[发明专利]基于谱聚类区域划分的电力系统稳定性的判断方法和系统

说明书

本发明涉及一种基于谱聚类区域划分的电力系统稳定性的判断方法和系统，具体步骤包括：根据谱聚类算法对整个电力系统进行区域划分；获取每个区域内发电机总容量、节点当前频率值、额定频率值、发电机总机械功率、发电机总电磁功率，计算出区域等效惯性时间常数；对每个区域的区域等效惯性时间常数进行修正，获取每个区域的区域修正等效惯性时间常数；根据全部区域的区域修正等效惯性时间常数计算出系统修正等效惯性时间常数；根据系统修正等效惯性时间常数判断电力系统的稳定性。与现有技术相比，本发明减小了扰动期间各个节点频率不一致对电力系统惯量评估的影响，从而获取更加精确的等效惯性时间常数用以判断电力系统的稳定性。

技术领域

本发明涉及电力系统在线监测与控制领域，尤其是涉及一种基于谱聚类区域划分的电力系统稳定性的判断方法和系统。

背景技术

新能源的并网或者是大规模交直流输电技术的应用中，电力电子设备都是不可或缺的部分。电力电子设备的应用为人类提供了极大的便利，发电方式变得更加高效和纯净。但是，电力电子器件应用的弊端也日益凸显。电力电子设备解耦了电网和发电侧，这使得发电机部分的惯量无法传递到电网中。存在于同步发电机和涡轮机旋转机构中的惯量是电力系统稳定运行的重要参数。研究发现，惯量越低的系统受扰动影响越大,频率跌落越快，电网稳定性更差，因此对各个区域和整个系统的惯量进行评估是很有必要的。

惯性时间常数(H)通常用于表征其惯量的大小，定义为发电机仅通过释放旋转机构中存储的动能提供发电机额定功率的时间，一般单位为秒。但是，在现有的惯性时间常数算法中存在以下问题：当电力系统系统发生了扰动事件时，整个系统各个节点上的频率变化不一致会给惯量评估带来了难度，影响惯性时间常数的精确度和准确性。其原因在于：为了获得系统的等效惯性时间常数值，就必须要先获得已知扰动下某一个节点的频率变化率的变化曲线，由于不同节点的变化率值是不同的，使得到的惯性时间常数值也不一致。此外，在大规模交直流输电技术的应用和新能源并网的下，同样缺乏对区域惯量水平的研究。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于谱聚类区域划分的电力系统稳定性的判断方法和系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于谱聚类区域划分的电力系统稳定性的判断方法，具体步骤包括：

S1、根据谱聚类算法对整个电力系统进行区域划分；

S2、获取每个区域内发电机总容量、节点当前频率值、额定频率值、发电机总机械功率、发电机总电磁功率，计算每个区域的等效惯性时间常数H_EK；

S3、对每个区域的等效惯性时间常数H_EK进行修正，获取每个区域的区域修正等效惯性时间常数H_K，进行修正的表达式为：

其中，S_K为区域K的发电机容量，E_flow代表区域K的流动动能，H_K代表区域K实际的等效惯性时间常数，流出区域K符号为正，流入区域K符号为负，方向与有功功率流动一致；

S4、根据全部区域的区域修正等效惯性时间常数H_K计算出系统修正等效惯性时间常数H_sys’；

S5、根据整个电力系统的等效惯性时间常数H_sys’判断电力系统的稳定性。

进一步地，所述步骤S1具体包括：

S11、结合电网架构构造邻接矩阵W和一个对角矩阵D；

S12、构造一个拉普拉斯图矩阵L，其表达式为L＝D-W；