CN112072674A - 一种确定电力系统惯量的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种确定电力系统惯量的方法及系统，包括：获取电力系统扰动下量测机组的电磁功率变化数据和频率变化数据，并根据所述频率变化数据计算每个电磁功率值对应的频率变化率；根据所述量测机组在一个电磁功率周期内的电磁功率最值和所述电磁功率最值对应的频率变化率，确定所述量测机组的惯性时间常数；根据所述量测机组的电磁功率变化数据确定电磁功率稳态平均值；基于惯量响应阶段扰动功率分配机理，利用所述量测机组的惯性时间常数和电磁功率稳态平均值确定电力系统惯量。本发明基于有限广域量测信息确定系统惯量，可使电网调度人员准确地把握系统惯量响应及频率特性，为新能源接入比例及系统运行方式安排提供了依据。

Description

一种确定电力系统惯量的方法及系统
技术领域
本发明涉及电力系统技术领域，并且更具体地，涉及一种确定电力系统惯量的方法及系统。
背景技术
惯性是物体的固有属性，表现为对运动状态改变的抵抗作用，电力系统惯性表现为对外来扰动引发频率变化的抵抗作用，减缓系统频率跌落速度，是系统频率稳定的重要保障。为解决能源危机，实现资源可持续发展，近年来，我国新能源持续快速增长，在电网中所占比例日益提升，部分地区新能源发电占比已超过50％，而直流输电是实现远距离清洁能源送出的有效方式，当前国家电网已实现所有电网交直流混联。
随着新能源渗透率和远距离大容量跨区直流输电规模增加，电网形态及运行特性发生变化，送受端常规机组被大量替代，系统惯量水平不断降低。与通过电磁耦合并网的常规机组不同，变流器接口电源与系统频率解耦，扰动时无惯量支撑能力。风电机组主要有恒速恒频异步风机，转子电阻型异步风机，双馈异步风机，永磁直驱风机四大机型，不同类型风电机组惯量响应特性取决于其并网方式及变流器控制方式。恒速风电机组与电网直接连接，可提供短时惯量支撑功率，但其风能利用率较低逐步被淘汰；双馈异步风机定子与电网直接连接，但其转子转速由转子侧变流器控制，并且转子和定子间电磁耦合关系很弱，无法有效释放轴系动能进行系统惯量响应；直驱永磁风机，转子转速与电网频率完全解耦，无法向电网提供惯量支撑功率，所以基于常规控制的风电机组转动惯量被隐藏，扰动时几乎不向电网提供惯量支撑功率，不响应机电时间尺度的频率扰动。而光伏发电无储能环节，并且与系统完全解耦，无法进行惯量响应。直流输电使系统惯量被拆分，区域间惯量无法共享，扰动时无惯量相互支撑能力。
系统惯量减小加快了扰动下频率变化速度，严重恶化系统频率特性，为量化高比例新能源系统惯量水平，掌握系统惯量响应能力，亟待开展系统惯量评估技术研究，准确量化大扰动下惯量响应阶段频率变化特性，进而为新能源接入比例及系统运行方式提供指导。目前，可用于大电网惯量评估的方法主要有统计法和扰动法，统计法主要通过SCADA系统对部分可监测机组进行惯量统计，机组惯量线性叠加，系统惯性常数表示为
Figure BDA0002594170290000021
其中，Hi为机组i惯性常数，SBi为机组i额定容量。
统计法仅可对部分大容量机组运行状态进行监测，小容量或偏远地区机组运行状态及惯量参数可能无法获得，并且负荷侧异步机惯量及静态负荷电压特性无法计及，造成惯量评估值小于系统实际惯量，惯量估计值偏保守，不利于新能源接入及系统经济运行。
扰动法是基于系统等值转子运动方程，利用扰动后频率和扰动功率评估系统惯量，由于扰动后系统频率时空变化特征，不同点频率变化特征不同，若随机选取采样点将造成计算结果误差较大，且不同采样点惯量计算值不同，所以扰动法频率通常选取系统惯性中心频率，表达式：
Figure BDA0002594170290000022
可以看出，系统惯量中心频率是扰动后各机组频率加权机组惯性常数得出，需通过广域量测手段对扰动下所有机组频率进行量测，信息需求量较大，实际系统无法满足，若机组惯量值存在误差将导致惯量中心频率不精确测定，进而导致惯量评估结果偏差较大。所以，基于惯量中心频率的广域量测惯量评估方法，不适用于实际电网。
因此，需要一种能够准确地确定电力系统惯量的方法。
发明内容
本发明提出一种确定电力系统惯量的方法及系统，以解决如何准确、快速地确定电力系统惯量的问题。
为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种确定电力系统惯量的方法，所述方法包括：
获取电力系统扰动下量测机组的电磁功率变化数据和频率变化数据，并根据所述频率变化数据计算每个电磁功率值对应的频率变化率；
根据所述量测机组在一个电磁功率周期内的电磁功率最值和所述电磁功率最值对应的频率变化率，确定所述量测机组的惯性时间常数；
