一种同步电网的转动惯量评估方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种同步电网的转动惯量评估方法及系统，包括：根据同步电网中机组的投运状态、机组容量和惯性时间常数确定同步电网的转动惯量；基于所述转动惯量计算发生有功功率扰动故障时，所述同步电网在当前运行方式下的频率关键指标；基于所述频率关键指标对所述同步电网的转动惯量水平进行在线评估，确定评估结果。本发明专利技术基于运行方式数据，获取机组的开机信息，结合机组离线模型参数，可不依赖有功扰动，快速计算同步电网的转动惯量；通过计算得到频率关键指标，实现电网转动惯量水平在线评估，不依赖暂稳仿真，缩短计算时间，提高计算效率；实现了电网转动惯量水平的多维度评估，反应当前电网的转动惯量水平，提高了计算结果的可靠性。结果的可靠性。结果的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种同步电网的转动惯量评估方法及系统


[0001]本专利技术涉及大电网在线安全稳定分析
，并且更具体地，涉及一种同步电网的转动惯量评估方法及系统。

技术介绍

[0002]随着新能源的快速发展、清洁能源替代的推进，新能源在电网运行中的出力占比不断提升，常规机组开机方式持续降低，系统转动惯量持续减小，抗扰动能力下降，频率稳定风险逐步增大。
[0003]现有的转动惯量在线计算大多通过监视扰动瞬间的电网频率变化率，需要构建机组跳机等有功功率不平衡的场景，大电网在运行过程中，大部分情况下处于有功平衡状态，因此现有的方法难以用于实际电网。同时在进行惯量评估时，采用无惯量的新能源机组替代常规机组，计算极限转动惯量值，此方法需构建不同新能源占比的电网运行方式，进行暂稳仿真，难度大、耗时长、效率低，难以满足在线运行要求。
[0004]现有技术一的技术方案为：一种基于电力系统在线惯量估计的新能源承载力预警方法，包括：步骤1，分析系统频率响应特性曲线，确定决定系统频率变化的关键参数；步骤2，根据系统频率变化的约束条件，通过仿真获得系统在最大扰动下的极限转动惯量；步骤3，通过将系统在线估计所得的转动惯量与极限转动惯量进行比较来评估新能源的承载力。缺点为：技术一采用的在线惯量估计方法，需构建有功功率不平衡场景，当系统发生有功功率失衡时，基于电网的实时量测数据，计算惯量值。电网在线运行时，大部分时间均处于有功平衡的状态，因此采用技术一所提方法，无法实现惯量的在线实时监测。技术一采用的极限转动惯量计算方法，需基于PSASP搭建系统模型，构建多个新能源占比不同的运行场景，进行暂稳仿真，从而得到极限转动惯量值。我国电网规模较大，节点数达数万，采用技术一所提方法，存在两个方面缺点，一是枚举法构建场景时耗时长，增大新能源占比时，由于新能源的调节能力较弱，易出现潮流不收敛或暂稳平启动失稳现象；二是大电网在进行暂稳仿真时，由于场景数量较多，此方法耗时长，效率低，无法满足在线运行的要求。
[0005]因此，需要一种同步电网的转动惯量评估方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术提出一种同步电网的转动惯量评估方法及系统，以解决如何对同步电网的转动惯量进行评估的问题。
[0007]为了解决上述问题，根据本专利技术的一个方面，提供了一种同步电网的转动惯量评估方法，所述方法包括：根据同步电网中机组的投运状态、机组容量和惯性时间常数确定所述同步电网的转动惯量；基于所述转动惯量计算发生有功功率扰动故障时，所述同步电网在当前运行方式下的频率关键指标；
基于所述频率关键指标对所述同步电网的转动惯量水平进行在线评估，确定评估结果。
[0008]优选地，其中所述根据同步电网中机组的投运状态、机组容量和惯性时间常数确定所述同步电网的转动惯量，包括：，其中，为同步电网的转动惯量；为机组i的投运状态，为机组i的机组容量，为同步电网内机组的惯性时间常数；为角速度；n为机组的数量。
