一种基于数据回归的电力系统等效惯性常数识别方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于数据回归的电力系统等效惯性常数识别方法，即最小二乘法(Least Square Method,LSM)，属于电力系统技术领域。本发明专利技术包括同步机等效惯性常数识别和虚拟惯量识别；转动惯量是同步发电机SG的一种固有属性，它通过转子存储动能，SG自然地利用这种动能来补偿功率的不平衡，如公式所示：其中ω

【技术实现步骤摘要】
一种基于数据回归的电力系统等效惯性常数识别方法


[0001]本专利技术属于电力系统
，特别是涉及一种基于数据回归的电力系统等效惯性常数识别方法。

技术介绍

[0002]一方面，在电力系统中，将需要一种方法来准确地检测和识别连接到电网的设备的等效惯性常数。近年来，提出了各种在线惯性识别方法。这些方法是基于相量测量单元(PMU)数据的可用性的假设，这些数据目前被传输系统操作员广泛使用。然而，这些方法需要发生在节点上触发频率显著变化的事件。这些方法的另一个特点是，它们专注于获得快速估计，但根据瞬态估计的不同，它们可能不准确。
[0003]另一方面，惯性市场更需要在不同操作条件下的准确惯量信息，而不是对其惯性响应的瞬时估计。在这方面，提出了基于PMU测量数据的惯量识别方法。然而，这些方法的准确性高度依赖于估计设备的模型参数的精度，这些参数需要逐例进行调整。为此，设计了一种基于数据回归的电力系统等效惯性常数识别方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于数据回归的电力系统等效惯性常数识别方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0006]本专利技术为一种基于数据回归的电力系统等效惯性常数识别方法，用于识别等效惯性常数和虚拟惯量。
[0007]进一步地，转动惯量是SG的一种基本属性，通过转子存储动能，SG自然地利用这种动能来补偿功率不平衡，如公式所示：
[0008][0009]其中：是同步电机的角频率，p
m,SG
和p
e,SG
是机械功率和电磁功率；p
D,SG
是由于阻尼效应引起的有功功率变化，并且：
[0010]p
D,SG
＝D
SG
(ω
Grid
‑
ω
SG
)
[0011]其中：D
SG
是阻尼系数；M
SG
是SG的机械启动时间，以秒为单位；
[0012]D
SG
＜＜M
SG
始终适用于同步机；启动时间M
SG
与机器的惯性常数相关联，如公式所示：
[0013]M
SG
＝2H
RI
[0014]其中：H
RI
是等效惯性常数。
[0015]进一步地，对p
m
和p
D,SG
的影响，将p
m
拆分为三个组件：
[0016]p
m
＝p
UC
+p
PFC
+p
SFC
[0017]其中：p
UC
通过求解机组组合问题获得的功率设定点；p
PFC
和p
SFC
分别由初级频率控制(PFC)和次级频率控制(SFC)调节的有功功率；
[0018]然后并代入p
m
＝p
UC
+p
PFC
+p
SFC
中并进行微分，得到：
[0019][0020]其中：为频率变化率，即RoCoF，通过PMU测量获得；RoCoF的时间导数，即通过使用PI滤波器的PMU测量获得；
[0021]在公式中，且总是成立，即在表征发电机惯性响应的时间窗口中；因此，对于适当的时间窗口，得到：
[0022][0023]进一步地，如下式所示：
[0024]P
e,IBR
＝P
UC
+P
PFC
+P
SFC
+P
VI
‑
P
D,IBR
[0025]其中：P
VI
是虚拟惯量提升的功率：
[0026][0027]公式表明H
VI
通过来计算，由于虚拟惯性支持是控制动作的结果，因此通过适当测量系统状态来自适应调整H
VI
，以便更好地应对突发意外事件后的频率偏差问题。
[0028]进一步地，基于LSM，需要修改惯性估计公式以应对测量误差：根据对于在时间t
i
获得的测量数据，有：
[0029][0030]因为其分数结构会产生严重的数值问题；当分子时，分母很小，但不是0，因此作用效果将因为无穷小分母而被显著放大，出现尖峰，导致H
