[发明专利]一种多机电力系统的频率强度参数测定方法

说明书

本发明公开了一种多机电力系统的频率强度参数测定方法。在包含发电机的多机电力系统中，得到发电机节点的压缩拉普拉斯矩阵及等效扰动以及等效扰动与频率之间的关系；进而处理获得发电机节点下的若干频率模态分量和发电机节点的近似频率；选择在扰动下节点的频率轨迹作为关键轨迹，并确定关键轨迹所主导的频率模态分量；针对关键轨迹所主导的频率模态分量，将各发电机转换为惯量‑阻尼‑积分结构得到近似关键轨迹，再分解归一化，获得有效模态惯量、有效模态阻尼及有效模态积分的三个参数，再处理获得频率强度参数。本发明得到精度较高的频率强度参数，量化频率强度分析，获得准确的弱同步电网电力系统频率强度参数。

技术领域

本发明涉及了一种电力系统参数获得方法，尤其是涉及了一种多机电力系 统的频率强度参数测定方法。

背景技术

近年来新能源接入电网的容量越来越大，电力系统的惯量降低、频率特性 恶化。为实现弱同步电网电力系统的安全稳定，进一步提升新能源渗透率，需 要对电网的频率稳定裕度或频率强度进行量化评估。

目前在电力系统频率强度表征方面，惯量是一个常用来衡量频率变化率的 参数，电力系统总惯量与频率变化率有明确的反比关系。常用的参数还有频率 偏差因子，可反映电网一次调频能力和功率缺额后的稳态频率。此外，也有反 映频率超调量(频率最低点)的参数，如动态频率响应系数。前述参数均基于 电网中各节点频率一致的假设。事实上，电力系统各节点频率存在空间分布差 异，而且当电网同步性能较差时，这种差异可能较大。

目前已有许多参数考虑了频率的分布特性，例如有学者从惯量阻碍频率变 化的固有属性出发，定义了节点惯量量化惯量在电网中的分布。H₂、H_∞范数也 可用来量化多机系统的频率特性。然而，目前少有文献分析考虑频率分布特性 的最低点问题，且基于一致频率建立的最低点参数形式也较为复杂，不利于分 析。频率最低点在工程中有重要的意义，其与电力系统的低频减载等保护措施 密切相关。此外，由于惯量只能反映扰动后的初始频率变化率，当系统阻尼较 大时，初始变化率和扰动后一段时间内(如几百毫秒内)的平均频率变化率可 能存在一定差异，而实际工程中更关心后者。因此，需要建立更完善的低惯性 电力系统频率强度参数，量化考虑频率分布的最低点与平均频率变化率。

发明内容

为了评估弱同步电网的频率强度，本发明提出了一种多机电力系统的频率 强度参数测定方法，可通过形式非常简单的参数量化分析弱同步电网中的频率 最低点及平均变化率。

本发明的技术方案采用如下步骤：

1)在包含同步机、电力电子发电装备等发电机的多机电力系统中，由多机 电力系统的拉普拉斯矩阵消去负荷节点和无源节点的恒功率节点的部分得到发 电机节点的压缩拉普拉斯矩阵L_r及等效扰动Δu_E(s)；结合压缩拉普拉斯矩阵L_r与发电机的频率-有功传递函数矩阵G(s)，得到发电机节点的等效扰动Δu_E(s)与 频率Δω(s)之间的关系；

多机电力系统中存在包含有发电机节点、负荷节点和无源节点，发电机节 点上接有同步机、电力电子发电装备等发电机，负荷节点和无源节点构成了恒 功率节点，负荷节点是指接有用电设备的节点，无源节点是指没有发电机和用 电设备的节点。

2)根据发电机节点的等效扰动与频率之间的关系处理获得发电机节点下的 若干频率模态分量Δω_k(s)，进而获得发电机节点的近似频率

3)选择多机电力系统在扰动下节点的频率轨迹作为关键轨迹Δω_ck(s)，并确 定关键轨迹所主导的频率模态分量；

进而以下根据关键轨迹进行频率强度参数获得。

4)通过迭代算法，针对关键轨迹所主导的第k个频率模态分量，将各发电 机转换为惯量-阻尼-积分结构，得到近似关键轨迹；