CN108808700A - 一种基于负荷本地信息的系统惯量计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于负荷本地信息的系统惯量计算方法，包括如下步骤：电力系统发生扰动时，利用负荷本地频率计算出每个负荷本地的频率变化率，在没有同步稳定性问题发生时，每个负荷本地的频率和频率变化率相同；t1，t2分别对应扰动初期电压变化较大的两个时刻，取这两个时刻对应的负荷本地频率变化率以及有功信息；系统有n个负荷节点，计算得到第i个负荷本地等值惯量，将n个负荷本地惯量相加得到系统惯量。本发明仅需要获得系统负荷本地频率和负荷有功信息，在电力系统发生故障后，可以立即计算出负荷节点等值惯量，将其相加系统等值惯量，可以依靠负荷本地信息计算出系统惯量，为低频减载方案提供指导。

Description

一种基于负荷本地信息的系统惯量计算方法

技术领域

本发明属于电力系统技术领域，具体涉及一种基于负荷本地信息的系统惯量实时计算。

方法背景技术

当前电力系统发生发电机故障时，发电机母线与系统断开，往往会发生频率稳定性问题，自适应减载方案基于频率响应模型做出了开创性工作，利用频率响应模型推导出了扰动后瞬间系统惯量中心频率下降率与系统有功缺额的定量比例关系，比例系数为系统等值惯量，这一比例关系成为之后所有自适应低频减载方案的核心算法。

本发明利用于电力系统系统发生故障后时刻，根据负荷本地低频减载装置实测每个负荷节点频率和负荷有功信息，并计算其频率变化率，通过系统两个时刻的发电机转子方程计算出第i个负荷节点等值惯量，将其相加便能得到系统惯量。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于负荷本地信息的系统惯量实时计算。

本发明采用以下技术方案：一种基于负荷本地信息的系统惯量实时计算方法，其根据负荷本地低频减载装置测量负荷本地频率信息和负荷有功信息，利用发电机转子运动方程计算负荷本地等值惯量，具体包括以下步骤：步骤S1：在没有同步稳定性问题发生时，每个负荷本地的频率和频率变化率相同；电力系统发生扰动时，利用负荷本地低频减载装置获得第i个负荷母线上的本地频率f_i，进而计算频率变化率并将两个值进行标幺化；步骤S2：t1，t2分别对应扰动初期电压变化较大的两个时刻，取这两个时刻对应的负荷本地频率变化率以及有功信息；步骤S3：系统有n个负荷节点，计算得到第i个负荷本地等值惯量，将n个负荷本地惯量相加得到系统惯量。

本发明一实施例中，步骤S2包括以下具体步骤：t1，t2个时刻，发电机转子的运动方程如下：

式中：分别是第i个负荷节点t1和t2时刻的频率变化率；△P_i,t＝t1，△P_i,t＝t2是第i个负荷节点t1和t2时刻的有功缺额，M_i,eq为第i个负荷节点的等值惯量。

进一步的，步骤S3中忽略机械有功变化量和损耗变化量得：

得到M_i,eq为基于第i个负荷本地信息整定出的等值惯量，系统等值惯量可以将n个负荷节点的等值惯量相加得到；

由此获得了基于负荷本地信息系统惯量实时计算方法。

较佳的，t1，t2相差500ms。

本发明和现有技术相比，具有如下优点：

本发明仅需要获得系统负荷本地频率和负荷有功信息，在电力系统发生故障后，可以立即计算出负荷节点等值惯量，将其相加系统等值惯量。当电力系统的控制中心无法获取实时网络整体信息时，便可以依靠负荷本地信息计算出系统惯量，为低频减载方案提供指导。

现有的自适应低频减载方案，在系统发生故障扰动之后，当频率跌落至低频减载动作门槛值49Hz时，需要进行预设的一轮次切负荷动作，根据该次切负荷量才能计算出系统等值惯量。本发明无需进行预设的切负荷动作，可以直接根据系统故障后负荷本地信息，计算出系统等值惯量。与现有自适应的低频减载方案对比，本发明仅依靠负荷本地信息，在控制中心无法获取负荷实时的全网信息时，仍能快速计算出故障后的系统等值惯量，估算出系统有功缺额，对防止频率的进一步失稳起到重要作用。

附图说明

图1是计算示例IEEE39节点图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步解释说明。

本发明提供一种基于负荷本地信息的系统惯量计算方法，根据负荷本地低频减载装置，测得负荷本地频率以及有功信息，通过计算得负荷本地的惯量，将其相加就能得到系统惯量，包括如下步骤：

