基于量测的新能源电力系统暂态频率最大偏差预测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于量测的新能源电力系统暂态频率最大偏差预测方法，其步骤如下：初始化时间窗长t

【技术实现步骤摘要】
基于量测的新能源电力系统暂态频率最大偏差预测方法


[0001]本专利技术属于电力系统频率稳定性评估及控制
，具体涉及一种基于量测的新能源电力系统暂态频率最大偏差预测方法。

技术介绍

[0002]高比例可再生能源在交流同步互联系统中比重逐渐增加，同时，特高压输电工程的快速发展使得直流闭锁故障发生的概率增加，容易引发直流馈入受端电网的低频事故。在这些因素作用下，系统总惯量也不断降低，系统抗干扰能力变弱，大电网频率安全稳定问题日益突出。暂态频率偏移是监测频率稳定的关键参数，对后续采取一系列的频率控制措施有指导决策作用，准确预测大扰动下频率最大偏差对保证电网稳定运行至关重要。
[0003]目前常见的频率最低点预测方法主要分为三类：全状态仿真法、人工智能法、模型法。全状态仿真法能够准确描述系统频率详细的动态过程，但其依赖于大量参数的已知，计算速度慢，难以在线应用；人工智能法能够对非线性、物理模型不精确等问题进行处理，但其预测精度与训练方式和样本有关；模型法能够一定程度提高频率动态过程的仿真分析速度，但其难以适应大规模风电接入电网下系统拓朴结构的变化。

