[发明专利]一种一次变负荷侧惯量估算方法、系统及存储介质

说明书

一种可实现系统惯量的精准计算并提升系统的频率稳定能力的考虑表后新能源负荷的一次变负荷侧惯量估算方法、系统及计算机存储介质，包括：通过对系统基本负荷进行惯量特性分析，对负荷侧惯性资源进行惯量分类，分为由转轴设备提供的动态负荷惯量、同步电动机及其负载提供的综合惯量和需求侧的静态负荷惯量，分别求出各惯性元件可提供惯量的大小；组合各惯性元件，实现各负荷的惯量建模，累加负荷惯量得到多种运行模式下负荷侧惯量；分析表后新能源负荷接入对负荷侧惯量的影响，针对表后新能源负荷接入造成的“隐性惯量”和“显性惯量”计算出负荷侧惯量。

技术领域

本发明涉及电网频率稳定控制领域，特别是涉及一种考虑表后新能源负荷的一次变负荷侧惯量估算方法、系统及存储介质。

背景技术

系统频率是电力系统稳定运行、安全监测和分析的重要指标，为了保证电力系统的安全稳定运行，需通过频率控制将系统频率波动限制在额定范围之内，而实现快速频率调节的是惯性响应过程，也就是通过系统惯量的大小调节，因此需要对系统惯量进行精准的计算。近年来，随着环境污染的加重，火电机组接入比例不断下降，发电侧惯性资源短缺不问题日益严峻，在这种背景下，负荷侧惯量作用性凸显，实现对负荷侧惯量进行精准估计迫在眉睫。

表后新能源负荷主要接于用户侧，主要承担负荷侧功率输入的作用，但同时它的存在使得负荷侧惯量估算变得困难，一方面表后新能源负荷可能存在转轴设备，也就是具有惯性环节，在系统发生扰动后，这部分设备可发生频率响应，为系统提供惯量；另一方面，表后新能源负荷可为负荷侧一部分电力设备提供功率输入，它们消耗的电能不体现在电表上，使得负荷数量减少，惯量计算值减小，但实际上这部分受表后电源供能的电力设备基础组件同样可以抽象成感应电动机、同步电动机和ZIP静态负荷，同样会存在惯量，在系统发生扰动时同样可以发生频率响应提供惯量，我们将这部分被表后电源隐藏的电力设备提供的惯量叫做表后新能源负荷的“隐形惯量”，造成无法实现负荷侧惯量的精准估计。

发明内容

为了解决上述背景技术存在的问题，本发明提出了一种考虑表后新能源负荷的一次变负荷侧惯量估算方法、系统及计算机存储介质。

一种考虑表后新能源负荷的一次变负荷侧惯量惯量计算方法，包括：

步骤1：通过对系统基本负荷进行惯量特性分析，对负荷侧惯性资源进行惯量分类，分为由转轴设备提供的动态负荷惯量、同步电动机及其负载提供的综合惯量和需求侧的静态负荷惯量，分别求出各惯性元件可提供惯量的大小；

步骤2：根据各负荷的惯性元件构成，组合各惯性元件及惯量大小，实现各负荷惯量建模，累加各负荷惯量得到多种运行模式下负荷侧惯量；

步骤3：分析表后新能源负荷接入对负荷侧惯量的影响，针对表后新能源负荷接入造成的“隐性惯量”和“显性惯量”计算出负荷侧惯量。

进一步地，

步骤1中所述由转轴设备提供的动态负荷惯量，是指异步电动机及其携带的负载惯量；

所述异步电动机的转子运动方程为：

其中T_e是电磁转矩，T_m是机械负载转矩，ω是角速度；

其中机械负载转矩大小为：

式中T₀是初始时刻的机械负载转矩，A、B、C为机械负载转矩系数，C由下式确定：

其中，ω₀是电动机的初始转速，S₀是对应的初始滑差；

结合感应电动机等值电路，单相电动机的电磁转矩计算过程是：

通过气隙传递到转子的功率为：

转子的电阻损耗为：

传递到电机轴上的机械功率为：

对于三相电动机产生的机械转矩为：