【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力系统调度与控制应用，尤其涉及一种考虑频率响应特性的虚拟惯量在线评估方法及评估器。
技术介绍
1、随着风电、光伏为代表的新能源发电容量及比例升高，同步发电机逐步被电力电子设备所替代，传统调频资源稀缺化，系统惯量水平持续降低。在系统达到同步前，不同节点频率出现差异，导致各节点调频资源频率响应在时间上的不同步性，引起系统频率时空分布的差异性。同步发电机中原动机和转子具有转动惯量，旋转过程中储存了动能。当外界发生功率扰动导致频率偏移，同步发电机中转子储存的动能通过功角特性转化为电磁功率，实现惯量支撑。与一次调频相比，惯量支撑的功能主要是延缓系统的频率变化率，阻止频率快速跌落，从而为一次调频赢得时间，但是难以有效抑制频率跌落深度。而一次调频可以响应系统的频率偏差的持续有功功率支援，以阻止系统频率的持续跌落，使其可以达到新的平衡，避免频率故障的扩大。
2、频率调控手段多样化，需要挖掘电力系统源网荷储各个环节的调频潜力，从各节点处就地改善频率稳定。对于电力电子接口的分布式电源，其惯量形式不局限于转动惯量，惯量特性取决于变流器控制方式与机组运行工况，惯量形式多样，响应特性复杂。随着分布式电源的逐渐增多，其即插即用的特性，使得电网的惯量水平难以准确实时评估。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种考虑频率响应特性的虚拟惯量在线评估方法及评估器，用以解决现有技术中电网的惯量水平难以准确实时评估的缺陷，为分布式电源参与调频市场的交易机制提供了相关调频响应指标的量化方法。>
2、本专利技术提供一种考虑频率响应特性的虚拟惯量在线评估方法，首先，分析了惯量与电网节点频率之间的关系，分析了虚拟惯量的频率响应特性；其次，从能量的角度基于动能定理推导辨析了虚拟惯量的表征方法；提出惯量支撑功率与一次调频功率解耦方法，设计虚拟惯量在线评估控制器。使得分布式电源以虚拟惯量控制方法加入到电网中时，能够从节点的频率响应中辨识分布式电源为电网提供的虚拟惯量大小。
3、本专利技术技术方案如下：
4、一种考虑频率响应特性的虚拟惯量在线评估方法，包括以下步骤：
5、步骤1，给定所接入节点原有的惯量水平相关参数；
6、步骤2，在接入分布式电源后，结合所接入电网，施加频率扰动，并通过测量模块，获取分布式电源所接入节点的实时状态，分析节点虚拟惯量的频率响应特性；
7、步骤3，解耦惯量支撑功率与一次调频功率；
8、步骤4，给定分布式电源的虚拟惯量控制策略及其控制参数，输入虚拟惯量评估器；
9、步骤5，获取实时惯量评估结果。
10、根据本专利技术提供的一种考虑频率响应特性的虚拟惯量在线评估方法，在未考虑分布式电源接入时，原先电网的惯量水平主要由电网侧电源提供，这类惯量资源能够由电网的调度控制中心准确获取相关信息，并评估所接入节点的惯量以及发电容量。
11、根据本专利技术提供的一种考虑频率响应特性的虚拟惯量在线评估方法，通过测量模块获取分布式电源所接入节点的实时状态，包括三相电压和电流分析节点惯量与节点频率之间的关系，通过三相电压和电流，计算出该节点输入或者输出的实时功率，并根据锁相环获得该节点的实时频率，结合频率、频率变化率以及实时功率的变化率，分析节点虚拟惯量的频率响应特性，如下式所示，
12、
13、式中，hvsg为分布式电源的虚拟惯量大小，与控制参数有关，pm(t)为该节点所连分布式电源的原动机输入驱动功率，pe(t)为该节点承担的负载功率，df/dt为该节点频率变化率。
14、结合公式(1)以及图3，分析节点虚拟惯量的频率响应特性。当频率扰动发生时，且频率偏差越过频率死区，进行频率检测，此时，具有惯量的调频资源将根据自身的惯量特性以及频率偏差、频率变化率的方向进行自动地惯量响应，提供惯量支撑功率；进一步地，一次调频根据自身的下垂控制系数，进行有差的一次调频响应；调度中心或者能量管理中心根据各调频资源的调频特性，进行功率分配，通过通讯和响应延时，逐渐产生对应的二次调频响应功率，最后实现无差调频，频率恢复。
15、根据本专利技术提供的一种考虑频率响应特性的虚拟惯量在线评估方法，根据一次反馈能量和虚拟惯性控制馈入能量之间的特征差异，采用积分平均的思想来评估一段时间内虚拟惯量的平均影响。
16、当频率扰动越过死区时，由于一次调频中的延时，只有虚拟惯性响应提供非常短期的功率支持。随着时间的推移，当一次调频响应开始作用时，频率变化率随着频率偏差的增加而减小。馈入电网的能量主要由一次调频δppc(t)提供，虚拟惯性响应功率δpis(t)的累积能量在长时间尺度上可以忽略不计。因此，有：
17、
18、式中，tn为积分计算的时间窗，随着时间序列滑动。
19、由(4)可知，当t≤tn时，可近似看做分布式电源的功率均为惯量支撑功率；当t＞tn时，分布式电源的功率均为一次调频功率。因此，只需要确定了tn的时间选择，即可近似将一次调频功率和惯量支撑功率解耦。
