【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力控制，尤其是涉及一种基于功率缺额估计的输电系统频率支撑控制方法及系统。
技术介绍
1、随着电力系统向着以新能源为主体的新型电力系统转型，大量常规机组被直流/新能源替代，系统惯量水平下降，调频资源减少，频率稳定性问题日益突出。为改善新型电力系统的频率动态特性，新能源必须具备一定的调频能力。而电网换相换流器高压直流输电(line commutated converter based high voltage direct current,lcc-hvdc)系统作为全国范围内广泛应用的电能外送与电网互联通道，具备快速精确调整功率的能力，可以充分利用这一特点提高交流系统的调频质量。
2、目前，针对lcc-hvdc系统参与调频的研究基本采用下垂控制，然而现有的下垂控制调频方法控制逻辑复杂，而且需即时通讯，无法充分利用lcc自身资源。
技术实现思路
1、本专利技术旨在提供一种基于功率缺额估计的输电系统频率支撑控制方法及系统，以解决上述技术问题，通过获取功率缺额估计值并优化出输电系统的出力时序，充分利用系统的短时过载能力提升系统频率稳定性；该控制方法无需通讯，控制逻辑简单。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于功率缺额估计的输电系统频率支撑控制方法，包括以下步骤：
3、对输电系统进行局部频率采样，获取局部频率变化量序列；
4、提取局部频率变化量序列的线性分量，获取线性分量系数序列；
5、基于线性分量系数序
6、根据功率缺额估计值序列对预设的输电系统频率支撑控制优化模型进行求解，获取最优的出力序列，以实现对输电系统的频率支撑控制。
7、上述方案中，通过获取局部频率变化量的线性分量以快速获取功率缺额估计值，再根据功率缺额估计值对输电系统频率支撑控制优化模型进行优化求解，获取使得频率最低点最高的出力序列，实现对输电系统的频率支撑控制。该控制方法无需通讯，控制逻辑简单，有利于充分利用系统的短时过载能力提升系统频率稳定性。
8、进一步地，获取的局部频率变化量序列具体为：{(t1,y1),(t2,y2),···,(tm,ym)}，其可以表示输电系统频率事件发生后该局部频率变化量的时间序列。
9、进一步地，所述提取局部频率变化量序列的线性分量，获取线性分量系数序列，每个线性分量系数均可以采用最小二乘拟合法进行提取，具体计算公式为：
10、
11、式中，l为局部频率变化量线性分量系数；tj表示采样点j对应的时刻；m表示采样点数量；k表示第k个发电机；αk表示第k个发电机的幅值；βk表示第k个机电模式的频率；表示第k个机电模式的相角；yj为tj时刻采样得到的局部频率变化量，其基于局部频率变化量序列得到；n表示系统发电机台数。
12、进一步地，在所述基于线性分量系数序列及输电系统等值惯量，获取输电系统的功率缺额估计值序列中，所述功率缺额估计值序列表达式为：
13、pd＝2hsysl
14、式中，表示功率缺额估计值序列；表示线性分量系数序列，即系统coi频率变化率组成的序列；hsys表示输电系统等值惯量，其由同步惯量估算得到，具体表达式为：
15、
16、式中，hi为第i台发电机的同步惯量常数。
17、上述方案中，局部频率变化量可以描述为系统coi频率变化量与多个正弦分量的组合，表达式为：
18、
19、式中，δωi为第i台发电机的频率变化量；δωcoi为系统coi频率变化量；αk、βk、分别为线性组合得到的对应于第k个发电机的幅值、频率和相角；n为系统发电机台数；下标i表示第i台发电机；t为时间。
20、进一步地，在扰动后的初始阶段，系统coi频率变化量与时间呈线性关系，表达式为：
21、
22、其中，pd为系统功率缺额值。
23、进一步地，所述输电系统频率支撑控制优化模型具体表示为：
24、max j＝min(ωrec)
25、
26、式中，j为性能指标；下标sen、rec分别表示输电系统的送端和受端；ω为系统频率；h为系统惯量；pg为同步发电机输出有功功率；plcc为lcc-hvdc输电系统注入受端电网的功率；pl为系统有功负荷；tnadir为系统频率最低点对应的时刻；δ表示变化量；δωmax为送端系统容许的最大频率变化量；k为lcc最大允许过载倍数；plcc_n为直流额定功率；η为直流功率与受端系统发电量的比值；emax为输电系统调频能量上限值；ts为原动机-调速器系统的惯性时间常数；kf为同步发电机的一次调频系数；τ表示支撑时间；ten为附加功率控制动作的时刻。
27、进一步地，所述根据功率缺额估计值序列对预设的输电系统频率支撑控制优化模型进行求解，获取最优的出力序列，以实现对输电系统的频率支撑控制，具体为：
28、根据功率缺额估计值序列对预设的输电系统频率支撑控制优化模型，采用序列二次规划法进行求解，获取最优的出力序列，以实现对输电系统的频率支撑控制。