[0009]优选地，其中所述方法还包括：基于所述同步电网的在线运行方式数据中处于投运状态的在线机组名称，根据所述预设在线离线映射表中在线机组名称与离线机组名称的对应关系，匹配对应的离线机组名称，并基于预设离线模型参数库确定离线机组的参数信息，以基于所述参数信息进行转动惯量和频率关键指标的计算。
[0010]优选地，其中所述基于所述转动惯量计算发生有功功率扰动故障时，所述同步电网在当前运行方式下的频率关键指标，包括：利用如下方式计算扰动瞬间频率变化率，包括：，其中，为扰动瞬间频率变化率；为电网有功不平衡量；为同步电网的转动惯量；利用如下方式计算频率最大偏差，包括：，，其中，为频率最大偏差；为同步电网的频率偏差随时间t的变化曲线；为系统关键特征量；为离线参数；F(Key,Off, ,J,t)表示由Key、Off、、J和t组成变量所构成的函数；利用如下方式计算最小转动惯量需求，包括：，其中，为最小转动惯量需求值，C1根据电网的频率动态约束确定；通过求解得到当前扰动下的最小转动惯量需求；利用如下方式计算可承受的最大扰动功率，包括：，其中，为可承受的最大扰动功率；通过求解得到当前运行方式下可承受的最大扰动功率。
[0011]优选地，其中所述基于所述频率关键指标对所述同步电网的转动惯量水平进行在
线评估，确定评估结果，包括：计算所述同步电网转动惯量水平评估值RES，若RES值为1，则确定评估结果为所述同步电网的转动惯量不足；反之，若RES值为0，则确定评估结果为所述同步电网的转动惯量值充足；其中，RES=max{ROCOF,FMAR,JMAR,PAMR}，ROCOF为频率变化率评估结果，若所述同步电网的扰动瞬间频率变化率大于预设电网运行频率变化率阈值，则ROCOF取1，反之，则ROCOF取0；FMAR为频率最大偏差评估结果，若所述同步电网的频率最大偏差大于频率动态约束中的频率最大偏差阈值，则FMAR取1，反之，则FMAR取0；JMAR为最小转动惯量需求评估结果，若所述同步电网的最小转动惯量小于频率动态约束下的最小转动惯量需求阈值，则JMAR取1，反之，则JMAR取0；PAMR为可承受的最大扰动功率评估结果，若所述同步电网的可承受的最大扰动功率小于预设有功不平衡量，则PAMR取1，反之，则PAMR取0。
[0012]根据本专利技术的另一个方面，提供了一种同步电网的转动惯量评估系统，所述系统包括：转动惯量确定单元，用于根据同步电网中机组的投运状态、机组容量和惯性时间常数确定所述同步电网的转动惯量；频率关键指标确定单元，用于基于所述转动惯量计算发生有功功率扰动故障时，所述同步电网在当前运行方式下的频率关键指标；评估单元，用于基于所述频率关键指标对所述同步电网的转动惯量水平进行在线评估，确定评估结果。
[0013]优选地，其中所述转动惯量确定单元，根据同步电网中机组的投运状态、机组容量和惯性时间常数确定所述同步电网的转动惯量，包括：，其中，为同步电网的转动惯量；为机组i的投运状态，为机组i的机组容量，为同步电网内机组的惯性时间常数；为角速度；n为机组的数量。
[0014]优选地，其中所述系统还包括：参数信息确定单元，用于基于所述同步电网的在线运行方式数据中处于投运状态的在线机组名称，根据所述预设在线离线映射表中在线机组名称与离线机组名称的对应关系，匹配对应的离线机组名称，并基于预设离线模型参数库确定离线机组的参数信息，以基于所述参数信息进行转动惯量和频率关键指标的计算。
[0015]优选地，其中所述频率关键指标确定单元，基于所述转动惯量计算发生有功功率扰动故障时，所述同步电网在当前运行方式下的频率关键指标，包括：利用如下方式计算扰动瞬间频率变化率，包括：，其中，为扰动瞬间频率变化率；为电网有功不平衡量；为同步电网的转动惯量；利用如下方式计算频率最大偏差，包括：
