【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力，特别涉及考虑空间频率分布的精细化厂站分频动态模型建立方法。
技术介绍
1、大型高比例清洁能源电力系统由于其地理跨度大、惯量差异显著，在扰动初期频率会出现明显的空间分布特性，系统coi频率无法体现此特点。当扰动发生后，所有发电机会立即共同接受不平衡功率。扰动造成的系统不平衡功率分配后，如何表征各发电机的转子的转速变化过程成为亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供考虑空间频率分布的精细化厂站分频动态模型建立方法，能够在扰动造成的系统不平衡功率分配后，通过各发电机的转子运动方程体现其转速变化过程。
2、本专利技术解决其技术问题，采用的技术方案是：
3、考虑空间频率分布的精细化厂站分频动态模型建立方法，包括如下步骤：
4、建立考虑新能源并网的电网平均系统响应模型，根据系统不平衡功率，利用考虑新能源并网的电网平均系统响应模型计算系统coi频率偏差；
5、建立基于转子运动方程的发电机频率模型，当扰动发生后，将原始的系统网络拓扑结构简化为仅包含发电机电压源节点和扰动负荷节点的端口网络，扰动造成的系统不平衡功率分配后，通过各发电机的转子运动方程表征其转速变化过程；
6、根据计算出的系统coi频率偏差和各发电机的转子运动方程，计算各发电机转子转速与额定转速的偏差。
7、作为进一步优化，所述考虑新能源并网的电网平均系统响应模型包括同步机组、调速系统和可再生能源电源；
8、所
9、作为进一步优化，所述考虑新能源并网的电网平均系统响应模型中的参数具体计算公式如下：
10、
11、
12、式中，n＝ng+nres，为系统内发电机总数，sk为发电机k的额定容量，si为同步机i的额定容量，sj为res j的额定容量，hi和di分别为同步机i的惯性时间常数和阻尼系数。
13、作为进一步优化，所述原始的系统网络拓扑结构为n+nd端口网络，其中包含n个发电机节点和nd个负荷节点。
14、作为进一步优化，通过将负荷采用等效阻抗替代，并引入发电机内阻抗，系统被简化为仅包含发电机电压源节点和扰动负荷节点k的n+1端口网络。
15、作为进一步优化，所述将原始的系统网络拓扑结构简化为仅包含发电机电压源节点和扰动负荷节点的端口网络时：
16、为发电机i(i∈n)的内电势，为发电机i(i∈n)的机端电压，为负荷节点k的电压，为原始网络参数，为简化网络参数，zgi为发电机i(i∈n)的内阻抗，zlk为负荷k(k∈nd)的等效阻抗，pgi为发电机i(i∈n)的注入功率，pk为负荷k的注入功率；
17、向量元素写作发电机节点潮流方程写成如下形式：
18、
19、式中，δij＝δi-δj；
20、对于电导远小于电纳的情况，上式写为：
21、
22、节点k的注入功率为：
23、
24、作为进一步优化，当节点k发生功率扰动pkδ时，分配至发电机节点i的不平衡功率pgiδ写为如下形式：
25、
26、式中，psij＝egiegjbijcosδij0，psik＝egiudkbikcosδik0；
27、上式基于如下的线性化假设：
28、
29、根据式(6)，分配至发电机的不平衡功率分为两部分，一部分与发电机间功角差δijδ相关，另一部分与发电机与扰动节点功角差δikδ相关。
30、作为进一步优化，在功率扰动发生的瞬间，即t＝0+时刻，由于同步发电机转子的惯性和可再生能源电源的虚拟惯量控制，δiδ＝0，计算：
31、δijδ＝0,δikδ＝-δkiδ＝-δkδ(0+) (8)
32、依据式(6)与式(8)，t＝0+时刻，t＝0+时刻分配至发电机节点的不平衡功率由同步功率系数表示为：
33、pgiδ(0+)＝sgipkδ (9)
34、式中，sgi为发电机i的同步功率系数，计算公式为：
35、
36、功率扰动发生后的一段时间，发电机与扰动节点功角差δikδ相比扰动后瞬间不会产生较大变化，即可假设扰动后的任意时刻t＝t0，有δikδ(t0)＝δikδ(0+)，在此假设下，式(6)写为如下形式：
37、
38、作为进一步优化，式(11)中的δijδ会在扰动发生后一段时间内出现波动，故障发生后，发电机i的转子运动方程为：
39、
40、式中，ωi为发电机i转子转速与额定转速的偏差，ui(t)为功率控制单元的注入功率，包括一次调频功率和其他快速频率控制方式的注入功率，对于可再生能源电源机组，hi＝hres,i，di＝0，将式(11)带入式(12)中，得：
41、
