[发明专利]一种基于变频极值时间的风机虚拟惯量评估方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于变频极值时间的风机虚拟惯量评估方法及系统，首先根据风电并网系统频率响应特性提出风机虚拟惯量评估方法；其次，建立风电高渗透系统的频率响应简化模型并计算变频极值时间；接着，根据风机的初始转速确定风机的运行状态约束；然后根据变频极值时间约束和运行状态约束评估出风机在变频极值时间内的转速变化量范围和虚拟惯量范围。该方法可对风机虚拟惯量在变频极值时间内进行量化评估。本发明提供的一种基于变频极值时间的风机虚拟惯量评估方法，可评估出不同初始转速下风机在变频极值时间内转速变化量得到风机的虚拟惯量范围，为风机频率响应提供可靠的惯性支撑数据。

技术领域

本发明涉及新能源高渗透电力系统惯量评估技术领域，尤其涉及一种基于变频极值时间的风机虚拟惯量评估方法及系统。

背景技术

风机通过附加控制可具备与同步机类似的惯性响应能力，但与同步机的固有惯量恒定不同，通过附加控制虚拟出的转动惯量不仅取决于风机的固有惯量、初始转速及控制参数，并且与系统频率变化密切相关，导致其特性复杂多变，但也更加灵活可控。当前，风机的虚拟惯量评估较为困难，目前尚须探讨。由于初始风速决定了风机的动能储备，而风机转速又会同时受到功率跟踪控制、附加惯性控制及系统频率特性影响，导致虚拟惯性始终处于动态变化之中，不仅量化较为复杂，且存在运行风险。因此，急需一种基于变频极值时间的风机虚拟惯量评估方法及系统，通过合理的时间尺度，约束多源变量，完成风机虚拟惯量评估。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种基于变频极值时间的风机虚拟惯量评估方法及系统，可根据变频极值时间和风机运行状态约束评估出风机在不同初始转速下所具有的转速变化量范围和虚拟惯量范围。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种基于变频极值时间的风机虚拟惯量评估方法，包括以下步骤：

获取风电并网系统的变频极值时间，其中，变频极值时间用于表示系统遭受扰动后，频率由初始值跌落或抬升至频率偏差达到最大值经历的时间；

根据风机的初始转速，通过获取风机在动能储备约束下的第一最大转速变化量，以及风机在风机功率约束下的第二最大转速变化量，生成风机的最大转速变化量；

基于最大转速变化量，通过变频极值时间，对风机进行虚拟惯量评估，生成风机的最大惯性时间常数。

优选地，在获取风电并网系统的变频极值时间的过程中，通过获取同步机、风机以及负荷的第一频率响应，生成风机的风电高渗透系统受到功率扰动后的第二频率响应；

在不考虑风机惯性响应的前提下，将系统功率扰动等效成阶跃扰动，获取变频极值时间。

优选地，在生成第二频率响应的过程中，第二频率响应的表达式为：

其中，ΔP_d为负荷突增，ΔP_w为风机功率响应信号，G(t)为功率响应信号和频率响应信号之间的传递函数，b、c、w、ζ、为计算参数，k为风电渗透率，K_L为负荷调节系数，σ为调差系数，D为系统阻尼系数，t为频率响应时间；

计算参数表示为：

优选地，在获取同步机、风机以及负荷的第一频率响应的过程中，第一频率响应的表达式为：

其中，ΔP_m为同步机功率响应信号；ΔP_L为负荷功率响应信号；H为系统惯性时间常数，Δf表示频率偏差。

优选地，在获取同步机功率响应信号的过程中，同步机功率响应信号表示为：

其中，a为涡轮机特征系数，T为涡轮机等值惯性时间常数，Δf为频率偏差。