[发明专利]基于断面数据的区域等效惯量与一次调频参数估计方法

说明书

本发明涉及一种基于断面数据的区域等效惯量与一次调频参数估计方法，对于交流同步互联系统中某待估计区域，将其等值为一台同步机组，区域等效惯量与一次调频参数估计方法，包括区域等值机组惯量估计、调速率估计和其他一次频率控制参数估计三部分；区域等值机组惯量估计的方法如下：通过就地量测联络线上待估计区域侧的三相电压电流，计算联络功率；通过对待估计区域侧的三相电压进行锁相获得区域频率；定义惯量响应阶段为扰动开始至频率跌落至最低点的时间段，通过最优化方法，利用惯量响应阶段的联络功率数据和频率数据对区域等值同步机组惯量进行估计。调速率估计：通过受扰后的联络功率和区域频率的稳态变化量，进行等值机组调速率的估计。

技术领域

本发明属于电力系统频率稳定性控制领域，涉及一种基于断面数据的区域等效惯量与一次调频参数估计方法。

背景技术

随着可再生能源在交流同步互联电力系统中的广泛接入，系统的总惯量将降低，危及系统的频率稳定性[1-3]。等效频率响应模型包括了关注区域和外部区域的频率动态，这对于评估关心区域的频率稳定性和设计新能源机组的惯量支撑控制非常有帮助。

在现有研究中，可以详细计及区域内的所有同步发电机，以建立频率响应模型[4]-[5]。但是，详细的模型将非常复杂，不利于稳定性分析。因此，在大多数工作中，更常见的做法是将每个区域表示为等效的单个同步机组[6]。文献[7]提出了基于参数聚合的方法获得区域的等值机组参数。但是，该方法不适用于区域内同步机组的详细配置和参数未知的情况。为此，有必要根据扰动后的量测信息估计等效惯性和一次频率控制参数。

从区域惯量估计的角度出发，文献[8]提出了一种基于摇摆方程的变阶多项式拟合算法。由于只考虑扰动时刻的频率响应，如果忽略功率扰动的动态过程，估计精度将受到影响，尤其是在互联系统中。文献[9]通过采用动态模式分解(DMD)算法提取机电振荡过程中的固有特性，重建了系统频率响应模型，由此可以估计系统惯性。需要注意的是，上述研究必须采用相量测量单元(PMU)获取所有同步机组的频率并测量其电磁功率，这增加了估算成本和数据处理。文献[10]基于机电振荡响应，通过量测传输功率获得互联系统的整体等效惯量，但无法估计每个区域的惯性。此外，大多数现有研究未考虑等效一次频率控制参数的估计。

参考文献

[1]R.Yan,N.-Masood,T.Kumar Saha,F.Bai and H.Gu,The Anatomy of the2016South Australia Blackout:A Catastrophic Event in a High RenewableNetwork,IEEE Trans.Power Syst.,vol.33,no.5,pp.5374-5388,Sept.2018.

[2]D.Gautam,V.Vittal and T.Harbour,Impact of Increased Penetrationof DFIG-Based Wind Turbine Generators on Transient and Small Signal Stabilityof Power Systems,IEEE Trans.Power Syst.,vol.24,no.3,pp.1426-1434,Aug.2009.

[3]V.Gevorgian,Y.Zhang and E.Ela,Investigating the Impacts of WindGeneration Participation in Interconnection Frequency Response,IEEETrans.Sustain.Energy,vol.6,no.3,pp.1004-1012,July 2015.