，，其中，为频率最大偏差；为同步电网的频率偏差随时间t的变化曲线；为系统关键特征量；为离线参数；F(Key,Off, ,J,t)表示由Key、Off、、J和t组成变量所构成的函数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种同步电网的转动惯量评估方法，其特征在于，所述方法包括：根据同步电网中机组的投运状态、机组容量和惯性时间常数确定所述同步电网的转动惯量；基于所述转动惯量计算发生有功功率扰动故障时，所述同步电网在当前运行方式下的频率关键指标；基于所述频率关键指标对所述同步电网的转动惯量水平进行在线评估，确定评估结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据同步电网中机组的投运状态、机组容量和惯性时间常数确定所述同步电网的转动惯量，包括：，其中，为同步电网的转动惯量；为机组i的投运状态，为机组i的机组容量，为同步电网内机组的惯性时间常数；为角速度；n为机组的数量。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：基于所述同步电网的在线运行方式数据中处于投运状态的在线机组名称，根据预设在线离线映射表中在线机组名称与离线机组名称的对应关系，匹配对应的离线机组名称，并基于预设离线模型参数库确定离线机组的参数信息，以基于所述参数信息进行转动惯量和频率关键指标的计算。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述转动惯量计算发生有功功率扰动故障时，所述同步电网在当前运行方式下的频率关键指标，包括：利用如下方式计算扰动瞬间频率变化率，包括：，其中，为扰动瞬间频率变化率；为电网有功不平衡量；为同步电网的转动惯量；利用如下方式计算频率最大偏差，包括：，，其中，为频率最大偏差；为同步电网的频率偏差随时间t的变化曲线；为系统关键特征量；Off为离线参数；F(Key,Off,,J,t)表示由Key、Off、、J和t组成变量所构成的函数；利用如下方式计算最小转动惯量需求，包括：
，其中，为最小转动惯量需求值，C1根据电网的频率动态约束确定；通过求解得到当前扰动下的最小转动惯量需求；利用如下方式计算可承受的最大扰动功率，包括：，其中，为可承受的最大扰动功率；通过求解得到当前运行方式下可承受的最大扰动功率。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述频率关键指标对所述同步电网的转动惯量水平进行在线评估，确定评估结果，包括：计算所述同步电网转动惯量水平评估值RES，若RES值为1，则确定评估结果为所述同步电网的转动惯量不足；反之，若RES值为0，则确定评估结果为所述同步电网的转动惯量值充足；其中，RES=max{ROCOF,FMAR,JMAR,PAMR}，ROCOF为频率变化率评估结果，若所述同步电网的扰动瞬间频率变化率大于预设电网运行频率变化率阈值，则ROCOF取1，反之，则ROCOF取0；FMAR为频率最大偏差评估结果，若所述同步电网的频率最大偏差大于频率动态约束中的频率最大偏差阈值，则FMAR取1，反之，则FMAR取0；JMAR为最小转动惯量需求评估结果，若所述同步电网的最小转动惯量小于频率动态约束下的最小转动惯量需求阈值，则JMAR取1，反之，则JMAR取0；PAMR为可承受的最大扰动功率评估结果，若所述同步电网的可承受的最大扰动功率小于预设有功不平衡量，则PAMR取1，反之，则PAMR取0。6.一种同步电网的转动惯量评估系统，其特征在于，所述系统包括：转动惯量确定单元，用于根据同步电网中机组的投运状态、机组容量和惯性时间常数确定所述同步电网的转动惯量；频率关键指标确定单元，用于基于所述转动惯量计算发生有功功率扰...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙华东，张璐路，于之虹，吕颖，王宝财，李文锋，鲁广明，杨超，史东宇，魏巍，王兵，解梅，周成，严剑峰，艾东平，刘其泳，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：