考虑电网结构参数的电力系统节点惯量计算方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了考虑电网结构参数的电力系统节点惯量计算方法，包括：获取电力系统的结构参数，设电力系统包括m个发电机，n个节点；基于所述电力系统的结构参数，生成电力系统n

【技术实现步骤摘要】
考虑电网结构参数的电力系统节点惯量计算方法及系统


[0001]本专利技术属于电力系统惯量量化评估领域，尤其涉及考虑电网结构参数的电力系统节点惯量计算方法及系统。

技术介绍

[0002]近年来，新能源相关技术逐渐发展与成熟，电力系统也随着新能源的技术发展趋势向高比例新能源方向快速转型，但是在转型的过程中电力系统可能会出现低惯量、惯量分布不均的问题，而要解决这一系列的的惯量问题，首先就要对电力系统进行惯量的评估。
[0003]现有的惯量评估方法主要包括等效惯量评估与节点惯量评估。等效惯量评估方法基于等效思想，将电力系统等效为一台同步机，但是由于缺乏严谨的数学模型，所以导致精确性存疑，且这种方法等效惯量无法揭示电力系统具体惯量分布。节点惯量评估方法采用同步向量测量装置PMU来测量扰动后各节点频率、功率，利用摇摆方程计算节点惯性时间常数，但是在实际应用中会受到PMU安装数量的限制。
[0004]综上，现有的惯量评估方法存在精确度低、无法揭示电力系统具体惯量分布、会受到测试设备数量限制的技术问题。

