[发明专利]一种用于电力系统的监测惯量的方法和系统

说明书

本发明提供一种用于电力系统的监测惯量的方法和系统，其通过采集的电力系统同步发电机组信息、新能源发电机组信息和网络信息计算得到考虑频率分布特性以及新能源发电惯量支撑能力系统等效转动惯量，并通过与结合电网实际情况和拓扑结构计算得到的系统等效转动惯量阈值进行比较，确定电力系统的转动惯量监测结果。所述方法和系统计算确定的系统等效转动惯量能够更精确地反映统实际运行情况，而且通过与结合电网实际情况和网络拓扑结构计算得到的更加精细化的电网等效转动惯量阈值进行比较，使得系统的转动惯量预测结果更加准确，所述方法和系统简便易行，具有较高的工程适用性，能够有效保障电网的安全、稳定运行。

技术领域

本发明涉及电力系统运行控制领域,并且更具体地，涉及一种用于电力系统的监测惯量的方法和系统。

背景技术

能源危机使得对新能源的研究和利用越来越重视，而新能源发电是利用新能源的主要途径。随着新能源发电比例逐渐提高，大规模新能源发电替代传统同步发电机组发电使得系统转动惯量降低，系统对频率的暂态支撑能力变弱，频率越限风险增加。此外，随着特高压直流输电工程数量和容量的逐年增加，系统频率稳定水平主要取决于系统的等效转动惯量：等效转动惯量越大，则系统频率稳定水平越高。

为了提升系统的安全稳定运行水平，并对系统进行风险预警和运行指导，有必要对系统的等效转动惯量进行监视。随着新能源发电对传统同步发电机组发电的替代，以及新能源发电机组采用虚拟同步控制或虚拟惯量控制对系统提供惯量支撑，系统内转动惯量的不均匀分布加剧。以上原因导致扰动后系统的频率分布特性越来越明显、新能源发电惯量支撑能力难以量化。该背景下，传统的对同步机转动惯量进行简单加和方式的惯量监视系统误差极大，无法满足系统运行要求，而目前国内外尚未有考虑包含新能源发电机组的电力系统的频率分布特性和新能源发电惯量支撑能力的电力系统惯量监视系统。

发明内容

为了解决电力系统中新能源发电机组的比例日益增加，但缺乏考虑包含新能源发电机组的电力系统的频率分布特性和新能源发电惯量支撑能力的电力系统惯量监测技术的问题，本发明提供一种用于电力系统的监测惯量的方法，所述方法包括：

采集电力系统的同步发电机组信息和新能源发电机组信息，以及所述电力系统的网络信息，其中，所述同步发电机组信息包括同步发动机组的转动惯量；

基于所述电力系统的节点j的扰动功率，结合所述同步发电机组信息和网络信息计算所述同步发电机组的扰动功率分布系数，其中，所述节点j的扰动功率由故障集信息给定；

基于所述电力系统的节点j的扰动功率，结合所述同步发电机组的转动惯量和所述新能源发电机组信息计算所述新能源发电机组等效惯量；

根据所述同步发电机组的扰动功率分布系数和转动惯量，以及新能源发电机组等效惯量计算所述电力系统的系统等效转动惯量；

基于所述电力系统的节点j的扰动功率，根据所述电力系统所允许的最大频率偏差和额定角速度，计算所述电力系统的系统等效转动惯量阈值，并根据所述系统等效转动惯量和所述等效转动惯量阈值，确定所述电力系统的转动惯量监测结果，其中，所述转动惯量监测结果包括转动惯量正常和转动惯量异常。

进一步地，基于所述电力系统的节点j的扰动功率，结合所述同步发电机组信息和网络信息计算所述同步发电机组的扰动功率分布系数包括：

根据同步发电机组次暂态电抗x’_dg生成发电机导纳矩阵Y_gen，其表达式为；

根据每台同步发电机组的机端电压U_g生成机端电压向量U_gen；

根据发电机导纳矩阵Y_gen和发电机-节点网络关联矩阵A生成发电机-节点关联导纳矩阵Y_gn；