[发明专利]一种基于PMU实测数据的电网惯量特征在线评估方法

说明书

本发明公开了一种基于PMU实测数据的电网惯量特征在线评估方法，包括如下步骤：采集PMU实测数据；在线评估电网惯量分布；可视化展示电网惯量分布；在线评估电网的系统惯量。本发明能够根据电力系统中母线节点有功功率和频率的PMU动态数据信息在线评估电网惯量特征，从区域和整体多个层面揭示电网的当前稳定运行状态。同时，通过对评估结果进行可视化展示，能够对电网各区域与整体的抗扰能力进行直观评价。与传统评估方法相比，本发明不仅能够精确反映不同运行状态下电网惯量特征的动态变化，为电网稳定运行以及新能源并网提供辅助决策，而且还可以根据实时数据在线更新评估结果，提高对电网稳定性及抗扰能力判断的准确性和时效性。

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，具体涉及一种基于PMU实测数据的电网惯量特征在线评估方法。

背景技术

目前，风力发电、光伏发电等清洁能源发电方式已在全球范围内大规模应用。但清洁能源的强波动性以及电力电子器件的大规模应用导致了电力系统惯性的降低，系统频率稳定性问题也越发严重。为了从区域和整体多方位分析和改善系统运行特性，需要全面评估新能源接入之后对电网动态行为产生的影响。

现有对电网运行稳定性的评估方法主要有基于暂态稳定分析的能量函数法以及基于概率论的风险理论评估方法，但这些方法都是针对电力系统某个方面或某个部分的安全问题，并不能完全反映系统稳定性与抗扰能力。惯量是描述物体对其运动状态变化的一种阻抗程度。在电力系统中惯量是发电机转轴上储存的旋转动能大小，惯量大小决定了电网在受扰时的动态变化情况，直接反映了系统的抗扰动能力，同时电网各区域惯量的分布也表征了区域的抗干扰能力。通过采集PMU实测数据，在线评估各发电机、母线节点和整个电网的惯量大小，从而实时、直观地对电网各设备、各区域以及系统整体的抗扰能力进行直观评价。

发明内容

有鉴于此，为了解决现有技术中的上述问题，本发明提出一种基于PMU实测数据的电网惯量特征在线评估方法。

本发明通过以下技术手段解决上述问题：

一种基于PMU实测数据的电网惯量特征在线评估方法，包括如下步骤：

S10、采集受扰情况下电网各母线节点的PMU数据信息。需要获取的实测数据为：电网中投入运行的发电机输出的不平衡功率△P(t)、有功功率P(t)、频率变化率f’以及各母线节点频率波动值f(t)。

S20、评估电网各发电设备、母线节点的惯量特征。

假设n为电网中投入运行的发电机数目，t_c为电网受扰之前的任意时刻，P_i(t)和f_i’分别是第i(i＝1,2,3,…,n)台发电机在受扰后t时刻的输出有功功率和频率变化率，△P_i(t)是第i台发电机在受扰后t时刻输出的不平衡有功功率，电网惯量的辨识过程包括如下步骤：

S201、计算各发电设备的惯量特征参数H_i(t)：

S202、计算当前电网的惯性中心频率f_C(t)：

其中，f_i(t)是第i台发电机机端母线在t时刻所测得的频率值，为便于后续计算，惯性中心频率f_C(t)可写为函数B(t)与函数A(t)相除的形式，即：

S203、计算母线频率偏移量Id_k。