*
的估计出现严重的误差问题；将改写为：
[0031][0032]对于一组测量t1,t2......,t
N
‑1,t
N
定义以下向量：
[0033][0034][0035]其中：T表示矩阵转置；A和b是收集的和数据组成的矩阵，时间窗口[t1,t
N
]，每个矩阵的数据大小N由时间窗口的长度T＝t
N
‑
t1和PMU的采样率决定。
[0036]进一步地，使用LSM来找到等效惯性常数H，H为同步机惯性常数：
[0037]Minimize(AH
*
‑
b)2[0038]对上式进行变形：
[0039]H
*
＝(A
T
A)
‑1A
T
b
[0040]公式H
*
＝(A
T
A)
‑1A
T
b是用来确定等效惯性常数的表达式，注意避免病态A
T
A，用小的对角元素来调节它的对角元素是很方便的，在准备这项工作时已经解决的测试中，使用ε＝10
‑6来防止A
T
A为单数。
[0041]本专利技术具有以下有益效果：
[0042]1、本专利技术通过一系列部分的配合，能够在不同操作条件下对转动惯量和虚拟惯量识别方面具良好的精度，并可用于量化时变自适应惯性的惯量支持效应。
[0043]2、本专利技术能够适用于各种操作条件，包括平稳的操作条件，且独立于设备，可以用来量化非同步设备的虚拟惯性响应。
附图说明
[0044]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述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专利技术的一些实施例，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它的附图。
[0045]图1为高新能源渗透电力系统频率响应示意图；
[0046]图2为本专利技术WSCC9总线系统示意图；
[0047]图3为本专利技术WSCC9总线系统在正常运行条件下的SG动态轨迹示意图；
[0048]图4为本专利技术正常运行条件下SG的等效惯性常数识别结果示意图；
[0049]图5为本专利技术WSCC9总线系统突然增加负荷后的SG轨迹示意图；
[0050]图6为本专利技术在突本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数据回归的电力系统等效惯性常数识别方法，其特征在于，用于识别等效惯性常数和虚拟惯量。2.根据权利要求1所述的一种基于数据回归的电力系统等效惯性常数识别方法，其特征在于，转动惯量是SG的一种基本属性，通过转子存储动能，SG自然地利用这种动能来补偿功率不平衡，如公式所示：其中：是同步电机的角频率，p
m,SG
和p
e,SG
是机械功率和电磁功率；p
D,SG
是由于阻尼效应引起的有功功率变化，并且：p
D,SG
＝D
SG
(ω
Grid
‑
ω
SG
)其中：D
SG
是阻尼系数；M
SG
是SG的机械启动时间，以秒为单位；D
SG
＜＜M
SG
始终适用于同步机；启动时间M
SG
与机器的惯性常数相关联，如公式所示：M
SG
＝2H
RI
其中：H
RI
是等效惯性常数。3.根据权利要求2所述的一种基于数据回归的电力系统等效惯性常数识别方法，其特征在于，对p
m
和p
D,SG
的影响，将p
m
拆分为三个组件：p
m
＝p
UC
+p
PFC
+p
SFC
其中：p
UC
通过求解机组组合问题获得的功率设定点；p
PFC
和p
SFC
分别由初级频率控制(PFC)和次级频率控制(SFC)调节的有功功率；然后并代入p
m
＝p
UC
+p
PFC
+p
SFC
中并进行微分，得到：其中：为频率变化率，即RoCoF，通过PMU测量获得；RoCoF的时间导数，即通过使用PI滤波器的PMU测量获得；在公式中，且总是成立，即在表征发电机惯性响应的时间窗口中；因此，对于适当的时间窗口，得到：4.根据权利要求3所述的一种基于数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘牧阳，邓小宇，陈俊儒，
申请(专利权)人：新疆大学，
类型：发明
国别省市：