[发明专利]电力系统惯量安全预警与惯量调控方法、终端设备

权利要求书

1.一种电力系统惯量安全预警与惯量调控方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、利用惯量与频率变化率、暂态频率偏差间的数学关系，结合系统实际频率变化率保护定值和低频/高频保护定值，推算电力系统保证频率稳定约束下的系统最低惯量需求；

S2、获取电力系统基本运行数据，实时评估系统惯量水平，比较电力系统实际惯量水平与最低惯量需求的相对大小，构建电力系统惯量安全预警机制；优选地，电力系统基本运行数据包括电力系统负荷水平、开停机方式、各主要发电机组额定容量、调差系数及惯性时间常数；

优选地，还包括：

S3、计算得到满足扰动下电力系统频率安全的惯量缺额大小，依据扰动分配原理计算电力系统各节点扰动下频率变化率和暂态频率偏差灵敏度，结合步骤S2所得到的惯量缺额大小和预警信息，根据不同运行场景需要，从灵敏度和惯量大小两个方面，调控各节点的惯量资源。

2.根据权利要求1所述的电力系统惯量安全预警与惯量调控方法，其特征在于，步骤S1中，电力系统保证频率稳定约束下的系统最低惯量需求H_{min_}表示为：其中，表示考虑频率变化率约束的系统最低惯量需求，表示考虑暂态频率偏差约束的系统最低惯量需求，RoCoF_limit表示电力系统频率变化率保护动作门槛值，Δf_limit表示电力系统允许的暂态频率偏差设定值，R_eq表示电力系统有效静态调差系数，D_eq表示电力系统有效阻尼系数，e表示自然常数，ΔP表示扰动功率，表示扰动导致的惯量损失量。

3.根据权利要求1所述的电力系统惯量安全预警与惯量调控方法，其特征在于，步骤S2中，电力系统惯量安全预警机制为：

其中，K′_C1和K′_C2表示惯量临界安全系数；S_{I_H}、S_{I_M}、S_{I_L}和S_{I_U}分别表示电力系统惯量安全水平等级，即分别对应高惯量、中惯量、低惯量和超低惯量；H表示电力系统惯量水平，和分别表示电力系统各同步发电机的惯性时间常数和额定容量；和分别为电力系统各新能源机组的虚拟惯性时间常数和额定容量；K_ISI为惯量预警指标，即惯量安全裕度指标，H_{min_dem}为电力系统保证频率稳定约束下的系统最低惯量需求。

4.根据权利要求3所述的电力系统惯量安全预警与惯量调控方法，其特征在于，惯量临界安全系数的计算公式为：其中，表示电力系统不同频率风险下的频率变化率设定值，表示电力系统允许的最大频率变化率。

5.根据权利要求1所述的电力系统惯量安全预警与惯量调控方法，其特征在于，步骤S3中，频率变化率灵敏度和暂态频率偏差灵敏度S_fnadir,i计算公式为：

其中，表示电力系统各发电机节点i的扰动功率分配系数，H_i表示各发电机节点i的惯性时间常数，D_i表示各发电机节点i的阻尼系数，R_i表示各发电机节点i的等效调频系数，T_Gi表示各发电机节点i的等效调频时间常数，e表示自然常数。

6.根据权利要求1所述的电力系统惯量安全预警与惯量调控方法，其特征在于，步骤S3中，从灵敏度和惯量大小两个方面，调控各节点的惯量资源的具体实现过程包括：

以节点惯量大小为依据，选取惯量最小的节点i作为惯量补偿节点；或者，

判断惯量缺额大小H_ad是否与考虑暂态频率偏差约束的系统最低惯量需求相等，若是，则选取暂态频率偏差灵敏度最大的节点i作为惯量补偿节点；若否，则选取频率变化率灵敏度最大的节点i作为惯量补偿节点。

将所缺惯量总额全部补偿至所选取的节点i。