基于小扰动频率量测数据的电网节点惯量分布评估方法

惯量在电力系统抵抗扰动中起到关键作用。随着新能源渗透率的提升,电力系统中低惯量与惯量时空分布不均的特征日益凸显,准确评估电网节点惯量分布具有重要意义。为此,文中提出一种基于小扰动频率量测数据的节点惯量分布评估方法。首先,分析了频率与惯量的数学耦合机理,揭示了新型电力系统惯量分布特征。然后,根据单次小扰动下的频率量测数据与系统电源参数,分别提出了考虑各节点频率相较于系统中心频率变化水平偏差的节点等效惯量定义方法,以及基于自适应阶数多项式拟合的节点频率变化率计算方法,两层方法相结合即可计算出单次小扰动下的节点等效惯量。进一步,鉴于单次小扰动下求出的节点等效惯量具有一定的随机误差,提出考虑多次扰动事件评估结果的动态聚合策略,形成适用于新型电力系统的节点等效惯量分布评估方法。最后,分别以IEEE 39节点系统、中国某省级电网为例验证了所提方法的有效性。结果表明,所提方法所需数据量少,仅需各节点同步相量测量单元采集的频率量测数据即可实现对电网惯量分布的有效评估,评估结果准确性高且时效性强。

考虑节点惯量的新型电力系统连锁故障仿真模型及关键节点辨识

在新型电力系统中,由于新能源发电的大量接入,使得整个系统的转动惯量下降,导致发生连锁故障的风险增大。针对这一问题,提出一种计及节点惯量的电网连锁故障仿真模型。考虑电网节点负载率、电压极限以及节点惯量,通过节点之间的电气耦合关系与惯量支撑,确定了模型中电网元件状态及状态转化规则。然后,综合系统负载率、整体负载率斜率、负荷损失值给出了辨识电网关键节点的综合薄弱度指标。最后,利用IEEE39电网算例和某省电网数据,在不同新能源占比下,利用综合薄弱度指标对电网的关键节点进行辨识,结果验证了所建立故障仿真模型的准确性,进而为新型电力系统预防连锁故障提供参考。

基于多新息辨识的电力系统节点惯量估计方法

随着高比例新能源并网、大容量直流密集接入和常规电源持续关停,电力系统原本相对均衡的惯量资源分布格局被打破,转动惯量在空间分布上发生了新的变化。为使系统运行人员及时感知惯量空间分布情况、精准定位惯量薄弱节点,提出一种基于多新息辨识的电力系统节点惯量估计方法。首先在分析系统惯量资源对节点惯量支撑作用的基础上,基于输出误差滑动平均模型构建惯量空间分布估计模型。进而采用多新息辨识方法求解模型中的待辨识参数,得出系统内所有节点的等效惯量,评判整个系统的惯量空间分布情况。最后在IEEE 39节点系统上进行仿真分析,验证了所提方法的有效性,以及对不同规模、不同位置故障的适应性。

考虑频率空间分布特性的虚拟惯量配置优化

高比例电力电子设备并网改变了电力系统频率响应特性,使各节点的频率动态异质化明显,导致低系统惯量、弱频率稳定等问题。电力电子装备提供虚拟惯量支撑是提升频率稳定性的有效途径之一。为改善以新能源为主体的新型电力系统频率响应性能,提出一种考虑新型电力系统频率响应空间分布差异化的虚拟惯量配置优化方法。首先,基于分频器理论,构建反映频率空间分布差异特性的系统频率响应模型。其次,为定量描述惯量分布对节点频率响应性能的影响,提出节点惯量指标与节点动能偏差指标。然后,考虑频率空间分布特性,以优化扰动后各节点的能量不平衡为目标,建立虚拟惯量配置优化模型。最后,通过仿真验证了节点惯量指标有效性以及所提虚拟惯量配置方法对系统节点频率稳定性的提升作用。

常态下风电场并网惯量削弱量估计方法

大规模风电场并网会导致电网惯量削弱、系统频率特性变差。为推行虚拟惯量控制技术并判定虚拟惯量支撑强度,提出一种常态下风电场并网惯量削弱量估计方法。首先以网络节点为基本对象,提取节点有功/频率随机扰动信息;进而建立受控自回归模型、利用遗忘因子多新息最小二乘算法对节点惯量进行辨识,得到全网等效惯量;再经过数学推导求解风电场并网惯量削弱量。最后通过Matlab/Simulink算例系统验证所提理论和方法的有效性。

计及多模态分量的新能源电力系统节点频率分析方法

“双碳”背景下,大规模新能源接入电力系统,频率响应空间分布差异扩大,此时各节点频率响应中的非全局分量可能主导频率稳定问题,而对于此类问题的研究目前尚不充分。为此,基于频率响应模态分解思路,提出新能源电力系统节点频率响应量化分析方法。首先,用惯量-阻尼-调频系统统一结构近似各类型设备频率-有功传递函数。然后,基于二次特征值分析方法将各节点频率响应进行分解,获得共模频率与若干差模频率的表达式。进一步地,解析了各频率分量的最大偏移量、变化率等关键特征量,并类比总惯量与全局频率变化率间的对应关系,针对各节点各模态频率分量定义了节点模态惯量指标。所提频率分解方法与指标直观地展示了电力系统中各差模频率的节点分布差异。最后,仿真验证了所提频率分解方法和指标的有效性。

大扰动下电力系统惯性时空分布特性的表征形式初探

已有关于系统惯性时空分布(spatial-temporal distribution of system inertia,SDSI)的研究大多聚焦于惯量估计,而对其概念的表征并不统一,也缺乏对其性质的深入剖析与相关概念的系统梳理与辨析。该文试图探索大扰动下系统惯性时空分布特性的表征形式。基于频率动态过程分析剖析了惯性时空分布特性,提出系统节点惯量概念并给出该参量的性质描述参量,基于惯性物理机理提出了这些参量的量化分析方法并推导了相关系数的差分计算公式。仿真算例验证了对系统惯性时空分布特性所做的分析与判断,利用所提出的表征形式可全面而规范地表征系统惯性时空分布特征。研究可为电力系统惯性时空分布特性表征体系的构建提供参考。

考虑电网结构和参数的电力系统惯量分布特性

随着电力系统中新能源大规模接入,系统惯性时间常数下降以及惯量分布不均的特性突显。对此,文中利用节点计算惯量这一指标表征节点阻碍频率变化的能力,进而考虑电网结构和参数分析系统的惯量分布特性。然后,分别对两机系统和多机系统节点计算惯量进行了理论推导,获得了节点计算惯量的解析表达式,并在两机系统、8机36节点系统中对节点计算惯量进行了验证和分析,同时对节点计算惯量进行了灵敏度分析以研究区域间惯量的相互影响。分析结果表明:通过系统参数获取节点计算惯量能够定量表征系统惯量分布特性。