42、作为进一步优化，系统coi频率偏差ωcoi包含系统所有发电机的转子转速信息，且系统恢复稳态后，各机组转子转速都会统一于系统coi频率，此时，将式(13)中各发电机转子转速用系统coi频率代替，并乘以等效系数，式(13)近似简化为以下形式：
43、
44、式中，pi,coi表示电磁功率波动量受ωi与ωcoi间偏差影响的等效系数。
45、本专利技术的有益效果是：通过上述提供考虑空间频率分布的精细化厂站分频动态模型建立方法，能够在扰动造成的系统不平衡功率分配后，通过各发电机的转子运动方程体现其转速变化过程。并且，能够解析求解系统发生功率扰动后发电机转子的频率曲线，并且考虑了扰动后各发电机转子间的频率差异。
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1.考虑空间频率分布的精细化厂站分频动态模型建立方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的考虑空间频率分布的精细化厂站分频动态模型建立方法，其特征在于，所述考虑新能源并网的电网平均系统响应模型包括同步机组、调速系统和可再生能源电源；
3.根据权利要求2所述的考虑空间频率分布的精细化厂站分频动态模型建立方法，其特征在于，所述考虑新能源并网的电网平均系统响应模型中的参数具体计算公式如下：
4.根据权利要求1所述的考虑空间频率分布的精细化厂站分频动态模型建立方法，其特征在于，所述原始的系统网络拓扑结构为N+ND端口网络，其中包含N个发电机节点和ND个负荷节点。
5.根据权利要求4所述的考虑空间频率分布的精细化厂站分频动态模型建立方法，其特征在于，通过将负荷采用等效阻抗替代，并引入发电机内阻抗，系统被简化为仅包含发电机电压源节点和扰动负荷节点k的N+1端口网络。
6.根据权利要求1所述的考虑空间频率分布的精细化厂站分频动态模型建立方法，其特征在于，所述将原始的系统网络拓扑结构简化为仅包含发电机电压源节点和扰动负荷
7.根据权利要求6所述的考虑空间频率分布的精细化厂站分频动态模型建立方法，其特征在于，当节点k发生功率扰动PkΔ时，分配至发电机节点i的不平衡功率PgiΔ写为如下形式：
8.根据权利要求7所述的考虑空间频率分布的精细化厂站分频动态模型建立方法，其特征在于，在功率扰动发生的瞬间，即t＝0+时刻，由于同步发电机转子的惯性和可再生能源电源的虚拟惯量控制，δiΔ＝0，计算：
9.根据权利要求8所述的考虑空间频率分布的精细化厂站分频动态模型建立方法，其特征在于，式(11)中的δijΔ会在扰动发生后一段时间内出现波动，故障发生后，发电机i的转子运动方程为：
10.根据权利要求9所述的考虑空间频率分布的精细化厂站分频动态模型建立方法，其特征在于，系统COI频率偏差ωCOI包含系统所有发电机的转子转速信息，且系统恢复稳态后，各机组转子转速都会统一于系统COI频率，此时，将式(13)中各发电机转子转速用系统COI频率代替，并乘以等效系数，式(13)近似简化为以下形式：
...【技术特征摘要】
1.考虑空间频率分布的精细化厂站分频动态模型建立方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的考虑空间频率分布的精细化厂站分频动态模型建立方法，其特征在于，所述考虑新能源并网的电网平均系统响应模型包括同步机组、调速系统和可再生能源电源；
3.根据权利要求2所述的考虑空间频率分布的精细化厂站分频动态模型建立方法，其特征在于，所述考虑新能源并网的电网平均系统响应模型中的参数具体计算公式如下：
4.根据权利要求1所述的考虑空间频率分布的精细化厂站分频动态模型建立方法，其特征在于，所述原始的系统网络拓扑结构为n+nd端口网络，其中包含n个发电机节点和nd个负荷节点。
5.根据权利要求4所述的考虑空间频率分布的精细化厂站分频动态模型建立方法，其特征在于，通过将负荷采用等效阻抗替代，并引入发电机内阻抗，系统被简化为仅包含发电机电压源节点和扰动负荷节点k的n+1端口网络。
6.根据权利要求1所述的考虑空间频率分布的精细化厂站分频动态模型建立方法，其特征在于，所述将原始的系统网络拓扑结构简化为...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈力，王庆，文一宇，张鹏，
申请(专利权)人：国家电网有限公司西南分部，
类型：发明
国别省市：
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