一种考虑频率空分布的电力系统频率响应分析方法技术方案

本发明专利技术公开了一种考虑频率空分布的电力系统频率响应分析方法，分析系统不平衡功率在机组之间分配规律，得出不平衡功率分配包括冲击分配和惯性分配两个过程。本方法实现了系统不平衡功率在机组之间分配规律，得出不平衡功率分配主要包括冲击分配和惯性分配两个过程，采用简化导纳矩阵实现上述两个分配过程。仿真分析表明，该方法能有效反映机组分布特性对频率带来的影响，以及系统频率与有功之间的变化关系。在保证较高的计算精度前提下，计算效率较已有模型有大幅提升，可用于大规模系统长时间动态频率分析。

Frequency response analysis method for power system considering frequency space distribution

The invention discloses a method considering frequency response analysis of power system frequency distribution, system analysis of unbalanced power distribution between the units, the unbalanced power distribution including the allocation and distribution of two inertial impact process. This method realizes the system of unbalanced power distribution between the units, the unbalanced power distribution including the allocation and distribution of two inertial impact process, using the simplified admittance matrix to achieve the above two allocation process. The simulation results show that the method can effectively reflect the influence of the distribution characteristics of the unit on the frequency and the relationship between the frequency and the active power of the system. Under the premise of high accuracy, the computational efficiency is greatly improved compared with the existing models, which can be used for large scale system dynamic frequency analysis.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统频率响应分析
，尤其涉及一种考虑频率空分布的电力系统频率响应分析方法。
技术介绍
频率是衡量电力系统安全性的重要指标，大功率缺失下一次调频尤为重要[1,2]，研究中需要准确有效的关于一次调频的仿真模型。目前一次调频相关研究中，广泛应用的单机或多机带集中负荷模型，将全网发电机等值聚合为单机模型，采用统一中心频率和完整或简化的原动机-调速器模型，但不考虑系统网络结构，能够快速预估频率的变化。但系统频率有显著的时空分布特性，一次调频作为分散控制手段，集中负荷模型难以全面适于用一次调频研究。分布频率模型中最完备的是全状态时域仿真模型，能够详尽准确地反映系统频率动态过程和时空分布特性，但该模型全面考虑了网络、机组、负荷等动作特性，计算效率较低，在实际应用中受到一定限制，现有技术中对全状态模型进行简化，采用直流潮流代替全状态模型中交流潮流，描述系统网络特性，在得到较好的计算精度的同时提升了仿真效率。但其在整体构架、计算流程上与全状态模型并无本质差异，仿真效率提升有限，在应对大规模电网一次调频分析时，特别是在考虑一次调频和二次调频配合等分析时间较长(数十秒到十几分钟)的问题时，其仿真效率略有不足。
