[发明专利]一种风电场并网对电网惯量削弱的定量计算方法

说明书

一种风电场并网对电网惯量削弱的定量计算方法，通过求解全电网日前等效惯量均值，聚类划分替代全电网的风电场邻近小区域电网，以此作为风电场惯量削弱量求解对象。利用等值机电暂态摇摆方程求解小区域电网的等效惯量；利用小区域电网内部各变电站关口总负荷实时数据，分解提取旋转负荷的在线容量；根据小区域电网等效惯量和负荷的在线容量以及同步发电机、风电场的调度信息，求解出旋转负荷的惯量，求解出风电场并网/离网两种状态下的惯性时间常数，进而计算出惯量削弱量。本发明可为风电场虚拟惯性控制策略制定、电网风电穿透功率极限确定等方面提供应用基础。

技术领域

本发明属于电力系统运行与控制领域，具体涉及一种风电场并网对电网惯量削弱的定量计算方法。

背景技术

系统机组故障或负荷突然增大会引发频率事故，尤其当电网等效惯量较小时，会导致频率下降得更快，频率跌落最低点更低。当前风电场采用的变速风电机组经电力电子变换器并网，导致风机与电网之间机电解耦，丧失惯性响应能力。因此，风电大规模、高比例增长对电网频率稳定产生了显著影响。

风电虚拟惯性控制方法被认为是解决上述问题的有效手段。近年来，不同的虚拟惯性响应实现方法层出不穷，大多聚焦在改进风机虚拟惯性响应性能方面，却忽略了理论研究与推广应用的衔接性，导致现有控制方法在风电场中的实际应用率很低。若能探明风电场并网到底在多大程度上削弱了电网等效惯量，即可望确立由惯量削弱量决定补偿量的风电场并网责任分担方式，并为虚拟惯性控制技术推行和标准制定提供可靠理论依据。

电网惯量参数估计的经典研究思路是基于频率扰动事故或人为设置扰动激励，建立网络等值摇摆方程，利用频率扰动过程中的数据信息估计惯量。而风电场并网惯量削弱量随着电网运行方式实时变化，需通过在线连续估计来反映其时变趋势。随着同步相量测量装置(Phasor Measurement Unit，PMU)普及推广与电力大数据技术深入融合，利用常态化电力数据信息感知来估计电网惯量契合电力行业信息化的发展趋势。因此，函待提出基于常态化电力数据信息的一种风电场并网对电网惯量削弱的定量计算方法。

发明内容

本发明提出了一种风电场并网对电网惯量削弱的定量计算方法，通过量化评估风电场并网对电网等效惯量的削弱程度，可为风电场虚拟惯性控制策略制定、电网风电穿透功率极限确定等方面应用提供重要参考。

本发明采取的技术方案为：

一种风电场并网对电网惯量削弱的定量计算方法，包括以下步骤：

步骤1：通过求解全电网日前等效惯量均值，聚类划分替代全电网的风电场邻近小区域电网，以此作为风电场惯量削弱量求解对象，并将电网剩余部分视为外部系统。

步骤2：根据所述小区域电网连接断面联络线的数据，利用摇摆方程求取小区域电网的等效惯量H_eq；

小区域电网等值机电暂态摇摆方程为：

其中，δ、ω、ω₀分别为小区域电网惯量中心母线的的电压相角、角速度、额定角速度；P_m是小区域电网内调速器工作时提供的机械功率之和；P_e是小区域电网各个连接断面联络线有功功率之和；当小区域电网在小扰动下运行时，摇摆方程中的变量在稳态附近小幅度变化如下：

其中，Δω为小区域电网惯量中心母线的角速度变化量，ΔP_m为小区域电网机械功率变化量之和，ΔP_e是小区域电网各个连接断面联络线有功变化量之和。

步骤3：根据小区域电网内部各变电站关口总负荷实时数据，辨识旋转负荷的在线容量其中，为旋转负荷第i时刻的额定在线容量。