技术实现思路

[0005]为了解决或者改善上述问题，本专利技术提供了考虑电网结构参数的电力系统节点惯量计算方法及系统，具体技术方案如下：
[0006]本专利技术提供了考虑电网结构参数的电力系统节点惯量计算方法，所述方法包括：
[0007]步骤1：获取电力系统的结构参数，设电力系统包括m个发电机，n个节点；步骤2：基于所述电力系统的结构参数，生成电力系统n
×
n阶节点导纳矩阵Y
n
'
n
；步骤3：将电网负荷等值接地导纳以及发电机暂态电纳部分补充至所述节点导纳矩阵Y
n
'
n
中，从而完成所述节点导纳矩阵的修正，得到修正后的节点导纳矩阵Y
nn
；基于修正后的节点导纳矩阵Y
nn
，生成增广导纳矩阵；步骤4：将节点功率变化以同步功率系数形式与同步发电机输出有功功率建立联系，利用惯量计算模型与所述增广导纳矩阵，计算出电力系统各个节点惯量值。
[0008]优选的，本专利技术提出的考虑电网结构参数的电力系统节点惯量计算方法，还包括步骤5：基于所述各个节点惯量计算值，生成电力系统节点惯量分布图。
[0009]优选的，所述步骤3具体包括：电网负荷等值接地导纳过程中需用到负荷当前工作电压，表达式如下：
[0010][0011]其中，V
B
为基准电压，S
B
为基准功率，V
L
‑
L
为负荷线电压矩阵，S
*
为负荷功率共轭值，Y
load
为电网负荷等值导纳矩阵；
[0012]将电网负荷等值接地导纳以及发电机暂态电纳部分补充至所述节点导纳矩阵Y
n
'
n
中，得到修正后的节点导纳矩阵，表达式如下：
[0013]Y
nn
＝Y
′
nn
+Y
load
+Y
gen
；
ꢀꢀ
(2)
[0014]其中Y
′
nn
为修正前电力系统n
×
n阶节点导纳矩阵，Y
nn
为修正后电力系统n
×
n阶节点导纳矩阵，Y
gen
为发电机暂态电纳矩阵；
[0015]基于修正后的节点导纳矩阵Y
nn
，生成增广导纳矩阵，表达式如下：
[0016][0017]其中，E
m
为发电机内电势节点的m维电压列向量；V
n
为网络节点的n维电压列向量；I
m
为发电机的m维电流列向量；I
n
为注入网络节点的n维电流列向量；Y
mm
为发电机内电势节点的m
×
m维导纳矩阵；Y
nn
为网络节点的n
×
n维导纳矩阵；Y
mn
＝Y
nm
，为发电机内电势节点和网络节点之间的m
×
n维互导纳矩阵。
[0018]优选的，所述步骤4中，将节点功率变化以同步功率系数形式与同步发电机输出有功功率建立联系，表达式如下：
[0019][0020][0021]D
ij
＝V
i
V
j
B
ij
cosδ
ij0
；(6)
[0022][0023][0024]其中，i＝1,2,3
···
，m；j＝1,2,3，
···
，n，P
e,i
为发电机i输出有功功率，G
ij
、B
ij
分别为节点i、j间转移电导、电纳，δ
ij
为节点i、j间相角差；D
ij
为发电机i节点j处的同步功率系数，δ
ij0
为发电机i和节点j之间初始电压相角差；ΔP
k
为节点k功率变化，ΔP
i
为同步发电机i有功功率变化，D
ik
为同步发电机i与节点k同步功率系数；式中D
jk
为发电机j节点k处的同步功率系数，V
i
、V
j
分别为节点i、j电压，ΔP为系统受到扰动功率，G
ii
为节点i自导纳，Δδ
ij
为节点i、j间相角差变化微分量。
[0025]优选的，所述步骤4中的惯量计算模型为多机电力系统暂态分析削减模型，表达式如下：
[0026][0027][0028]R
mn
＝
‑
Z
nn
Y
nm
；(11)
[0029][0030][0031][0032][0033][0034]其中，i＝1,2,3
···
，m；k＝1,2,3，
···
，n，H
k
表示节点k的惯量值，H
Gi
表示发电机i惯性时间常数，R
ik
为发电机内电势节点和网络节点电压关联矩阵中发电机i与节点k之间对应元素，B
ik
为发电机i与节点k之间转移导纳；转移导纳矩阵的第k列元素为第k个网络节点到发电机内电势节点的转移导纳；Y
mn
＝Y
nm
，为发电机内电势节点和网络节点之间的m
×
n维互导纳矩阵，V为节点电压大小，δ
ik0
为节点i、j之间初始相角差；diag(Z
nn
)为Z
nn
的对角阵；Y
ik
、R
ik
和Z
kk
分别是R
mn
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.考虑电网结构参数的电力系统节点惯量计算方法，其特征在于，包括：步骤1：获取电力系统的结构参数，设电力系统包括m个发电机，n个节点；步骤2：基于所述电力系统的结构参数，生成电力系统n
×
n阶节点导纳矩阵Y
n
'
n
；步骤3：将电网负荷等值接地导纳以及发电机暂态电纳部分补充至所述节点导纳矩阵Y
n
'
n
中，从而完成所述节点导纳矩阵的修正，得到修正后的节点导纳矩阵Y
nn
；基于修正后的节点导纳矩阵Y
nn
，生成增广导纳矩阵；步骤4：将节点功率变化以同步功率系数形式与同步发电机输出有功功率建立联系，利用惯量计算模型与所述增广导纳矩阵，计算出电力系统各个节点惯量值。2.根据权利要求1所述的考虑电网结构参数的电力系统节点惯量计算方法，其特征在于，还包括：步骤5：基于所述各个节点惯量计算值，生成电力系统节点惯量分布图。3.根据权利要求1所述的考虑电网结构参数的电力系统节点惯量计算方法，其特征在于，所述步骤3具体包括：电网负荷等值接地导纳过程中需用到负荷当前工作电压，表达式如下：其中，V
B
为基准电压，S
B
为基准功率，V
L
‑
L
为负荷线电压矩阵，S
*
为负荷功率共轭值，Y
load
为电网负荷等值导纳矩阵；将电网负荷等值接地导纳以及发电机暂态电纳部分补充至所述节点导纳矩阵Y'
nn
中，得到修正后的节点导纳矩阵，表达式如下：Y
nn
＝Y'
nn
+Y
load
+Y
gen
；(2)其中Y'
nn
为修正前电力系统n
×
n阶节点导纳矩阵，Y
nn
为修正后电力系统n
×
n阶节点导纳矩阵，Y
gen
为发电机暂态电纳矩阵；基于修正后的节点导纳矩阵Y
nn
，生成增广导纳矩阵，表达式如下：其中，E
m
为发电机内电势节点的m维电压列向量；V
n
为网络节点的n维电压列向量；I
m
为发电机的m维电流列向量；I
n
为注入网络节点的n维电流列向量；Y
mm
为发电机内电势节点的m
×
m维导纳矩阵；Y
nn
为网络节点的n
×
n维导纳矩阵；Y
mn
＝Y
nm
，为发电机内电势节点和网络节点之间的m
×
n维互导纳矩阵。4.根据权利要求3所述的考虑电网结构参数的电力系统节点惯量计算方法，其特征在于，所述步骤4中：将节点功率变化以同步功率系数形式与同步发电机输出有功功率建立联系，表达式如下：
D
ij
＝V
i
V
j
B
ij
cosδ
ij0
；(6)；(6)其中，i＝1,2,3
···
，m；j＝1,2,3，
···
，n，P
e,i
为发电...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘默斯，孙志媛，郑琨，李明珀，杨艺云，李今昭，熊莉，张翌晖，胡弘，蒙宣任，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：