[发明专利]基于概率统计的新能源电力系统惯量估计方法

说明书

本发明公开了基于概率统计的新能源电力系统惯量估计方法，设置频率启动门槛值、滑动时间窗长和计算终止时刻，将系统频率达到门槛值的时刻记为t₁，并令t₂＝t₁+ΔT；分别获取t₁与t₂时刻各风电场的有功出力、各负荷的有功需求和系统频率变化率；将同步机转子运动方程拓展为含风机出力形式，做差得到新能源电力系统的惯量观测值M_i；持续滑动时间窗直到终止时刻，根据系统惯量观测值的分布规律，拟合概率分布曲线，得到系统惯量的准确估计值。本发明方法仅需要风机出力、负荷需求和系统频率响应等量测信息，依据概率统计原理，可在风机出力随机性、量测数据噪声等不良因素影响下准确估计系统惯量，对于新能源电力系统的频率稳定分析和控制具有重要意义。

技术领域

本发明属于新能源电力系统技术领域，具体涉及一种基于概率统计的新能源电力系统惯量估计方法。

背景技术

在新一代能源革命和能源转型的大背景下，高比例新能源接入将成为我国新一代电力系统的主要发展趋势。以风电为例，其装机容量和装机比例近年来持续增加。然而，新能源在提供清洁电能、降低碳排放的同时，也给电力系统的安全稳定运行带来重大的挑战，主要表现在新能源发电机大量替代同步发电机，但由于自身不具备旋转惯量，导致系统惯量水平显著降低，从而恶化系统的频率稳定性。针对此问题，已有大量研究从系统角度或新能源发电角度探索系统的频率稳定分析和控制方法。其中，如何准确获得新能源电力系统的惯量是一个极其关键而重要的问题。

但是，新能源电力系统的惯量估计难度较大，其原因主要在于，首先，新能源发电通过电力电子变换器接入电网，导致系统惯量特性发生明显改变，因此无法按照传统方法对新能源电力系统的惯量进行估计。其次，考虑到风机出力随机性以及量测数据噪声等因素，如果仅通过某一时刻的量测信息对系统惯量进行估算，则会造成较大的计算噪声和观测误差。因此，准确估计新能源电力系统的惯量必须解决上述难题。

发明内容

为了解决上述因风电等新能源高比例接入而导致的系统惯量难以估计的问题，本发明目的是提供一种基于概率统计的新能源电力系统惯量估计方法。本发明仅需要风机出力、负荷需求和系统频率响应等量测信息，实时地计算系统的惯量观测值，并依据概率统计学原理，在风机随机性出力、量测数据噪声等不良因素影响下，得到新能源电力系统惯量的准确估计值。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

基于概率统计的新能源电力系统惯量估计方法，包括如下步骤：

步骤1：设置频率启动门槛值f_sh、滑动时间窗长ΔT和计算终止时刻T_end；

步骤2：判断当前的新能源电力系统频率是否达到频率启动门槛值f_sh，如达到，将新能源电力系统频率达到频率启动门槛值的时刻记为t₁，且令t₂＝t₁+ΔT；否则，重复进行步骤2；

步骤3：通过实时量测，分别获取t₁与t₂两个时刻新能源电力系统所有风电场的有功出力P_Wi、各负荷的有功需求P_Li和新能源电力系统频率变化率

步骤4：将同步机的转子运动方程拓展为含风机出力的形式，并对t₁,t₂两时刻的转子运动方程进行做差，得到新能源电力系统的惯量观测值M_i；

步骤5：持续滑动时间窗长ΔT，直到终止时刻T_end，对整个暂态过程中得到的新能源电力系统惯量进行观测；

步骤6：统计在暂态过程中计算得到的新能源电力系统的惯量观测值，绘制新能源电力系统的惯量观测值分布图；