[发明专利]电力系统等效惯量评估方法、系统、存储介质

说明书

本发明公开了一种电力系统等效惯量评估方法、系统、存储介质，首先通过小扰动注入方式向电力系统注入正弦扰动功率，其扰动源可以是储能、光伏/风电机组等多种形式，得到扰动注入处频率响应，依据频率响应传递函数相关特征给出了系统等效惯量和调频能力评估框架，并根据有功扰动量、频率波动量与阻抗之间的关系，构建了阻抗与频率响应特性的数学关系，进而提出一种基于阻抗的非侵入式系统/设备的等效惯量和调频能力的评估方法，该方法有助于电网运行调度人员实时掌握当前系统的等效惯量水平和调频能力，辨识出惯量和调频能力薄弱节点或区域，为惯量和调频能力的精细化调控提供基础，进而有效提升电力系统非同步电源的极限承载能力。

技术领域

本发明涉及电力系统运行控制技术领域，特别是一种电力系统等效惯量评估方法、系统、存储介质。

背景技术

在化石能源不断枯竭以及碳排放要求愈发苛刻的趋势下，以常规同步电源为主导的电力系统正逐步向风、光等非同步电源为主导的电力系统演变。电力系统作为碳排放的主要贡献者，为实现“双碳目标”，意味着未来几十年，世界各国需要陆续关停一大批化石能源电源。因此，基于电力电子换流器接口的风电、光伏等非同步电源的接入数量和容量在未来仍将保持快速增长。由于非同步电源与电网频率相互解耦，在有功扰动下不能主动为系统提供惯量支撑，这将导致电力系统惯量水平降低、恶化系统抗扰动能力和频率稳定问题，给低惯量电力系统的安全稳定运行带来了前所未有的挑战。

当前电力系统惯量和调频能力评估主要以依赖于大扰动事件离线评估和基于PMU量测数据的系统在线辨识为主，该类方法普遍存在着精度低、数据需求量大、鲁棒性差、难以适用于正常状态和小扰动分析、不能有效反映‘源-网-荷-储’多样化虚拟惯量资源对系统惯量和调频能力的贡献等问题。因此，如何准确获取正常运行工况下系统等效惯量水平以及各电源节点的调频能力并以此为依据开展电力系统惯量与调频能力精细化调控，提前通过制定预防及紧急控制策略增强电网抵御直流闭锁、新能源脱网等大容量有功冲击的能力仍是未来低惯量电力系统面临的一个重要挑战。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种无需依赖于大扰动事件，只需依据阻抗响应就可等效表征系统频率响应特性的电力系统等效惯量评估方法、系统、存储介质。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种电力系统等效惯量评估方法，其包括以下步骤：

S1、在电力网络中任一节点处向电力系统注入不同频率的功率扰动信号，根据傅里叶变换，获取扰动功率注入点PCC处频率响应传递函数FR(s)；或者，利用阻抗响应等效表征电力系统频率响应传递函数FR(s)；其中，P₀为正常运行情况下非同步电源输出功率；P_m、分别为有功扰动余弦项的幅值与相角，f_r为有功扰动的扰动频率；

S2、获取所述响应传递函数FR(s)的伯德图，进而依据伯德图谐振点和直流增益K_{DC_gain}得到电力系统等效惯量水平。