【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统安全稳定分析，特别涉及一种电力系统分区频率响应模型构建方法。
技术介绍
1、电力系统的频率响应能力指的是电力系统在受到扰动，比如受到负荷变化或新能源接入电网系统时，能够及时恢复电网电压和频率的能力。电力系统的频率响应能力与电力系统惯量的大小密切相关，电力系统惯量越大，电力系统的频率响应能力越强，反之则越弱。
2、高比例新能源机组经大量电力电子设备接入电网，无法像传统发电机一样为电网提供惯量，因此新能源渗透率的提高会造成电力系统的惯量降低，新能源接入的不均衡会造成区域惯量分布不均，进而影响电力系统的频率响应空间分布特性。因此，在新能源机组接入电力系统时，为了能够在负荷发生扰动时更快速地使电网恢复稳定运行，需要更精确地了解电力系统在不同区域的频率响应特性分布特性；现有技术中，在对电力系统频率响应特性的分析模型中，以惯性中心频率为基础的系统频率响应(sfr，system frequencyresponse)模型结构简单，易获得频率响应的解析解，是目前应用较为广泛的频率响应模型之一，具体结构如图1所示，图中，δpd统一为电网中发电或负荷的变化，δpm为同步发电机输出功率变化，δf为模型输出频率，h为同步发电机的惯性时间常数，d为同步发电机的阻尼系数，km为同步发电机的机械增益，fh为同步发电机的高压缸做功比例，tr为同步发电机的再热时间常数，r为调速器的调差系数；但sfr模型以一台单机模型等效整个电力系统，无法反映发生扰动时电力系统在不同区域的频率响应特性。
技术实现思路b>
1、有鉴于此，有必要提供一种能够反映同一扰动不同区域的频率响应特性的电力系统分区频率响应模型构建方法。
2、一种电力系统分区频率响应模型构建方法，包括以下步骤：
3、s1、获取电力系统中表征同步发电机电气距离的相关度矩阵，利用聚类算法对同步发电机进行初步分区；
4、s2、获取电力系统中的网络节点电压和同步发电机内部节点电压的关系矩阵，确定各个网络节点所属区域，完成电力系统分区；
5、s3、根据电力系统分区结果，对每个区域分别构建sfr模型，获得每个区域的sfr模型；
6、s4、以区域之间的联络线为媒介，将电力系统各个区域的sfr模型进行拼接，获得电力系统分区频率响应sdfr模型。
7、优选的，步骤s1包括以下步骤：
8、s11、获取电力系统中各个同步发电机内部节点和各个网络节点的自导纳，以及各个同步发电机内部节点与各个网络节点之间的互导纳，构建电力系统的导纳矩阵y，如式(1)所示：
9、
10、其中，m为网络节点中与同步发电机相连的外部节点，n为网络节点中的其它节点；ymm为节点m的自导纳；ymn为节点m与其它节点n之间的互导纳；ynn为其它节点n的自导纳；ynm为其它节点n与节点m之间的互导纳；
11、s12、忽略电导影响，计及同步发电机暂态电抗，并将电力系统中的负荷表示为导纳形式，在导纳矩阵y的基础上，构建节点导纳增广矩阵ys，如式(2)所示：
12、
13、其中，ym为发电机暂态电抗构成的对角阵，ylm为外部节点处负荷导纳形式的矩阵，yln节为其他节点处负荷导纳形式的矩阵；
14、s13、根据节点导纳增广矩阵ys，建立相对应的网络方程，如式(3)所示，并获得降阶的节点导纳增广矩阵ys′，如式(4)所示：
15、
16、
17、式(3)中，ig为各个同步发电机向电力系统注入的电流矩阵；ug为同步发电机内部节点g的电压矩阵；umn为各个网络节点m和n的电压矩阵；ys′为降阶的节点导纳增广矩阵；y1、y2、y3、y4表示节点导纳增广矩阵ys的不同部分，
18、y1＝ym
19、y2＝[-ym0]
20、y3＝[-ym0]t
21、
22、s14、依据kron简化法对降阶的节点导纳增广矩阵ys′进行简化，得到仅保留同步发电机内部节点的系统导纳矩阵ys‘’，如式(5)所示：
23、ys’‘＝y1-y2y4-1y3式(5)
24、s15、对系统导纳矩阵进行归一化处理，得到表征同步发电机间电气距离的相关度矩阵z；
