[发明专利]一种确定系统频率稳定性的方法及系统

说明书

本发明公开了一种确定系统频率稳定性的方法及系统，包括：基于系统内发电机组的运行数据确定不平衡功率；基于不平衡功率和预设功率启动阈值确定扰动类型；当扰动类型为发生阶跃扰动时，分别确定稳态频率偏差约束、暂态频率偏差约束和发电机一次调频限幅约束下系统可承受的最大扰动功率；基于所述最大扰动功率和不平衡功率确定系统的稳定性。本发明能够准确地进行扰动类型的判别，并当扰动类型为发生阶跃扰动时，基于不同约束下的最大扰动功率和不平衡功率进行系统稳定性的判别，实现系统稳定性的准确判别；同时本发明还能够在当扰动类型为发生秒级斜坡扰动和发生分钟级斜坡扰动时，基于频率越限时间和扰动功率变化率进行越限时扰动功率的计算。

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，并且更具体地，涉及一种确定系统频率稳定性的方法及系统。

背景技术

在全球资源紧张、碳排放问题急待解决的背景下，构建新能源占比逐渐提高的新型电力系统是实现碳中和目标的重要手段。

在高比例电力电子系统中，大规模新能源与大容量直流输电接入将替代部分同步机组，为电力系统的频率稳定性带来了严重挑战。电力电子设备开关频率远高于传统电网的运行频率50Hz，具有低惯量、有功调频资源稀缺，可调度能力不足等特点。与传统的同步机系统相比，高比例电力电子系统受扰后的频率指标都将趋于恶化。

除了电源侧发生的深刻变化，随着电力系统规模的增加，扰动也具有强度不断增大且扰动形式逐渐多样化的特点。目前频率防控主要针对直流闭锁、发电机跳闸等故障引起的阶跃扰动。其方法为，预测扰动后频率响应，看频率是否越限，若越限则启动三道防线采取控制措施。除了阶跃扰动，国内外近年来几次停电事故出现了时变斜坡扰动，使得系统频率持续下降，直至越限，现有的控制手段已经无法满足频率稳定控制的需求。

因此，有必要研究不同扰动下频率响应的特点，设计一种能够快速确定系统稳定性的方法。

发明内容

本发明提出一种确定系统频率稳定性的方法及系统，以解决如何高效地确定系统的稳定状态的问题。

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种确定系统频率稳定性的方法，所述方法包括：

基于系统内发电机组的运行数据确定不平衡功率；

基于所述不平衡功率和预设功率启动阈值确定扰动类型；

当所述扰动类型为发生阶跃扰动时，分别确定稳态频率偏差约束、暂态频率偏差约束和发电机一次调频限幅约束下系统可承受的最大扰动功率；

基于所述最大扰动功率和不平衡功率确定系统的稳定性。

优选地，其中所述基于系统内发电机组的运行数据确定不平衡功率，包括：

，

其中,为不平衡功率；E_i为第i台发电机的机端电压；U_p为扰动点电压；为第i台发电机和扰动点间功角差；B_ip为第i台发电机和扰动点间电导；为第i台发电机和扰动点间功角差变化量；n为发电机的台数。

优选地，其中所述基于所述不平衡功率和预设功率启动阈值确定扰动类型，包括：

若满足＞且为定值，则确定扰动类型为发生阶跃扰动；

若满足＞且不为定值，则确定扰动类型为发生秒级斜坡扰动；

若满足＜且＞，则确定扰动类型为发生分钟级斜坡扰动；

其中，为不平衡功率；为预设功率启动阈值，，k₁为分钟级斜坡扰动的最大功率变化率，T为功率分配时间；为一次调频限幅时系统产生的总频率偏差，，，为发电机参与一次调频后带来的稳态频率偏差，为发电机一次调频死区频率；为测量的当前时刻的频率偏差值；h为发电机一次调频容量占发电机开机容量的比值；K_G为发电机单位调节功率；P_GN为发电机开机容量。