频率状态参数检测方法技术

本发明专利技术涉及一种频率状态参数检测方法，包括以下步骤：建立计及频率偏差的异步风机的简化RX模型，根据所述简化RX模型获取Γ形简化电路，根据所述Γ形简化电路构造计及频率偏差的量测方程；根据所述量测方程构造雅克比矩阵，根据所述雅克比矩阵和电力系统的初始频率状态参数建立频率状态的状态方程，对所述状态方程进行迭代求解，得到所述状态方程的状态修正量；根据所述状态修正量对所述初始频率状态参数进行修正，并重复根据所述雅克比矩阵和初始频率状态参数建立频率状态的状态方程的步骤，直到所述状态修正量满足预设的收敛条件，将修正后的初始频率状态参数设为电力系统当前的频率状态。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统运行和控制
，特别是涉及一种频率状态参数检测方法。
技术介绍
因为风能随机波动的特点和风电机组的运行特性相对复杂，风电的接入对能量管理系统(energymanagementsystem，EMS)提出了新的挑战。电力系统状态估计(stateestimation，SE)是EMS的核心功能之一，也是其他高级应用软件的基础。状态估计的结果直接影响电网调度的智能化分析与决策，它是远动装置与数据库之间的重要一环。对风机的运行状态进行监控是保证风电系统安全稳定运行的基础，然而要获取它们准确的运行状态，那就必须要求对状态估计的功能进行完善，同时也要求状态估计根据电网的发展而不断地提高，从而实现进一步提高电力系统高级在线应用程序的水平。随着大规模风电接入电网，风电出力的波动性不仅会改变电网原有的潮流分布，还会对电网频率产生显著影响，传统的状态估计模型已不再适用，难以准确反映风电系统中频率的变化，状态估计的准确性较低。
技术实现思路
基于此，有必要针对现有技术准确性较低的问题，提供一种频率状态参数检测方法。一种频率状态参数检测方法，包括以下步骤：建立计及频率偏差的异步风机的简化RX模型，根据所述简化RX模型获取Γ形简化电路，根据所述Γ形简化电路构造计及频率偏差的量测方程；根据所述量测方程构造雅克比矩阵，根据所述雅克比矩阵和电力系统的初始频率状态参数建立频率状态的状态方程，对所述状态方程进行迭代求解，得到所述状态方程的状态修正量；根据所述状态修正量对所述初始频率状态参数进行修正，并重复根据所述雅克比矩阵和初始频率状态参数建立频率状态的状态方程的步骤，直到所述状态修正量满足预设的收敛条件，将修正后的初始频率状态参数设为电力系统当前的频率状态。上述频率状态参数检测，通过在异步风机的简化RX模型中引入频率偏差，并获取Γ形简化电路，根据所述Γ形简化电路构造计及频率偏差的量测方程，根据量测方程构造雅克比矩阵，并获取状态方程的状态修正量，通过所述状态修正量对初始频率状态参数进行迭代修正，直到状态修正量满足预设的收敛条件，将频率偏差作为新的状态量引入到状态估计过程中，能够准确反映风电系统中频率的变化，提高了状态估计的准确性。附图说明图1为本专利技术的频率状态参数检测方法流程图；图2为计及频率偏差变量的异步风机T形等效电路图；图3为计及频率偏差变量的异步风机Γ形简化电路。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的频率状态参数检测方法的实施例进行描述。图1为本专利技术的频率状态参数检测方法流程图。如图1所示，所述频率状态参数检测方法可包括如下步骤：S1，建立计及频率偏差的异步风机的简化RX模型，根据所述简化RX模型获取Γ形简化电路，根据所述Γ形简化电路构造计及频率偏差的量测方程；其中，可通过如下方式建立计及频率偏差的异步风机的简化RX模型：获取电力系统的网络参数；所述网络参数可包括母线编号、名称、补偿电容，输电线路的支路号、首端节点和末端节点编号、串联电阻、串联电抗、并联电导、并联电纳、变压器变比和阻抗，风电场的空气密度、风速，风机机型参数和系统初始频率。根据所述网络参数对电力系统的状态参数进行初始化操作；根据所述网络参数和初始化的状态参数建立计及频率偏差的异步风机的简化RX模型。本专利技术以异步风机的准稳态模型为例分析风机的频率特性。当考虑电力系统频率偏差变量时，风力发电机的等值电路模型如图2所示。图中R1、R2和Rm分别为定子电阻、转子电阻和励磁电阻；X1、X2和Xm分别表示定子电抗、转子电抗和励磁电抗；I1、I2和Im分别为流过定子绕组、转子绕组和励磁绕组的电流；s是滑差；Δf是频率偏差量；Pg、Qg为异步发电机发出的有功功率和无功功率。为了简化计算，本文采用RX模型。容量较大(大于40kW)的异步电机，由于其X1<<Xm，且R1和Rm可以忽略不计，可近似等效为图3所示的Γ形电路。图3中，令X12＝X1+X2，则简化RX模型的转子电流I2、有功功率Pg和无功功率Qg分别为：I2=U|R2/s+jX12(1+Δf)|=U(R2/s)2+[X12(1+Δf)]2]]>Pg=-I22R2s=-U2R2sR22+s2X122(1+Δf)2]]>Qg=-[U2Xm(1+Δf)+I22X12(1+Δf)]=-U2Xm(1+Δf)-s2U2X12(1+Δf)s2X122(1+Δf)2+R22]]>由上面的式子可知，当滑差s或者频率偏移量Δf变化时，Pg、Qg都会随之变化。为了考虑电网侧频率偏差对同步发电机的影响，同步发电机采用下面的准稳态模型：PG=PG_set-PRRRΔf]]>QG=QG_set+aQ(-PRRRΔf)+bQ(-PRRRΔf)2]]>式中：PG和QG分别表示同步发电机输出的有功功率值和无功功率值，PG_set和QG_set分别是同步发电机初始的有功功率值和无功功率值，PR是额定有功功率值，RR是对应同步发电机的调速率，aQ和bQ是同步发电机无功出力对应的调节系数，Δf表示系统稳态时频率与额定值的偏差。负荷的准稳态数学模型采用考虑频率变化的静态模型，其多项式模型可表示如下：PL=PL_set(1+KpΔf)(pp+pc(ULULB)+pz(ULULB)2)]]>QL=QL_set(1+KqΔf)(qp+qc(ULULB)+qz(ULULB)2)]]>式中：PL和QL分别表示该负荷的有功和无功值，PL_set和QL_set分别表示该负荷的有功和无功的初始值，Kp和Kq分别表示负荷有功和无功对应的调节效应系数。pp、pc、pz和qp、qc、qz表示负荷模型静态电压特性系数，UL和ULB分别是该负荷的电压运行值和额定电压值。量测方程可包括：发电机注入功率量测方程为：PGi=PG_set-PRRRΔf+UiΣj=1nUj(Gijcosθij+Bijsinθij)]]>QGi=QG_set+aQ(-PRRRΔf)+bQ(-PRRRΔf)2+UiΣj=1nUj(Gijsinθij-Bijcosθij)]]>其中，PG_set和QG_set分别是同步发电机初始的有功功率值和无功功率值，PR是额定有功功率值，RR是对应同本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种频率状态参数检测方法，其特征在于，包括以下步骤：建立计及频率偏差的异步风机的简化RX模型，根据所述简化RX模型获取Γ形简化电路，根据所述Γ形简化电路构造计及频率偏差的量测方程；根据所述量测方程构造雅克比矩阵，根据所述雅克比矩阵和电力系统的初始频率状态参数建立频率状态的状态方程，对所述状态方程进行迭代求解，得到所述状态方程的状态修正量；根据所述状态修正量对所述初始频率状态参数进行修正，并重复根据所述雅克比矩阵和初始频率状态参数建立频率状态的状态方程的步骤，直到所述状态修正量满足预设的收敛条件，将修正后的初始频率状态参数设为电力系统当前的频率状态。