20、根据本专利技术提供的一种考虑频率响应特性的虚拟惯量在线评估方法，将分布式电源的虚拟惯量控制相关参数，如虚拟转动惯量系数、下垂系数、控制响应延时等作为输入参数，输入虚拟惯量评估器中。
21、虚拟惯量评估器，首先需要计算惯量的理论值；其次，根据步骤1-3的一次调频和惯量功率解耦，计算惯量评估值。
22、根据本专利技术提供的一种考虑频率响应特性的虚拟惯量在线评估方法，在电网中，搭建分布式电源接入并网点的模型，并且施加频率扰动，观测电网的实时频率，将惯量响应功率及其下垂功率的解耦，然后利用虚拟惯量在线评估器进行实时评估。专利技术的虚拟惯量在线评估器，能够准确评估出分布式电源接入电网后电网节点的实时惯量，以及虚拟惯量对电网惯量水平的增加量。
23、本专利技术还提供了一种用于考虑频率响应特性的虚拟惯量在线评估方法的虚拟惯量评估器，包括：测量模块、分析计算模块和通讯模块；
24、测量模块用于获取分布式电源所接入节点的实时状态；包括三相电压、三相电流、节点惯量和节点频率；
25、分析计算模块用于通过三相电压和电流，计算出该节点输入或者输出的实时功率，并根据锁相环获得该节点的实时频率，结合频率、频率变化率以及实时功率的变化率，分析节点虚拟惯量的频率响应特性；计算虚拟惯量评估器中惯量的理论值和评估值；
26、通讯模块用于产生对应的二次调频响应功率，实现无差调频，频率恢复。
27、本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述考虑频率响应特性的虚拟惯量在线评估方法。
28、本专利技术还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述考虑频率响应特性的虚拟惯量在线评估方法。
29、本专利技术还提供一种计算本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种考虑频率响应特性的虚拟惯量在线评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述考虑频率响应特性的虚拟惯量在线评估方法，其特征在于，所述给定所接入节点原有的惯量水平相关参数包括：分布式电源未接入时，从电网的调度控制中心获取惯量水平相关参数，评估所接入节点的惯量以及发电容量。
3.根据权利要求1所述考虑频率响应特性的虚拟惯量在线评估方法，其特征在于，所述获取分布式电源所接入节点的实时状态包括：获取三相电压、三相电流、节点惯量与节点频率之间的关系，通过三相电压和三相电流计算出该节点输入或者输出的实时功率，并根据锁相环获得该节点的实时频率，结合实时频率、频率变化率以及实时功率的变化率，节点虚拟惯量的频率响应特性如下式
4.根据权利要求3所述考虑频率响应特性的虚拟惯量在线评估方法，其特征在于，所述解耦惯量支撑功率与一次调频功率包括：
5.根据权利要求1所述考虑频率响应特性的虚拟惯量在线评估方法，其特征在于，所述给定分布式电源的虚拟惯量控制参数，输入虚拟惯量评估器包括：
6.用于权利要求1-5任意一项所述考虑频率
7.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至5任一项所述考虑频率响应特性的虚拟惯量在线评估方法。
8.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述考虑频率响应特性的虚拟惯量在线评估方法。
9.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述考虑频率响应特性的虚拟惯量在线评估方法。
...【技术特征摘要】
1.一种考虑频率响应特性的虚拟惯量在线评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述考虑频率响应特性的虚拟惯量在线评估方法，其特征在于，所述给定所接入节点原有的惯量水平相关参数包括：分布式电源未接入时，从电网的调度控制中心获取惯量水平相关参数，评估所接入节点的惯量以及发电容量。
3.根据权利要求1所述考虑频率响应特性的虚拟惯量在线评估方法，其特征在于，所述获取分布式电源所接入节点的实时状态包括：获取三相电压、三相电流、节点惯量与节点频率之间的关系，通过三相电压和三相电流计算出该节点输入或者输出的实时功率，并根据锁相环获得该节点的实时频率，结合实时频率、频率变化率以及实时功率的变化率，节点虚拟惯量的频率响应特性如下式
4.根据权利要求3所述考虑频率响应特性的虚拟惯量在线评估方法，其特征在于，所述解耦惯量支撑功率与一次调频功率包括：
5.根据权利要求1所述考...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨军，张帆，张晓波，柯松，钱斌，谢芳娅，施兴烨，林晓明，张杰明，丁乐言，唐建林，钟榜，林伟斌，谢振鹏，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：
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