1、电力系统发生扰动时，频率会发生改变，利用负荷本地频率计算出每个负荷本地的频率变化率，在没有同步稳定性问题发生时，每个负荷本地的频率和频率变化率相同；

2、t1，t2分别对应扰动初期电压变化较大的两个时刻，取这两个时刻对应的负荷本地频率变化率以及有功信息；

3、系统有n个负荷节点，计算得到第i个负荷本地等值惯量，将n个负荷本地惯量相加得到系统惯量。

具体步骤如下：

1)当电力系统发生扰动时，利用负荷本地低频减载装置获得第i个负荷母线上的本地频率f_i，进而计算频率变化率并将两个值进行标幺化。

2)取t1，t2分别对应电力系统发生扰动初期电压变化较大的两个时刻，一般取t1，t2相差500ms，并取这两个时刻对应的有功负荷，将有功负荷进行标幺化；对应这两个时刻，发电机转子的运动方程如下：

式中：分别是第i个负荷节点t1和t2时刻的频率变化率；△P_i,t＝t1，△P_i,t＝t2是第i个负荷节点t1和t2时刻的有功缺额。M_i,eq为第i个负荷节点的等值惯量。

其中：调速器惯性环节的限制导致机械有功变化量很小，损耗本身的特性导致损耗变化量也很小。

因此，忽略机械有功变化量和损耗变化量可以得：

得到M_i,eq为基于第i个负荷本地信息整定出的等值惯量，系统等值惯量可以将n个负荷节点的等值惯量相加得到。

由此获得了基于负荷本地信息系统惯量实时计算方法。

本发明一具体实施例中，计算实例选择IEEE39节点系统(如图1所示，其参数见表1和2)，0.2s，G5、G7号发电机脱落，16-17、15-16线路断线，即在IEEE39节点系统中的右下半部分建立孤岛，负荷包括节点16、20、21、23、24，发电机包括火电机组G4、G6。

表1各发电机有功和惯量

表2各负荷节点有功

此时系统实际惯量为126.8s。

第一步：通过第i个负荷本地频率信息，计算负荷母线你频率变化率

第二步：在第i个负荷本地频率跌落至49Hz之前，取t1和t2时间间隔为500ms，并得到两个时刻的有功负荷信息。

第三部：利用两个时刻发电机转子方程相减，得到n个负荷节点的等值惯量，将其相加得到系统惯量。

每个负荷节点的M_i,eq具体结果如下：

节点16：

节点20：

节点21：

节点23：

节点24：

将每个负荷节点的等值惯量相加得：

与系统实际惯量126.8s十分相近。

上述实施例仅供说明本发明之用，本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变化，因此，所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴。

Claims (4)

1.一种基于负荷本地信息的系统惯量实时计算方法，其特征在于：根据负荷本地低频减载装置测量负荷本地频率信息和负荷有功信息，利用发电机转子运动方程计算负荷本地等值惯量，具体包括以下步骤：

步骤S1：在没有同步稳定性问题发生时，每个负荷本地的频率和频率变化率相同；电力系统发生扰动时，利用负荷本地低频减载装置获得第i个负荷母线上的本地频率f_i，进而计算频率变化率并将两个值进行标幺化；

步骤S2：t1，t2分别对应扰动初期电压变化较大的两个时刻，取这两个时刻对应的负荷本地频率变化率以及有功信息；

步骤S3：系统有n个负荷节点，计算得到第i个负荷本地等值惯量，将n个负荷本地惯量相加得到系统惯量。

2.根据权利要求1所述的基于负荷本地信息的系统惯量实时计算方法，其特征在于：

步骤S2包括以下具体步骤：

t1，t2个时刻，发电机转子的运动方程如下：

式中：分别是第i个负荷节点t1和t2时刻的频率变化率；△P_i,t＝t1，△P_i,t＝t2是第i个负荷节点t1和t2时刻的有功缺额，M_i,eq为第i个负荷节点的等值惯量。

3.根据权利要求1所述的基于负荷本地信息的系统惯量实时计算方法，其特征在于：

步骤S3中忽略机械有功变化量和损耗变化量得：

得到M_i,eq为基于第i个负荷本地信息整定出的等值惯量，系统等值惯量可以将n个负荷节点的等值惯量相加得到；

由此获得了基于负荷本地信息系统惯量实时计算方法。

4.根据权利要求1或2所述的基于负荷本地信息的系统惯量实时计算方法，其特征在于：t1，t2相差500ms。