25、s16、设置分区数a，并采用k-means聚类算法，将电气距离相近的同步发电机分至同一区域，完成对同步发电机的分区。
26、优选的，步骤s2包括以下步骤：
27、s21、由式(3)的网络方程，获得各个网络节点m和n的电压umn与同步发电机内部节点g的电压ug之间的关系式，如式(6)所示：
28、
29、s22、由式(6)获得电力系统网络节点电压umn与同步发电机内部节点电压ug的关系矩阵m，
30、s23、对m进行归一化处理，获得归一化的电力系统网络节点电压与同步发电机内部节点电压的关系矩阵m′，m′用以表征网络节点和发电机节点的关联程度；
31、s24、根据m′将各个网络节点划分至对其影响最大的同步发电机所属区域范围内，完成对电力系统的分区。
32、优选的，步骤s3包括以下步骤：
33、s31、根据电力系统分区结果，分别对每个区域内的同步发电机参数进行聚合等效，获得每个区域的同步发电机的等效参数；
34、s32、根据每个区域的同步发电机的等效参数，对每个区域分别构建sfr模型，获得每个区域的sfr模型。
35、优选的，步骤s31中，所述同步发电机的等效参数，包括：
36、等效惯性时间常数h，等效阻尼系数d，分别由式(7)和式(8)获得：
37、
38、
39、其中，hgj为区域内第j台同步发电机的实际惯性时间常数；dgj为区域内第j台同步发电机的实际阻尼系数；sgj为区域内第i台同步发电机的容量；sgsys为区域内所有同步发电机容量之和；n为区域内同步发电机的数量；
40、等效调差系数r，由式(9)获得：
41、
42、其中，λj为区域内第j台同步发电机的出力比例系数，λj＝sgj/sgsys；rgj为第j台同步发电机的调差系数；kj为第j台同步发电机的等效增益，kj＝λj/rgj；
43、等效高压缸做功比例fh，等效再热时间常数tr，分别由式(10)、式(11)获得：
44、
45、
46、其中，为第j台同步发电机的高压缸做功比例；为第j台同步发电机的再热时间常数；bj为第j台同步发电机sfr模型中反馈支路的归一化增益，
47、优选的，步骤s4包括以下步骤：
48、s41、考虑区域互联时，由式(12)获得区域i与区域k间的联络线参数tik：
49、
50、其中，ui、uk为区域i与区域k间联络线两端母线电压的标幺值；xl为区域i与本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电力系统分区频率响应模型构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的电力系统分区频率响应模型构建方法，其特征在于：步骤S1包括以下步骤：
3.如权利要求2所述的电力系统分区频率响应模型构建方法，其特征在于：步骤S2包括以下步骤：
4.如权利要求1所述的电力系统分区频率响应模型构建方法，其特征在于：步骤S3包括以下步骤：
5.如权利要求4所述的电力系统分区频率响应模型构建方法，其特征在于：步骤S31中，所述同步发电机的等效参数，包括：
6.如权利要求5所述的电力系统分区频率响应模型构建方法，其特征在于：步骤S4包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种电力系统分区频率响应模型构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的电力系统分区频率响应模型构建方法，其特征在于：步骤s1包括以下步骤：
3.如权利要求2所述的电力系统分区频率响应模型构建方法，其特征在于：步骤s2包括以下步骤：
4.如权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：顾雨嘉，潘学萍，李宏强，郭金鹏，张汉花，董元晨，李旭涛，史雯，周雷，马鑫，薛飞，杨慧彪，顾文波，
申请(专利权)人：国网宁夏电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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