[发明专利]一种含高比例风机的电力系统惯量量测方法及系统

说明书

本发明涉及一种含高比例风机的电力系统惯量量测方法及系统，所述量测方法包括：获取电力系统正常运行时转子的额定机械角速度；根据额定机械角速度建立动能数学模型；根据动能数学模型建立惯性时间常数‑系统惯量关系模型；获取0时刻转子的额定转速以及不同时刻的转子转速；根据0时刻转子的额定转速以及不同时刻的转子转速建立动能变化的能量关系模型；根据动能变化的能量关系模型以及惯性时间常数‑系统惯量关系模型确定任一时刻输出的电磁功率与电力系统的惯量之间的关系；根据任一时刻输出的电磁功率与电力系统的惯量之间的关系确定含高比例风机的电力系统惯量。采用本发明所提供的的量测方法及系统能够量测出含高比例风机的电力系统惯量。

技术领域

本发明涉及新能源并网稳定性分析研究领域，特别是涉及一种含高比例风机的电力系统惯量量测方法及系统。

背景技术

随着新能源渗透率和直流受电比例的不断提高，同步电网的惯量和一次调频的能力不断下降，给系统在大功率缺额冲击下的频率稳定性与恢复能力带来了风险，频率问题在受端电网中表现尤为突出。

含高比例风机的微网或局部电网已被广泛研究，基本以其本身的控制策略和响应特性为主，当高比例风机接入大电网后，势必影响传统电网的一次调频能力。

就风机本身而言，只有在配置储能或运行出力有备用的工况下才具备一次调频能力，而配置储能会增加硬件成本；风机通常运行在最大功率点跟踪(Maximum Power PointTracking，MPPT)模式下运行，即不留备用，当高风速运行时，为防止风机超过额定转速，将会收桨弃风，进入恒功率模式，此时可认为充足的风能为风机留有天然的出力备用，但多数情况下，风机处于中低风速运行，且风速的间歇性无法为风机提供可靠、稳定的备用，在评估电力系统的惯量时，通常也是基于风机处于中低风速运行进行评估的。而当电力系统中大量风机代替传统火力机组后，系统将面临惯量降低、一次调频能力减弱等现状，如何评估、测量含高比例风机的电力系统惯量对风机配置、传统同步机出力调度都有积极意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种含高比例风机的电力系统惯量量测方法及系统，以解决无法量测含高比例风机的电力系统惯量的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种含高比例风机的电力系统惯量量测方法，包括：

获取电力系统在额定频率正常运行时，同步机转子的额定机械角速度；

根据所述额定机械角速度建立动能数学模型；

根据所述动能数学模型建立惯性时间常数-系统惯量关系模型；

获取0时刻转子的额定转速以及不同时刻的转子转速；

根据所述0时刻转子的额定转速以及所述不同时刻的转子转速建立动能变化的能量关系模型；

根据所述动能变化的能量关系模型以及惯性时间常数-系统惯量关系模型确定任一时刻输出的电磁功率与电力系统的惯量之间的关系；

根据所述任一时刻输出的电磁功率与电力系统的惯量之间的关系确定含高比例风机的电力系统惯量；所述含高比例风机的电力系统惯量包括电网转子转动惯量以及转子惯性时间常数；所述高比例风机为电力系统里风机所占比例超过比例阈值。

可选的，所述根据所述额定机械角速度建立动能数学模型，具体包括：

根据公式建立动能数学模型；其中W_k为动能数学模型；J为转子转动惯量；Ω_N为同步机转子的额定机械角速度。

可选的，所述根据所述动能数学模型建立惯性时间常数-系统惯量关系模型，具体包括：