[发明专利]一种电力系统频率稳定性调节方法及系统

说明书

本发明提出了一种电力系统频率稳定性调节方法及系统。本发明基于电力系统的节点功率方程，采用模态分解的方式，确定电力系统的节点频率扰动的表达式，进而确定节点在非线性扰动下的频率变化率，根据节点在非线性扰动下的频率变化率计算电力系统的稳定性对每个节点扰动的敏感度，最优将对电力系统表现较大转动惯量的机组设置在对系统频率稳定性的敏感度大的节点，将对电力系统表现较小转动惯量的机组设置在对系统频率稳定性的敏感度小的节点。即通过该布置，在扰动的情况下，系统整体频率变化率相对降低，有利于在系统总体转动惯量相对确定的情况下提高系统稳定性。

技术领域

本发明涉及电力系统管理技术领域，特别是涉及一种电力系统频率稳定性调节方法及系统。

背景技术

高比例新能源并网运行将成为未来电源结构的重要特征，未来具有传统惯量的同步机组被对系统表现为低惯量的新能源机组取代比例越来越高，其呈现出的无惯量或弱惯量特征及控制方式将成为系统未来发展的趋势，而这将影响电网系统控制方式和稳定运行。

高比例新能源电网频率稳定性的核心是能量的瞬时平衡。惯量，作为抑制系统频率波动的第一道防线，成为监测系统安全稳定运行的重要评价指标。分布式发电单元不具有传统发电机组的转动惯量和阻尼特征，随着新能源机组在系统中所占比例的不断提高，系统中有效转动惯量不断降低，无法为系统在小扰动情况下提供必要的电压和频率支撑，因此电力系统更容易受到功率波动和系统故障的影响。

针对高比例新能源系统惯量不足和系统频率稳定性下降的问题，目前的研究主要集中在如何通过新能源的辅助控制提升系统惯量水平。国内外学者提出了虚拟同步发电机(virtual synchronous generator，VSG)控制、直接功率控制及功频下垂控制等控制方法，通过在新能源机组功率控制环节引入频率控制，增大系统有效惯量，使得新能源机组具备系统频率调节功能。如何高效利用系统现有惯量，只在必须节点增加辅助控制提升系统惯量水平，对于提高新能源利用率和电力系统运行经济性意义重大。利用复杂网络理论评估节点惯量敏感度主要考虑了系统的网络拓扑模型和电力系统实际运行参数。但上述方法未从系统频率稳定角度，评估对转动惯量较为敏感的节点，也未考虑惯量分布对系统频率稳定性的影响。

上述虚拟同步机的频率控制可以局部小范围增强系统有效惯量，但是受限于与电网相接的功率变换器额定功率较小，能够输送的能量有限，以及具体工况较复杂等因素，无法完全响应电网频率变化，不能够及时有效地抑制系统的频率变化。因此系统仍旧面临系统惯量不足，系统稳定性较低的问题，在系统确定渗透率及确定拓扑时，如何通过改变系统惯量的分布来提高系统的稳定性就成为一个研究方向。

发明内容

本发明的目的是提供一种电力系统频率稳定性调节方法及系统，以实现通过改变系统惯量的分布来提高系统的稳定性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种电力系统频率稳定性调节方法，所述调节方法包括如下步骤：

建立待调节的电力系统的节点功率方程；

基于所述节点功率方程，采用模态分解的方式，确定所述电力系统的节点频率扰动的表达式；

根据所述节点扰动的表达式，采用直线拟合的方式，确定每个节点在非线性扰动下的频率变化率；

根据每个节点在非线性扰动下的频率变化率，计算电力系统的稳定性对每个节点扰动的敏感度；

将对电力系统表现出较大的转动惯量机组设置在敏感度较大的节点，将对电力系统表现出较小的转动惯量机组设置在敏感度较小的节点。

可选的，所述建立待调节的电力系统的节点功率方程，具体包括：

建立待调解的电力系统的节点功率方程为：