【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统调度运行领域，具体涉及一种电网准稳态场景下等效惯量在线评估方法及系统。
技术介绍
1、随着新能源并网的增多及大直流输电工程的兴建，电网中部分同步发电机组被替代非同步电源所替代，相较于传统的同步发电机组，新能源通过电力电子器件接入电网，存在与系统频率解耦的问题，使得出现有功扰动时，不能提供足够的惯量支撑。此种情况之下电网惯性水平大幅降低。近年来新能源渗透率高的电力系统，惯量降低引发的安全问题引起关注，大面积停电、大范围轮流停电频发。深入探究其原因均与新能源占比高导致系统惯量水平降低有关，因此实现在准稳态情景下，对电网等效惯量的在线评估显得尤为重要，在一定程度上可以有效避免因电网惯量低所引起的系列稳定性问题。目前，新能源发电装机容量的日益提升，新能源渗透率逐步增大，如何快速准确地对电网等效惯量进行在线评估，是一个值得深入探究的问题。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种电网准稳态场景下等效惯量在线评估方法及系统，本专利技术旨在针对随着新能源发展导致电网惯量水平降低的情况下，基于电网节点频率、功率变化量等时间序列量测数据实现小扰动和有限pmu量测信息下“区域-系统”惯量水平的在线监测与评估，以确保电网安全、可靠、稳定地运行。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种电网准稳态场景下等效惯量在线评估方法，包括以下步骤：
4、s101，将电网划分为不同的区域，将各个区域
5、s102，建立用于描述获取传递函数g(s)的冲激响应初始值以估算等值发电机的等效惯量的armax模型，将惯量求解问题转变为未知参数的求解问题；
6、s103，结合各个区域分段的功率和频率数据辨识armax模型中的未知参数，建立传递函数g(s)对应的离散传递函数；
7、s104，将传递函数g(s)对应的离散传递函数转换为连续传递函数，并基于冲激响应初始值和区域的等效惯量之间的关系得到多个分段的区域的等效惯量；
8、s105，针对多个区域的等效惯量剔除数据离群值后求均值得到最终的惯量评估结果。
9、可选地，步骤s101中计算区域惯性中心频率的函数表达式为：
10、
11、上式中，fcoi为区域惯性中心频率，hgi为区域中第i台发电机的惯性时间常数，fi为区域中第i台发电机的频率。
12、可选地，步骤s101中利用发电机的转子运动方程解析出等值发电机关于功率变化输入和频率偏差输出的传递函数g(s)包括：
13、s201，确定等值发电机的转子运动方程如下式所示：
14、
15、上式中，h表示区域的等效惯量，δf为区域的电网频率偏差，δpm为机械功率增量，δplin表示区域联络线上的功率增量，δpld表示区域内部负荷功率增量，d为等值发电机的阻尼，δp表示区域功率变化；
16、s202，将等值发电机的转子运动方程进行拉布拉斯变换，得到下式所示的拉布拉斯变换后的转子运动方程：
17、2hsδf＝-δpe-dδf，
18、上式中，s为拉布拉斯算子，δpe＝δplin+δpld为该区域的等值发电机的电磁功率增量；
19、s203，根据拉布拉斯变换后的转子运动方程得到等值发电机下式所示的关于功率变化输入和频率偏差输出的传递函数：
20、
21、上式中，g(s)为传递函数。
22、可选地，步骤s101中基于初值定理确定传递函数g(s)和区域的等效惯量之间的关系的函数表达式为：
23、
24、上式中，h表示区域的等效惯量，初值定理定义了时间趋向于0时，拉布拉斯算子s趋向于无穷大。
25、可选地，步骤s102中建立的armax模型的函数表达式为：
26、
27、上式中，式中y(k)为k时刻的输出项，对应于区域的功率变化输出；u(k)为k时刻的输入项，对应于区域的惯性中心频率变化；v(k)为k时刻的噪声项，a(z)、b(z)和c(z)是系数多项式，且有：
28、
29、
30、
31、上式中，分别为a(z)的na个未知参数，为b(z)的nb个未知参数，为c(z)的nc个未知参数，z-1、z-2、z-na、z-nb以及z-nc为单位后移算子，且有z-1y(k)＝y(k-1)，z-2y(k)＝y(k-2)，z-nay(k)＝y(k-na)，z-nby(k)＝y(k-nb)，z-ncy(k)＝y(k-nc)，y(k-1)为k-1时刻的频率变化量，y(k-na)为k-na时刻的频率变化量，y(k-nb)为k-nb时刻的频率变化量，y(k-nc)为k-nc时刻的频率变化量。
32、可选地，步骤s103中结合各个区域分段的功率和频率数据辨识armax模型中的未知参数包括：将各个区域的功率和频率数据进行分段处理，使用rels辨识算法辨识各个分段对应的armax模型中的未知参数，且所述rels辨识算法的函数表达式为：
33、