29、上述方案通过提取局部频率变化量实时信号的线性分量，得到系统coi频率变化率，再结合系统等值惯量得出系统功率缺额的估计值；在系统功率缺额的估计值快速估算的基础上，提出了计及换流器出力限制的lcc-hvdc出力时序优化方案，运用序列二次规划法求解出使频率最低点最高的直流附加功率量和功率支撑时间。
30、上述方案无需实时通信，快速估算系统coi频率变化率从而得到系统功率缺额的估计值，采用附加功率控制有利于充分利用lcc的短时过负载能力，提高系统频率稳定性。
31、本专利技术还提供一种基于功率缺额估计的输电系统频率支撑控制系统，包括：
32、采样模块，用于对输电系统进行局部频率采样，获取局部频率变化量序列；
33、提取模块，用于提取局部频率变化量序列的线性分量，获取线性分量系数序列；
34、功率缺额估计模块，用于基于线性分量系数序列及输电系统等值惯量，获取输电系统的功率缺额估计值序列；
35、频率支撑控制模块，用于根据功率缺额估计值序列对预设的输电系统频率支撑控制优化模型进行求解，获取最优的出力序列，以实现对输电系统的频率支撑控制。
36、上述方案提供的系统结构简单，适用性强，其通过获取局部频率变化量的线性分量以快速获取功率缺额估计值，再根据功率缺额估计值对输电系统频率支撑控制优化模型进行优化求解，获取使得频率最低点最高的出力序列，实现对输电系统的频率支撑控制。该控制方法无需通讯，控制逻辑简单，有利于充分利用系统的短时过载能力提升系统频率稳定性。
37、进一步地，在所述提取模块中，所述提取局部频率变化量序列的线性分量，获取线性分量系数序列，每个线性分量系数具体计算公式为：
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1.基于功率缺额估计的输电系统频率支撑控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于功率缺额估计的输电系统频率支撑控制方法，其特征在于，所述提取局部频率变化量序列的线性分量，获取线性分量系数序列，每个线性分量系数具体计算公式为：
3.根据权利要求2所述的基于功率缺额估计的输电系统频率支撑控制方法，其特征在于，在所述基于线性分量系数序列及输电系统等值惯量，获取输电系统的功率缺额估计值序列中，所述功率缺额估计值序列表达式为：
4.根据权利要求3所述的基于功率缺额估计的输电系统频率支撑控制方法，其特征在于，所述输电系统频率支撑控制优化模型具体表示为：
5.根据权利要求1～4任一项所述的基于功率缺额估计的输电系统频率支撑控制方法，其特征在于，所述根据功率缺额估计值序列对预设的输电系统频率支撑控制优化模型进行求解，获取最优的出力序列，以实现对输电系统的频率支撑控制，具体为：
6.基于功率缺额估计的输电系统频率支撑控制系统，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的基于功率缺额估计的输电系统频率支撑
8.根据权利要求7所述的基于功率缺额估计的输电系统频率支撑控制系统，其特征在于，在所述功率缺额估计模块中，所述功率缺额估计值序列表达式为：
9.根据权利要求8所述的基于功率缺额估计的输电系统频率支撑控制系统，其特征在于，在所述频率支撑控制模块中，所述输电系统频率支撑控制优化模型具体表示为：
10.根据权利要求6～9任一项所述的基于功率缺额估计的输电系统频率支撑控制系统，其特征在于，在所述频率支撑控制模块中，所述根据功率缺额估计值序列对预设的输电系统频率支撑控制优化模型进行求解，获取最优的出力序列，以实现对输电系统的频率支撑控制，具体为：
...【技术特征摘要】
1.基于功率缺额估计的输电系统频率支撑控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于功率缺额估计的输电系统频率支撑控制方法，其特征在于，所述提取局部频率变化量序列的线性分量，获取线性分量系数序列，每个线性分量系数具体计算公式为：
3.根据权利要求2所述的基于功率缺额估计的输电系统频率支撑控制方法，其特征在于，在所述基于线性分量系数序列及输电系统等值惯量，获取输电系统的功率缺额估计值序列中，所述功率缺额估计值序列表达式为：
4.根据权利要求3所述的基于功率缺额估计的输电系统频率支撑控制方法，其特征在于，所述输电系统频率支撑控制优化模型具体表示为：
5.根据权利要求1～4任一项所述的基于功率缺额估计的输电系统频率支撑控制方法，其特征在于，所述根据功率缺额估计值序列对预设的输电系统频率支撑控制优化模型进行求解，获取最优的出力序列，以实现对输电系统的频率支撑控制，具体为：
【专利技术属性】
技术研发人员：伍双喜，刘洋，李佳朋，郭新元，李宇骏，华威，向丽玲，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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