[发明专利]一种含风电电力系统频率响应的频域分析方法

权利要求书

1.一种含风电电力系统频率响应的频域分析方法，其特征在于，基于电力网络中频率的动态分布特性，建立包含发电机以及调速器、网络结构、负荷动态以及AGC的电力系统频域模型，其中：

模型一：发电机模型基于公式

Gg(s)=Δω(s)ΔPe(s)=Gr(s)Gr(s)Gt(s)-1]]>

式中，G_r(s)＝1/(sT_J+D)表示发电机运动方程，T_J为转子惯性时间常数，D为发电机阻尼系数，G_t(s)为调速器传递函数，其表达式与选择的调速器类型有关；

模型二：网络结构模型用直流潮流基于公式

ΔPeΔPL=BeeBeLBLeBLLΔδΔθ]]>

式中，ΔP_e为同步发电机节点的输入功率，ΔP_L为负荷节点注入功率，风电功率波动可以看作是这类节点上注入负的负荷，Δδ为发电机节点的功角，Δθ为负荷节点的相角，B_ee，B_eL，B_Le，B_LL为电力系统网络分块矩阵；

模型三：负荷波动模型基于公式

ΔP_L1(s)＝K_LP_l0Δω_L(s)

式中，P_L0为额定负荷，表示负荷在额定频率下的有功功率，K_L表示负荷的频率调节特性；Δω_L(s)负荷节点的频率波动的频域形式；

模型四：AGC模型GAGC(s)=11+sTagc(KP+KIs)]]>

式中，T_agc为AGC时间常数，K_p和K_I为AGC的调节系数；

具体包括以下步骤：

步骤1，根据所建立的电力系统频域模型，求解风电功率激励下电力系统各节点频率响应的传递函数H(ω)，其中令s＝jω，便可由H(s)转化为H(ω)；

其中发电机节点的频率响应传递函数基于公式

He(s)=Δωe(s)ΔPwind(s)=ω0sG·BeL·K·Plocation]]>

负荷节点响应风电功率波动的传递函数基于公式

HL(s)=ΔωL(s)ΔPwind(s)=[(ω0s)2K·BeLG·BeLK-K]·Plocation]]>

其中K=(-PL0KL-ω0sBLL)-1]]>

G=(sTJ-Gt(s)+ω0sBee+(ω0s)2BeL·K·BLe)-1]]>

P_location表示风电功率接入点位置的向量，定义系统共有n个节点，其中节点1,2,3，…，m为发电机节点共m个，节点m+1,m+2，…，n为负荷节点共n-m个，则P_location为n-m维列向量，有风电功率接入的节点，相应的向量元素取1，否则取为0；

步骤2，将已知的风电功率时间序列ΔP_wind(t)进行傅里叶变换得到风电功率波动的频谱特性ΔP_wind(ω)；

步骤3，根据ΔΩ(ω)＝H(ω)·ΔP_wind(ω)计算电力系统响应风电功率波动的频率偏差频域结果ΔΩ(ω)；

步骤4，对频率偏差频域结果ΔΩ(ω)进行傅里叶反变换，计算出电力系统频率偏差在时域中的信号Δω(t)，进而评估由风电功率波动导致的电力系统频率偏差。