34、上式中，和分别为第m和m+1次的参数估计值，km+1为第m+1次的增益矩阵，y(m+1)为m+1时刻的频率变化量，且y(m+1)作为本次的实际测量值，h(m+1)＝为[-y(m+1-1),-y(m+1-2),…,-y(m+1-na),u(m+1-1),u(m+1-2),…,u(m+1-nb),v(m+1-1),v(m+1-2),…,v(m+1-nc)]，pm和pm+1分别为第m和m+1次参数估计的数据协方差矩阵，是依据前一次估计值对新一次实际测量值的预测，为作为新息的预测误差；步骤s103中建立传递函数g(s)对应的离散传递函数的函数表达式为：
35、
36、上式中，g(z)为传递函数g(s)对应的离散传递函数，a(z)和b(z)为armax模型的系数多项式。
37、可选地，步骤s104中将传递函数g(s)对应的离散传递函数转换为连续传递函数是指采用双线性变换将传递函数g(s)对应的离散传递函数转换为连续传递函数，且双线性变换的函数表达式为：
38、或
39、上式中，z为采样拉式算子，s为拉普拉斯算子，ts为采样周期；步骤s104中得到的连续传递函数的函数表达式为：
40、
41、上式中，g(z)为传递函数g(s)对应的离散传递函数，a(s)和b(s)为armax模型的系数多项式a(z)和b(z)的双线性变换结果，b1′～bn′分别为b(z)经过双线性变换后得到的连续时间函数的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电网准稳态场景下等效惯量在线评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的电网准稳态场景下等效惯量在线评估方法，其特征在于，步骤S101中计算区域惯性中心频率的函数表达式为：
3.根据权利要求1所述的电网准稳态场景下等效惯量在线评估方法，其特征在于，步骤S101中利用发电机的转子运动方程解析出等值发电机关于功率变化输入和频率偏差输出的传递函数G(s)包括：
4.根据权利要求1所述的电网准稳态场景下等效惯量在线评估方法，其特征在于，步骤S101中基于初值定理确定传递函数G(s)和区域的等效惯量之间的关系的函数表达式为：
5.根据权利要求1所述的电网准稳态场景下等效惯量在线评估方法，其特征在于，步骤S102中建立的ARMAX模型的函数表达式为：
6.根据权利要求5所述的电网准稳态场景下等效惯量在线评估方法，其特征在于，步骤S103中结合各个区域分段的功率和频率数据辨识ARMAX模型中的未知参数包括：将各个区域的功率和频率数据进行分段处理，使用RELS辨识算法辨识各个分段对应的ARMAX模型中的未知参数
7.根据权利要求6所述的电网准稳态场景下等效惯量在线评估方法，其特征在于，步骤S104中将传递函数G(s)对应的离散传递函数转换为连续传递函数是指采用双线性变换将传递函数G(s)对应的离散传递函数转换为连续传递函数，且双线性变换的函数表达式为：
8.根据权利要求1所述的电网准稳态场景下等效惯量在线评估方法，其特征在于，步骤S105中针对多个区域的等效惯量剔除数据离群值包括：针对多个区域的等效惯量构成的数据集，计算数据集里面各数据与数据集中位数偏差绝对值的中位数SMAD(X)：
9.一种电网准稳态场景下等效惯量在线评估系统，包括相互连接的微处理器和存储器，其特征在于，所述微处理器被编程或配置以执行权利要求1～8中任意一项所述电网准稳态场景下等效惯量在线评估方法。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序用于被微处理器编程或配置以执行权利要求1～8中任意一项所述电网准稳态场景下等效惯量在线评估方法。
...【技术特征摘要】
1.一种电网准稳态场景下等效惯量在线评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的电网准稳态场景下等效惯量在线评估方法，其特征在于，步骤s101中计算区域惯性中心频率的函数表达式为：
3.根据权利要求1所述的电网准稳态场景下等效惯量在线评估方法，其特征在于，步骤s101中利用发电机的转子运动方程解析出等值发电机关于功率变化输入和频率偏差输出的传递函数g(s)包括：
4.根据权利要求1所述的电网准稳态场景下等效惯量在线评估方法，其特征在于，步骤s101中基于初值定理确定传递函数g(s)和区域的等效惯量之间的关系的函数表达式为：
5.根据权利要求1所述的电网准稳态场景下等效惯量在线评估方法，其特征在于，步骤s102中建立的armax模型的函数表达式为：
6.根据权利要求5所述的电网准稳态场景下等效惯量在线评估方法，其特征在于，步骤s103中结合各个区域分段的功率和频率数据辨识armax模型中的未知参数包括：将各个区域的功率和频率数据进行分段处理，使用rels辨识算法辨识各个分段对应的arm...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴晋波，刘永刚，姜新凡，汪婧文，胡迪军，刘力，文云峰，龙高翔，王一东，廖帮昆，石辉，张泰磊，孙铭锐，龚禹生，呙虎，洪权，李理，肖遥遥，刘智仁，肖潇，李辉，欧阳帆，严亚兵，梁文武，臧欣，丁禹，
申请(专利权)人：国网湖南省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：
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