[发明专利]一种基于虚拟惯量的电力系统控制方法

权利要求书

1.一种基于虚拟惯量的电力系统控制方法，其特征在于，具体步骤为：引入指标FSIOPS来衡量实际运行中电力系统惯量水平能否满足电力系统的频率稳定性，获取发生功率不平衡扰动事件后电力系统的支路潮流信息及节点频率，将支路潮流信息及节点频率代入FSIOPS，判断FSIOPS模型的输出数值是否为1，若数值小于1，则执行以下步骤：

将支路潮流信息及节点频率输入至虚拟惯量输出模型，得到临界虚拟惯量值，在电力系统中输入大于等于临界虚拟惯量值的虚拟惯量，运行电力系统；

所述的虚拟惯量输出模型的表达式如下：

其中，H_new为临界虚拟惯量值，ΔP_max为系统中断开的最大机组的容量，rocof_limit为电力系统频率变化率极限值，ΔP_i为电力系统第i台发电机的功率缺额，S_sys为整个系统的发电机总容量，f为系统节点当前频率值，f_n为系统的额定频率；

所述的FSIOPS的具体表达式为：

其中，ΔP_max为系统中断开的最大机组的容量。

2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟惯量的电力系统控制方法，其特征在于，所述的虚拟惯量输出模型的生成方式为：

S1、基于传统电力系统的频率响应等值模型进行求解得到电力系统频率变化特性和时间之间的定量关系；

S2、根据电力系统频率变化特性求得电力系统初始频率变化率rocof，得到rocof与电力系统惯量之间的定量关系；要保证电力系统的频率稳定性必须需要使rocof在合理的安全范围之内，即可求解得到电力系统的理论临界惯量；

S3、根据发电机转子摇摆方程可以求解出单台发电机惯性时间常数，推广计算得到整个电力系统的惯性时间常数，用于表示整个电力系统的实际运行惯量；

S4、引入指标FSIOPS来衡量实际运行中电力系统惯量水平能否满足电力系统的频率稳定性，其表达式为：

其中，H_min为整个电力系统的理论临界惯量，H_sys为整个电力系实际运行惯量；

S5、当FSIOPS的数值小于1时，推导出满足电力系统频率稳定性的虚拟惯量输出模型。

3.根据权利要求1所述的一种基于虚拟惯量的电力系统控制方法，其特征在于，所述的电力系统频率变化特性和时间之间的定量关系表达式为：

式中各参数为：

其中，R是调速器调差系数；T_n为汽轮机汽容时间常数；K_m是机械功率增益，表示火电机组调频能力；K是二次调频效应系数；ΔP为扰动初始时刻的电力系统总功率缺额；J和D是发电机转矩和阻尼系数；Δf是电力系统频率偏差；ω_r、ω_n、ξ为方程解的形式参数。

4.根据权利要求1所述的一种基于虚拟惯量的电力系统控制方法，其特征在于，所述的电力系统的理论临界惯量H_min表达式为：

其中，ΔP_max为系统中断开的最大机组的容量。

5.根据权利要求1所述的一种基于虚拟惯量的电力系统控制方法，其特征在于，所述的电力系统的实际运行惯量表达式为：

其中，S_sys为电力系统系发电机总容量；f为系统某一节点的频率瞬时值；ΔP_i为电力系统第i台发电机的功率缺额；f_n是系统额定频率。