[发明专利]一种多点接入的区域负荷惯性时间常数辨识方法

说明书

一种多点接入的区域负荷惯性时间常数辨识方法，包括：步骤1：基于同步发电机惯量表示式，提出电力系统广义惯量，给出了基于功率波动和频率变化关系的负荷惯量计算式，并以负荷出力为基准，计算负荷的惯性时间常数；步骤2：对单点接入负荷，提出采用负荷并网点电压频率曲线和负荷功率曲线，采用最小二乘法辨识负荷惯量及惯性时间常数；步骤3：参照多机系统同步发电机综合惯性时间常数计算式，采用加权折算的方法计算多点接入的区域负荷惯性时间常数。本发明采用最小二乘法进行惯量辨识，能通过最小化误差的平方和寻找负荷受扰功率与并网点电压频率的最佳函数匹配，提高精确性；对于多点接入的负荷，建立区域负荷惯性时间常数折算方法。

技术领域

本发明涉及一种多点接入的区域负荷惯性时间常数辨识方法，涉及区域负荷综合惯量计算和频率稳定控制。

背景技术

“双碳”目标推动可再生清洁能源快速发展，大规模发展风能、太阳能等可再生清洁能源发电形式是我国能源战略调整、转变电力发展方式的重要内容，2020年，风光发电占比达到11.4％。相较于传统同步发电机，新能源通过电力电子接入电网，惯量较低，甚至无惯量。高比例电力电子系统中，大规模新能源和直流输电逐渐取代了传统电网的部分同步机，电力系统惯量在特点和形式上发生转变，由此引发的低惯量问题改变了频率特性，对传统的惯量响应体系和分析方法带来巨大挑战；传统异步电机为主的负荷通过变流器并网趋势也日益增长，其惯性也呈下降趋势。惯量不足影响电力系统频率稳定，英国“8.9”、澳大利亚“9.28”大停电原因都与惯量不足有关。部分学者提出虚拟惯量技术，通过技术提高系统惯量，即：系统惯量响应包括电源侧同步机惯量、负荷侧异步机惯量以及虚拟惯量等，称为电力系统广义惯量。

由于电源侧转动惯量逐渐减小，负荷侧的异步电动机惯量作用开始凸显，引起了广泛的重视。异步机相较于同步机，惯性常数较小，但异步电动机负荷的占比可达到总负荷的60％到70％，其惯量总量无法忽视。在系统受扰过程中，静态负荷的电压特性对抑制频率扰动有重要影响，其等效惯量作用能够明显降低受扰时频率变化的速度。为解决大规模可再生能源与电力电子设备接入引发的频率稳定问题，现有研究对变流器进行控制从而使其具有频率调节能力，如下垂控制虚拟惯量控制、虚拟同步机等。然而，这导致系统惯量形式多样、响应特性不同，受扰后的惯量响应过程较复杂，对传统的惯量响应分析带来巨大挑战。

传统惯量主要关注同步发电机，多机系统发电机惯量通常采用累加表示。负荷分布较为分散，其综合惯量效应缺乏研究，一般采用基于经验的负荷调差系数表示。系统中负荷构成较为复杂，存在感应电机为主的恒功率负荷、照明为主恒电压负荷以及其它类型负荷，负荷分布也较为分散，通常只能表示其综合惯量效应。和发电机不同，负荷通常都是工作于额定负载状态，无论是恒功率负荷还是恒阻抗负荷，其额定出力取决于额定电压和频率，即：正常运行的负荷出力就是其额定容量。随着电力系统惯量日益恶化，准确的负荷惯量评估是电力系统频率安全的基础。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提出一种区域负荷惯性时间常数计算及辨识方法，提出负荷的广义惯量定义方程，并提出基于受扰系统负荷并网点的功率、频率曲线计算辨识负荷惯量，并加权折算获得多点接入的区域负荷惯性时间常数，根据负荷大小计算负荷综合惯量。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种多点接入的区域负荷惯性时间常数辨识方法，包括以下步骤：

步骤1：基于同步发电机惯性时间常数表示式，导出电力系统广义惯量，给出了基于功率波动和频率变化关系的负荷广义惯量，并以负荷出力为基准，计算负荷的惯性时间常数；

步骤2：对单点接入负荷，采用负荷并网点电压频率曲线和负荷功率曲线，根据最小二乘法辨识负荷广义惯量及惯性时间常数；

步骤3：参照多机系统同步发电机综合惯性时间常数计算式，采用加权折算的方法计算多点接入的区域负荷惯性时间常数。

进一步地，步骤1中同步发电机惯性时间常数表达式为：