[发明专利]一种基于电力系统在线惯量估计的新能源承载力预警方法

说明书

本发明属于新能源承载力分析技术领域，尤其涉及一种基于电力系统在线惯量估计的新能源承载力预警方法，包括：步骤1：分析系统频率响应特性曲线，确定决定系统频率变化的关键参数；步骤2：根据系统频率变化的约束条件，通过仿真获得系统在最大扰动下的极限转动惯量；步骤3：通过将系统在线估计所得的转动惯量与极限转动惯量进行比较来评估新能源的承载力。此种方法能够根据系统的运行情况实时给出系统的新能源承载能力，对于确保新能源的有效利用和系统的安全稳定运行具有重要意义。解决了在电力系统中新能源渗透率较大的情况下，系统发生功率不平衡时，通过分析频率变化率和频率偏移量，能够及时判断系统频率失稳并发出预警。

技术领域

本发明属于新能源承载力分析技术领域，尤其涉及一种基于电力系统在线惯量估计的新能源承载力预警方法。

背景技术

目前，对于电力系统的新能源承载力的研究通常根据全网的数据，采用BPA、PSASP等软件进行计算，从频率稳定、电压稳定、暂态稳定等方面评估系统的新能源承载能力，这些方法都是通过离线计算来获得新能源的承载力。而根据系统实际运行状态实时评估新能源承载力的方法研究尚有空白。如果能够根据系统的运行情况对系统当前的新能源承载能力进行评估，对于确保新能源的有效利用和系统的安全稳定运行具有重要意义。

但是由于新能源发电机组大多通过电力电子设备并网，因此，对系统动态表现出无惯性或者弱惯性，基本不响应系统频率变化。此外，为获得最大输出功率，新能源机组通常运行在最大功率跟踪状态，无备用容量，不能响应系统的频率变化。目前，我国建设了大量的特高压交直流输电系统用于输送新能源电力，输电容量巨大，系统存在大功率扰动的风险。随着新能源渗透率的增加，挤压了同步发电机的发电功率，系统的转动惯量减小，当系统中出现不平衡功率时，系统的频率特性变差，频率波动也会增大。所以，如何基于频率约束条件对系统转动惯量进行在线估计，进而根据系统等效转动惯量对新能源承载力预警是亟待解决的技术问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种基于电力系统在线惯量估计的新能源承载力预警方法，包括：

步骤1：分析系统频率响应特性曲线，确定决定系统频率变化的关键参数；

步骤2：根据系统频率变化的约束条件，通过仿真获得系统在最大扰动下的极限转动惯量；

步骤3：通过将系统在线估计所得的转动惯量与极限转动惯量进行比较来评估新能源的承载力。

所述关键参数为最大频率偏移量和频率变化率。

所述关键参数与有功功率不平衡量的关系式为：

式中，T_Jeq为系统等效惯性时间常数，D为负载阻尼系数，Δf为最大频率偏移量，dΔf/dt为频率变化率，P_传统表示传统发电机功率，P_新能源表示新能源发电输出功率，P_负载表示系统中的总负载。

所述系统等效惯性时间常数用系统转动惯量计算：

式中，T_Jeq为系统等效惯性时间常数，T_J1、T_J2、…、T_Jn为系统中参与发电的单台机组的转动惯量，S_B1、S_B2、…、S_Bn为系统中参与发电的单台机组的基准容量，S_N为系统中发电机总容量。

所述步骤2具体包括：通过PSASP搭建系统模型，不断增大系统新能源渗透率，模拟最大扰动使系统的最大频率偏移量和频率变化率达到临界值，此时的新能源的渗透率就是系统的极限渗透率，并求得系统的转动惯量，以此作为最大扰动下的极限转动惯量。