技术实现思路
根据现有技术存在的问题，本专利技术公开了一种考虑频率空分布的电力系统频率响应分析方法，分析系统不平衡功率在机组之间分配规律，得出不平衡功率分配包括冲击分配和惯性分配两个过程，具体包括以下步骤：S1：根据电力系统原导纳矩阵B，计算得到只包含扰动点和发电节点的简化导纳矩阵B1；S2：根据导纳简化矩阵B1，计算扰动节点与各发电节点间的冲击系数；S3：根据电力系统原导纳矩阵B，计算得到只包含发电节点的简化导纳矩阵B2；S4：将扰动节点的扰动功率在t(0)仿真周期按照冲击系数分配至各发电节点，得到扰动瞬间各发电节点电磁功率增量；S5：完成扰动功率的冲击分配后，根据简化导纳矩阵B2计算扰动后各发电节点间功率交换，更新t(n)仿真周期各发电节点电磁功率增量(n＝1,2,3---)；S6：根据t(n-1)周期下各发电节点频率，计算t(n)周期发电机组调速器和原动机的动作量，得到各发电机组的机械功率增量，t(0)时机械功率增量为0；S7：根据t(n)周期下各发电节点电磁功率增量、机械功率增量、发电机组转动惯量和发刚体动能定理更新t(n)周期下各发电节点频率；S8：重复S5～S7过程直至仿真时间T结束，得到0～T内各发电机组动态频率变化过程。S1中发电节点的简化导纳矩阵B1采用如下计算方式：式中n为简化导纳矩阵中节点，包含扰动节点和所有发电节点；r为原导纳矩阵中被消去节点；S2中扰动节点与各发电节点间的冲击系数采用如下计算方式：式中B1为仅包含扰动节点和发电节点的简化导纳矩阵；k为扰动节点位置，pkj为扰动点k对发电机j的冲击系数；S3中简化导纳矩阵B2采用如下计算方式：式中n为简化导纳矩阵中节点，包含所有发电节点；r为原导纳矩阵中被消去节点。S4中采用如下计算方式：ΔPei(0)＝pki×ΔPk(1)式中ΔPei(0)为发电节点i在扰动瞬间的电磁功率增量；pki为扰动节点k与发电节点i之间的冲击系数；ΔPk为扰动节点的扰动功率；S5中采用如下计算方式：式中ΔPei(t)为当前仿真周期下发电节点电磁功率增量；fi(t-1)为上一仿真周期下各发电节点频率。S7中具体采用如下方式：式中，ΔPm为发电机机械功率增量，取决于原动机输入的机械功率；ΔPe为发电机电磁功率，取决于扰动功率的冲击分配和惯性分配过程；D为发电机组机械阻尼；ω(t)为当前仿真周期下转自角速度，ω(t-1)为上一仿真周期下转自角速度。由于采用了上述技术方案，本专利技术提供的一种考虑频率空分布的电力系统频率响应分析方法该方法分析，实现了系统不平衡功率在机组之间分配规律，得出不平衡功率分配主要包括冲击分配和惯性分配两个过程，采用简化导纳矩阵实现上述两个分配过程。仿真分析表明，该方法能有效反映机组分布特性对频率带来的影响，以及系统频率与有功之间的变化关系。在保证较高的计算精度前提下，计算效率较已有模型有大幅提升，可用于大规模系统长时间动态频率分析。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术中方法的流程图。具体实施方式为使本专利技术的技术方案和优点更加清楚，下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：如图1所示的一种考虑频率空分布的电力系统频率响应分析方法，分析系统不平衡功率在机组之间分配规律，得出不平衡功率分配包括冲击分配和惯性分配两个过程，具体包括以下步骤：S1：根据电力系统原导纳矩阵B，计算得到只包含扰动点和发电节点的简化导纳矩阵B1；S2：根据导纳简化矩阵B1，计算扰动节点与各发电节点间的冲击系数；S3：根据电力系统原导纳矩阵B，计算得到只包含发电节点的简化导纳矩阵B2；S4：将扰动节点的扰动功率在t(0)仿真周期按照冲击系数分配至各发电节点，得到扰动瞬间各发电节点电磁功率增量；S5：完成扰动功率的冲击分配后，根据简化导纳矩阵B2计算扰动后各发电节点间功率交换，更新t(n)仿真周期各发电节点电磁功率增量(n＝1,2,3---)；S6：根据t(n-1)周期下各发电节点频率，计算t(n)周期发电机组调速器和原动机的动作量，得到各发电机组的机械功率增量，t(0)时机械功率增量为0；S7：根据t(n)周期下各发电节点电磁功率增量、机械功率增量、发电机组转动惯量和发刚体动能定理更新t(n)周期下各发电节点频率；S8：重复S5～S7过程直至仿真时间T结束，得到0～T内各发电机组动态频率变化过程。