出系统功率阶跃响应的频率误差闭环传递函数；依据系统功率阶跃响应的频率误差闭环传递函数，计算功率阶跃响应下的稳态频率响应指标；依据系统功率阶跃响应的频率误差闭环传递函数，计算阶跃扰动下的动态频率响应指标。2.根据权利要求1所述的计及广义负荷的风水经直流送出系统频率特性分析方法，其特征在于，所述依据计及广义负荷模型的风水经直流送出系统简化频率响应模型，写出系统功率阶跃响应的频率误差闭环传递函数，包括：依据计及广义负荷模型的风水经直流送出系统简化频率响应模型，写出系统功率阶跃响应的频率误差开环传递函数为：；依据系统功率阶跃响应的频率误差开环传递函数，写出系统功率阶跃响应的频率误差闭环传递函数为：；其中，为发电机总的惯性时间常数，为涡轮机等值惯性时间常数，为水轮机涡轮机特征系数；为定常阻尼系数，为水轮机调差系数，为风电机组一次调频系数；为考虑直流频率控制的广义负荷频率传递函数；为拉式因子；为功率阶跃响应，为负荷扰动变化量，为系统阻尼比，为系统无阻尼振荡频率。3.根据权利要求2所述的计及广义负荷的风水经直流送出系统频率特性分析方法，其特征在于，所述考虑直流频率控制的广义负荷频率传递函数A，表达式为：；其中，为静态负荷所占比例，为静态负荷频率因子；为额定负荷，表示负荷在额定频率下的有功功率；为动态负荷频率因子，表示直流频率控制的比例增益系数。4.根据权利要求2所述的计及广义负荷的风水经直流送出系统频率特性分析方法，其特征在于，所述系统无阻尼振荡频率、系统阻尼比表达式为：。5.根据权利要求1所述的计及广义负荷的风水经直流送出系统频率特性分析方法，其特征在于，依据系统功率阶跃响应的频率误差闭环传递函数，采用终值定理计算功率阶跃
响应下的稳态频率响应指标：；其中，表示功率阶跃响应的稳态频率误差，为频率误差关于时间的函数，为拉式因子，为系统功率阶跃响应的频率误差闭环传递函数，为定常阻尼系数，为水轮机调差系数，为风电机组一次调频系数；为考虑直流频率控制的广义负荷频率传递函数。6.根据权利要求1所述的计及广义负荷的风水经直流送出系统频率特性分析方法，其特征在于，所述依据系统功率阶跃响应的频率误差闭环传递函数，计算阶跃扰动下的动态频率响应指标，具体为：依据系统阻尼比取值区间不同，分别建立阶跃扰动下动态频...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓涵，束洪春，吴水军，孙士云，周子超，冯海洋，徐韬，张丕豪，陈有为，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：
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