[发明专利]一种基于准稳态数据的电力系统惯量评估方法

说明书

本发明提供一种基于准稳态数据的电力系统惯量评估方法，本发明的具体方案如下：基于电力系统等效同步发电机的转子运动方程建立等效惯量评估的动态模型；输入PMU监测所得的电力系统各母线节点的准稳态数据，主要包括负荷有功功率波动量ΔP和节点频率波动量Δf，并进行数据预处理；将ΔP和Δf分别作为待辨识系统的输入和输出，运用自滑动平均模型系统辨识方法辨识系统参数；将得到的差分方程转化为传递函数，提取惯性常数。本发明综合考虑准稳态数据小幅波动呈现出强噪声弱特征的特点，适应当前形势下高比例新能源电力系统的现状，实现相对于经典方法更加精确的电力系统惯量评估方法。

技术领域

本发明涉及一种电力系统惯量评估方法，尤其涉及一种基于准稳态数据的电力系统评估方法。

背景技术

电力系统的惯性表现为系统抵抗外来扰动引起的频率变化的能力，惯量是惯性的度量，一般以等效惯量常数表示。近些年来风电、光伏等可再生能源接入电网比例不断提高。可再生能源发电系统经由电力电子装备接入电网，无法像传统同步发电机一样对系统提供惯量支撑，使得电力系统的等效惯量大幅降低，导致在大扰动下短时间内频率下降。另一方面，随着特高压交直流输电项目陆续投运，跨区域输送功率提高，发生大功率缺额事故的风险增加。准确评估电力系统惯量对于分析电力系统动态频率特性、保障电网频率安全稳定和指导可再生能源并网具有重要意义。

电力系统惯量评估的方法可以分为基于扰动事件的评估方法和基于准稳态运行状态的评估方法。其中对于基于扰动事件的评估方法研究较多。通常基于大扰动的方法基于相量测量装置(phasor measurement unit，PMU)量测频率的多项式拟合，通过扰动时功率偏差与低阶项系数之比计算系统等效惯量。但是随着电网中电力电子设备不断增多，事件发生后的功率不平衡量难以预设，会严重影响基于大扰动的电力系统惯量评估的准确度。并且，基于扰动事件的评估方法依赖于外部扰动，无法实现对电力系统惯量的实时评估监测。随着电力系统新能源占比增加，系统惯量来源和响应规律愈发复杂，等效惯量时变特征愈加凸显。电力系统在正常运行状态下，负荷开关连续动作、机组出力变化等功率波动将引起不确定性扰动会使系统频率呈现小幅波动的特点。基于PMU量测所得的准稳态数据，建立系统等效同步发电机的数学模型，运用系统辨识的方法提取惯性常数，以实现实时跟踪电力系统惯量水平的目的。

目前已有的方法对高比例新能源电力系统等效惯量评估的研究不够深入，缺少针对于准稳态数据的电力系统惯量评估方法。

发明内容

本发明的目的就是解决上述问题，提供一种基于准稳态数据的电力系统惯量评估方法，综合考虑准稳态数据小幅波动呈现出强噪声弱特征的特点，适应当前形势下高比例新能源电力系统的现状，实现相对于经典方法更加精确的电力系统惯量评估方法。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

本发明公开了一种基于准稳态数据的电力系统惯量评估方法，包括：

(1)基于电力系统等效同步发电机的转子运动方程建立等效惯量评估的动态模型；

(2)输入PMU监测所得的电力系统各母线节点的准稳态数据，主要包括负荷有功功率波动量ΔP和节点频率波动量Δf，并进行数据预处理；

(3)将ΔP和Δf分别作为待辨识系统的输入和输出，运用自滑动平均模型(autoregressive moving average with exogenous variable，ARMAX)系统辨识方法辨识系统参数；

(4)将(3)得到的差分方程转化为传递函数，提取惯性常数。

所述步骤(1)中，包含新能源的电力系统等效同步发电机转子运动方程为：