[发明专利]一种用于电力系统转动惯量的监测系统及方法

说明书

本发明公开了一种用于电力系统转动惯量的监测系统及方法，属于电力系统运行控制技术领域。本发明系统包括：发电机信息实时监测与处理模块，针对运行信息生成发电机导纳矩阵和机端电压向量；网络信息实时监测与处理模块，生成修正后的节点导纳矩阵、负荷导纳矩阵和发电机‑节点关联导纳矩阵；扰动功率分布系数计算模块，确定扰动功率分布系数向量；等效转动惯量计算模块，根据扰动功率分布系数向量获取节点的等效转动惯量。本发明通过基于系统内发电机信息和网络信息的扰动功率分布系数，可以计算得出针对每个功率扰动节点的系统等效转动惯量，可用于实际电网的运行控制，为系统的频率安全稳定特性提供更精准的监测效果。

技术领域

本发明涉及电力系统运行控制技术领域，并且更具体地，涉及一种用于电力系统转动惯量的监测系统及方法。

背景技术

能源危机使得人们对新能源的研究和利用越来越重视，而新能源发电是利用新能源的主要途径。中国的新能源发电比例正逐渐提高，并将继续提高。大规模新能源发电替代传统同步发电机组，使得系统转动惯量降低，系统对频率的暂态支撑能力变弱，频率越限风险增加。此外，随着特高压直流输电工程数量和容量的逐年增加，制约电力系统频率稳定的主要故障成为特高压直流闭锁故障，系统频率稳定水平主要取决于系统的等效转动惯量：等效转动惯量越大，则系统频率稳定水平越高。

为了提升系统的安全稳定运行水平，并对系统进行风险预警和运行指导，有必要对系统的等效转动惯量进行监视。而随着新能源对传统同步发电机组的取代，以及新能源发电机组采用虚拟同步控制对系统提供惯量支撑，系统内转动惯量的不均匀分布特性越来越明显，使得传统的通过简单加和方式的转动惯量监视系统误差极大，无法满足系统运行要求，而目前国内尚未有考虑分布特性的系统转动惯量监视系统。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种用于电力系统转动惯量的监测系统，包括：

发电机信息实时监测与处理模块，所述发电机信息实时监测与处理模块监测电力系统发电机组的运行信息，针对运行信息生成发电机导纳矩阵和机端电压向量；

网络信息实时监测与处理模块，所述网络信息实时监测与处理模块获取监测信息，根据监测信息及发电机导纳矩阵，生成修正后的节点导纳矩阵、负荷导纳矩阵和发电机-节点关联导纳矩阵；

扰动功率分布系数计算模块，所述扰动功率分布系数计算模块确定电力系统的扰动注入节点集合，针对扰动注入节点集合中的节点确定扰动电流向量，并根据扰动电流向量、机端电压向量、修正后的节点导纳矩阵、负荷导纳矩阵和发电机-节点关联导纳矩阵，确定扰动功率分布系数向量；

等效转动惯量计算模块，所述等效转动惯量计算模块针对扰动注入节点集合中的节点，根据扰动功率分布系数向量获取节点的等效转动惯量，即完成对电力系统转动惯量的监测。

可选的，获取节点的等效转动惯量，包括获取节点的最小等效惯量和节点的区域等效转动惯量。

可选的，运行信息，包括：发电机组的转动惯量、电力系统的次暂态电抗和发电机机端电压。

可选的，监测信息，包括：节点的网络关联矩阵、节点导纳矩阵、节点电压、节点的有功功率和节点的无功功率。

本发明还提出了一种用于电力系统转动惯量的监测方法，包括：

监测电力系统发电机组的运行信息，针对运行信息生成发电机导纳矩阵和机端电压向量；

获取监测信息，根据监测信息及发电机导纳矩阵，生成修正后的节点导纳矩阵、负荷导纳矩阵和发电机-节点关联导纳矩阵；

确定电力系统的扰动注入节点集合，针对扰动注入节点集合中的节点确定扰动电流向量，并根据扰动电流向量、机端电压向量、修正后的节点导纳矩阵、负荷导纳矩阵和发电机-节点关联导纳矩阵，确定扰动功率分布系数向量；