进一步的，S1中发电节点的简化导纳矩阵B1采用如下计算方式：式中n为简化导纳矩阵中节点，包含扰动节点和所有发电节点；r为原导纳矩阵中被消去节点；S2中扰动节点与各发电节点间的冲击系数采用如下计算方式：式中B1为仅包含扰动节点和发电节点的简化导纳矩阵；k为扰动节点位置，pkj为扰动点k对发电机j的冲击系数；S3中简化导纳矩阵B2采用如下计算方式：式中n为简化导纳矩阵中节点，包含所有发电节点；r为原导纳矩阵中被消去节点。S4中采用如下计算方式：ΔPei(0)＝pki×ΔPk(1)式中ΔPei(0)为发电节点i在扰动瞬间的电磁功率增量；pki为扰动节点k与发电节点i之间的冲击系数；ΔPk为扰动节点的扰动功率；S5中采用如下计算方式：式中ΔPei(t)为当前仿真周期下发电节点电磁功率增量；fi(t-1)为上一仿真周期下各发电节点频率；S7中具体采用如下方式：式中，ΔPm为发电机机械功率增量，取决于原动机输入的机械功率；ΔPe为发电机电磁功率，取决于扰动功率的冲击分配和惯性分配过程；D为发电机组机械阻尼；ω(t)为当前仿真周期下转自角速度，ω(t-1)为上一仿真周期下转自角速度。以上所述，仅为本专利技术较佳的具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术揭露的技术范围内，根本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种考虑频率空分布的电力系统频率响应分析方法，其特征在于：分析系统不平衡功率在机组之间分配规律，得出不平衡功率分配包括冲击分配和惯性分配两个过程，具体包括以下步骤：S1：根据电力系统原导纳矩阵B，计算得到只包含扰动点和发电节点的简化导纳矩阵B1；S2：根据导纳简化矩阵B1，计算扰动节点与各发电节点间的冲击系数；S3：根据电力系统原导纳矩阵B，计算得到只包含发电节点的简化导纳矩阵B2；S4：将扰动节点的扰动功率在t(0)仿真周期按照冲击系数分配至各发电节点，得到扰动瞬间各发电节点电磁功率增量；S5：完成扰动功率的冲击分配后，根据简化导纳矩阵B2计算扰动后各发电节点间功率交换，更新t(n)仿真周期各发电节点电磁功率增量(n＝1,2,3‑‑‑)；S6：根据t(n‑1)周期下各发电节点频率，计算t(n)周期发电机组调速器和原动机的动作量，得到各发电机组的机械功率增量，t(0)时机械功率增量为0；S7：根据t(n)周期下各发电节点电磁功率增量、机械功率增量、发电机组转动惯量和发刚体动能定理更新t(n)周期下各发电节点频率；S8：重复S5～S7过程直至仿真时间T结束，得到0～T内各发电机组动态频率变化过程。...

【技术特征摘要】
1.一种考虑频率空分布的电力系统频率响应分析方法，其特征在于：分析系统不平衡功率在机组之间分配规律，得出不平衡功率分配包括冲击分配和惯性分配两个过程，具体包括以下步骤：S1：根据电力系统原导纳矩阵B，计算得到只包含扰动点和发电节点的简化导纳矩阵B1；S2：根据导纳简化矩阵B1，计算扰动节点与各发电节点间的冲击系数；S3：根据电力系统原导纳矩阵B，计算得到只包含发电节点的简化导纳矩阵B2；S4：将扰动节点的扰动功率在t(0)仿真周期按照冲击系数分配至各发电节点，得到扰动瞬间各发电节点电磁功率增量；S5：完成扰动功率的冲击分配后，根据简化导纳矩阵B2计算扰动后各发电节点间功率交换，更新t(n)仿真周期各发电节点电磁功率增量(n＝1,2,3---)；S6：根据t(n-1)周期下各发电节点频率，计算t(n)周期发电机组调速器和原动机的动作量，得到各发电机组的机械功率增量，t(0)时机械功率增量为0；S7：根据t(n)周期下各发电节点电磁功率增量、机械功率增量、发电机组转动惯量和发刚体动能定理更新t(n)周期下各发电节点频率；S8：重复S5～S7过程直至仿真时间T结束，得到0～T内各发电机组动态频率变化过程。2.根据权利要求1所述的一种考虑频率空分布的电力系统频率响应分析方法，其特征在于：其特征还在于：S1中发电节点的简化导纳矩阵...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘娆，沈硕，巴宇，田池，郭晓，李卫东，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21