技术实现思路

[0004]为了克服上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提出一种基于量测的新能源电力系统暂态频率最大偏差预测方法，在模型法的基础上，进一步对系统有功
‑
频率特性进行降阶处理，能够仅利用量测数据实现新型电力系统大扰动下暂态频率最大偏差在线精确预测。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种基于量测的新能源电力系统暂态频率最大偏差预测方法，具体步骤如下：
[0007]步骤1：初始化时间窗长t
d
，取样时间起点t0，取样时间间隔Δt，预测精度ε，并且令计数参数i＝1；
[0008]步骤2：获取新能源电力系统各发电机惯量中心节点在时间窗[t0,t0+t
d
]范围的频率量测数据f(t)；
[0009]步骤3：在时间窗[t0,t0+t
d
]范围内，计算惯量中心频率偏移量Δf(t)＝f(t)
‑
f(t
‑
Δt)，并计算频率变化率数值ROCOF(t)＝Δf(t)/Δt；
[0010]步骤4：，在时间窗[t0,t0+t
d
]范围内，利用最小二乘法拟合频率变化率数值ROCOF(t)＝aΔf(t)2+bΔf(t)+c，得到拟合后的二阶多项式各系数参数a，b和c；
[0011]步骤5：根据拟合得到的二阶多项式，令多项式为零，计算其零点值判断是否为实数解，若是实数，则将结果Δf
ext
放入解空间Δf
max
(i)中；若不是实数解，则舍弃本次计算结果；
[0012]步骤6：判断得到的解是否满足|Δf
max
(i)
‑
Δf
max
(i
‑
1)|≤ε，若不满足，令i＝i+1,延长时间窗长t
d
＝t
d
+Δt，在[t0,t0+t
d
]中重复步骤2～6，直到满足约束条件为止，跳出循环；
[0013]步骤7：将最后一次计算结果Δf
max
(i)作为最终预测结果，预测的新能源电力系统扰动后频率最大偏差为Δf
max,est
。
[0014]本专利技术所提出的基于量测的新能源电力系统暂态频率最大偏差预测方法，能够在不知道同步机调速器参数、扰动等系统具体参数及运行状况下，仅利用求解拟合的二阶多项式零点即可预测频率最大偏差数值。因此，本方法可以仅利用量测数据实现系统大扰动下暂态频率最大偏差的在线实时预测，减少了复杂电力系统建模过程及电磁暂态仿真的计算量，提高了计算效率，为后续的频率控制策略的实施提供参考依据。
附图说明
[0015]图1是本专利技术预测方法的流程图。
[0016]图2是IEEE
‑
39节点系统的算例拓扑图。
[0017]图3是扰动后系统频率响应曲线。
[0018]具体实施方法
[0019]下面利用算例仿真对本专利技术进一步说明。
[0020]如图1所示，本专利技术一种基于量测的新能源电力系统暂态频率最大偏差预测方法，其具体步骤如下：
[0021]步骤1：初始化时间窗长t
d
＝3s，取样时间起点t0＝0s，取样时间间隔Δt＝0.1s，预测精度ε＝0.01，并且令计数参数i＝1；
[0022]步骤2：在时间窗[t0,t0+t
d
]范围内，获取新能源电力系统各发电机惯性中心节点的频率量测数据f(t)；
[0023]步骤3：在时间窗[t0,t0+t
d
]范围内，计算频率偏移量Δf(t)＝f(t)
‑
f(t
‑
Δt)，并计算频率变化率数值ROCOF(t)＝Δf(t)/Δt；
[0024]步骤4：，在时间窗[t0,t0+t
d
]范围内，利用最小二乘法拟合频率变化率数值ROCOF(t)＝aΔf(t)2+bΔf(t)+c，得到拟合后的二阶多项式各系数参数a，b和c；
[0025]步骤5：根据拟合得到的二阶多项式，令多项式为零，计算其零点值判断是否为实数解，若是实数，则将结果Δf
ext
放入解空间Δf
max
(i)中；若不是实数解，则舍弃本次计算结果；
[0026]步骤6：判断得到的解是否满足|Δf
max
(i)
‑
Δf
max
(i
‑
1)|≤ε，若不满足，令i＝i+1,延长时间窗长t
d
＝t
d
+Δt，在[t0,t0+t
d
]中重复步骤2～6，直到满足约束条件为止，跳出循环；
[0027]步骤7：将最后一次计算结果Δf
max
(i)作为最终预测结果，预测的频率最大偏差记为Δf
max,est
。
[0028]仿真实例
[0029]在本专利技术中，仿真工作是在DIgSILENT软件上进行的，并且选择了改进的IEEE
‑
39
节点系统作为测试系统，系统拓扑如图2所示。将同步机G7替换为同容量的双馈风力发电机DFIG与电池储能并联装置，对系统频率构成协调控制策略。其中，系统额定频率为50Hz,同步机调速器主要由IEEEG1型调速器以及IEEEG3型调速器构成，风机运行风速为10m/s，额定功率为2MW，储能额定容量为30MVA，整个系统新能源接入比例为11.48％。仿真后的数据在MATLAB中进行处理。
[0030]为了验证本专利技术方法的有效性，在IEEE
‑
39系统中测试的情况进行系统暂态频率最大偏差预测。使负荷21在1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于量测的新能源电力系统暂态频率最大偏差预测方法，其特征在于：具体步骤如下:步骤1：初始化时间窗长t
d
，取样时间起点t0，取样时间间隔Δt，预测精度ε，并且令计数参数i＝1；步骤2：获取新能源电力系统各发电机惯量中心节点在时间窗[t0,t0+t
d
]范围的频率量测数据f(t)；步骤3：在时间窗[t0,t0+t
d
]范围内，计算惯量中心频率偏移量Δf(t)＝f(t)
‑
f(t
‑
Δt)，并计算频率变化率数值ROCOF(t)＝Δf(t)/Δt；步骤4：，在时间窗[t0,t0+t
d
]范围内，利用最小二乘法拟合频率变化率数值ROCOF(t)＝aΔf(t)2+bΔf(t)+c，得到拟合后的二阶多项式各系数参数a，b和c；步骤5：根据拟合得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨松浩，孟倩戎，郝治国，张宇博，李少林，贺敬，苗风麟，李春彦，刘厦，张松涛，
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：