【技术特征摘要】
1.一种频率状态参数检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
建立计及频率偏差的异步风机的简化RX模型，根据所述简化RX模型获取
Γ形简化电路，根据所述Γ形简化电路构造计及频率偏差的量测方程；
根据所述量测方程构造雅克比矩阵，根据所述雅克比矩阵和电力系统的初
始频率状态参数建立频率状态的状态方程，对所述状态方程进行迭代求解，得
到所述状态方程的状态修正量；
根据所述状态修正量对所述初始频率状态参数进行修正，并重复根据所述
雅克比矩阵和初始频率状态参数建立频率状态的状态方程的步骤，直到所述状
态修正量满足预设的收敛条件，将修正后的初始频率状态参数设为电力系统当
前的频率状态。
2.根据权利要求1所述的频率状态参数检测方法，其特征在于，根据所述
量测方程构造雅克比矩阵的步骤包括：
将雅克比矩阵中不变元素的位置和数值存储到一个链表中；
根据所述量测方程，并采用AD技术计算雅克比矩阵中的可变元素；
根据所述不变元素的位置和数值，以及可变元素构造雅克比矩阵。
3.根据权利要求1所述的频率状态参数检测方法，其特征在于，建立计及
频率偏差的异步风机的简化RX模型的步骤包括：
获取电力系统的网络参数；
根据所述网络参数对电力系统的状态参数进行初始化操作；
根据所述网络参数和初始化的状态参数建立计及频率偏差的异步风机的简
化RX模型。
4.根据权利要求3所述的频率状态参数检测方法，其特征在于，所述网络
参数包括母线编号、名称、补偿电容，输电线路的支路号、首端节点和末端节
点编号、串联电阻、串联电抗、并联电导、并联电纳、变压器变比和阻抗，风
电场的空气密度、风速，风机机型参数和系统初始频率。
5.根据权利要求1所述的频率状态参数检测方法，其特征在于，构造计及
频率偏差的量测方程的步骤包括：
建立发电机注入功率量测方程、负荷注入功率量测方程和异步风机注入功

\t率量测方程；
根据所述发电机注入功率量测方程、负荷注入功率量测方程和异步风机注
入功率量测方程构造计及频率偏差的量测方程。
6.根据权利要求5所述的频率状态参数检测方法，其特征在于，所述发电
机注入功率量测方程为：
PGi=PG_set-PRRRΔf+UiΣj=1nUj(Gijcosθij+Bijsinθij)]]>QGi=QG_set+aQ(-PRRRΔf)+bQ(-PRRRΔf)2+UiΣj=1nUj(Gijcosθij-Bijsinθij)]]>其中，PGi和QGi分别为发电机注入的有功功率和无功功率，PG_set和QG_set分
别是同步发电机初始的有功功率值和无功功率值，PR是额定有功功率值，RR是
对应同步发电机的调速率，aQ和bQ是同步发电...

【专利技术属性】
技术研发人员：王莉，鲁德锋，张少凡，祁忠，华煌圣，高强，蔡燕春，秦绮蒨，李俊格，杨咏梅，区燕敏，曹杰，
申请(专利权)人：广州供电局有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44