[发明专利]一种用于确定电力系统功率波动后频率偏差的方法及系统

说明书

本发明公开了一种用于确定电力系统功率波动后频率偏差的方法及系统，属于电力系统运行控制技术领域。本发明方法，包括：根据新能源电力系统建立新能源发电机单机模型及同步发电机单机模型；新能源发电机单机模型向母线注入功率及同步发电机单机模型向母线注入电磁功率，确定电力系统负荷吸收电磁功率，确定新能源占比；根据新能源占比确定电力系统功率波动后频率偏差。本发明可以在保证计算结果准确性的同时，简化分析计算难度，具有较高的工程适用性，可以有效保障电网的安全、稳定运行。

技术领域

本发明涉及电力系统运行控制技术领域，并且更具体地，涉及一种用于确定电力系统功率波动后频率偏差的方法及系统。

背景技术

能源危机使得人们对新能源的研究和利用越来越重视，而新能源发电是利用新能源的主要途径。新能源发电机组不同于传统同步发电机组，由于加入了变流器控制环节，实现了机电解耦，其稳定特性发生改变。中国的新能源发电比例正逐渐提高，并将继续提高。大规模新能源发电替代传统同步机组发电后，会引起电力系统频率稳定特性的改变。新能源发电占比提高后，系统对频率的暂态支撑能力变弱、稳态调节能力降低，其本质原因为电网惯量水平和调频容量相对下降，导致频率稳定问题突出。

电力系统是典型的高阶非线性系统，在建立各个模型的详细数学模型后，可以利用全状态时域仿真法进行数值求解，全面地得到系统的频率动态响应特性。但全状态时域仿真法计算量大，一般只适用于离线分析。目前有方法实现了电力系统在扰动后的稳态频率快速计算，但现有方法中均未考虑新能源发电的接入对稳态频率计算的影响，无法应对和解决我国新能源发电占比越来越多、频率稳定越来越突出的现实问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种用于确定电力系统功率波动后频率偏差的方法，包括：

根据新能源电力系统建立新能源发电机单机模型及同步发电机单机模型；

新能源发电机单机模型向母线注入功率P_r及同步发电机单机模型向母线注入电磁功率P_s，确定电力系统负荷吸收电磁功率P_L，根据P_L、P_r和P_s确定新能源占比k；

根据新能源占比k确定电力系统功率波动后频率偏差。

可选的，电力系统负荷吸收电磁功率P_L的确定公式如下：P_L＝Ps+Pr。

可选的，电力系统新能源占比k，以电力系统负荷吸收电磁功率P_L作为参考值，确定公式如下：

P_r＝kP_L

P_s＝(1-k)P_L。

可选的，根据新能源电力系统新能源占比k确定电力系统功率波动后频率偏差，具体为：

母线电磁功率实时平衡，稳态时，P_s+P_r＝P_L，当负荷吸收电磁功率变化量为ΔP时，ΔP＝αP_L，确定同步发电机单机模型转子转速公式，所述转子转速公式如下：

其中：ω为转子转速标幺值，所述ω与电力系统功率波动后频率的标幺值相等、T_J为惯性时间常数；P_E为单机系统模型电磁功率、P_T为单机系统模型机械功率；

用新能源发电机单机模型对同步发电机单机模型进行替换，确定惯性时间常数T_J，公式如下：