根据所述量测机组的电磁功率变化数据确定电磁功率稳态平均值；
基于惯量响应阶段扰动功率分配机理，利用所述量测机组的惯性时间常数和电磁功率稳态平均值确定电力系统惯量。
优选地，其中所述根据所述量测机组在一个电磁功率周期内的电磁功率最值和所述电磁功率最值对应的频率变化率，确定所述量测机组的惯性时间常数，包括：
Figure BDA0002594170290000031
其中，Hi为量测机组i的惯性时间常数；ΔPei(m)为量测机组i的电磁功率最大值或电磁功率最小值，dfi/dt为电磁功率最大值对应的频率变化率或电磁功率最小值对应的频率变化率；f0为电力系统的额定频率；SBi为量测机组i的额定容量。
优选地，其中利用移动平均法，根据所述量测机组的电磁功率变化数据确定电磁功率稳态平均值。
优选地，其中所述基于惯量响应阶段扰动功率分配机理，利用所述量测机组的惯性时间常数和电磁功率稳态平均值确定电力系统惯量，包括：
Figure BDA0002594170290000032
其中，Hsys为电力系统惯量；Hi为量测机组i的惯性时间常数；ΔPloss为扰动功率；ΔPi为量测机组i的电磁功率稳态平均值。
优选地，其中所述电力系统惯量包括：系统内同步机惯性常数HSG、异步机惯性常数HIM、基于电流源或电压源控制的电力电子型电源惯性常数Hvirtual和静态负荷电压等效惯性常数Hload；其中，Hsys＝HSG+HIM+Hvirtual+Hload，Hsys为电力系统惯量。
根据本发明的另一个方面，提供一种确定电力系统惯量的系统，所述系统包括：
频率变化率计算单元，用于获取电力系统扰动下量测机组的电磁功率变化数据和频率变化数据，并根据所述频率变化数据计算每个电磁功率值对应的频率变化率；
惯性时间常数确定单元，用于根据所述量测机组在一个电磁功率周期内的电磁功率最值和所述电磁功率最值对应的频率变化率，确定所述量测机组的惯性时间常数；
电磁功率稳态平均值确定单元，用于根据所述量测机组的电磁功率变化数据确定电磁功率稳态平均值；
系统惯量确定单元，用于基于惯量响应阶段扰动功率分配机理，利用所述量测机组的惯性时间常数和电磁功率稳态平均值确定电力系统惯量。
优选地，其中所述惯性时间常数确定单元，根据所述量测机组在一个电磁功率周期内的电磁功率最值和所述电磁功率最值对应的频率变化率，确定所述量测机组的惯性时间常数，包括：
Figure BDA0002594170290000041
其中，Hi为量测机组i的惯性时间常数；ΔPei(m)为量测机组i的电磁功率最大值或电磁功率最小值，dfi/dt为电磁功率最大值对应的频率变化率或电磁功率最小值对应的频率变化率；f0为电力系统的额定频率；SBi为量测机组i的额定容量。
优选地，其中所述电磁功率稳态平均值确定单元，用于：
利用移动平均法，根据所述量测机组的电磁功率变化数据确定电磁功率稳态平均值。
优选地，其中所述系统惯量确定单元，基于惯量响应阶段扰动功率分配机理，利用所述量测机组的惯性时间常数和电磁功率稳态平均值确定电力系统惯量，包括：
Figure BDA0002594170290000051
其中，Hsys为电力系统惯量；Hi为量测机组i的惯性时间常数；ΔPloss为扰动功率；ΔPi为量测机组i的电磁功率稳态平均值。
优选地，其中所述电力系统惯量包括：系统内同步机惯性常数HSG、异步机惯性常数HIM、基于电流源或电压源控制的电力电子型电源惯性常数Hvirtual和静态负荷电压等效惯性常数Hload；其中，Hsys＝HSG+HIM+Hvirtual+Hload，Hsys为电力系统惯量。
本发明提供了一种确定电力系统惯量的方法及系统，基于有限广域量测信息确定系统惯量，仅通过测定扰动下量测机组的频率及电磁功率变化数据即可对系统惯量进行准确评估，准确量化系统惯量水平，解决了当前基于统计法的惯量评估不全面，而基于惯量中心频率的扰动法需求信息量较大，不适用于实际电网的问题，可使电网调度人员准确地把握系统惯量响应及频率特性，为新能源接入比例及系统运行方式安排提供了依据。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为根据本发明实施方式的确定电力系统惯量的方法100的流程图；
图2为根据本发明实施方式的电力系统的示意图；
图3为根据本发明实施方式的发电机组1的功率、频率和惯性常数的曲线图；
图4为根据本发明实施方式的确定电力系统惯量的系统400的结构示意图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1为根据本发明实施方式的确定电力系统惯量的方法100的流程图。如图1所示，本发明实施方式提供的确定电力系统惯量的方法，基于有限广域量测信息确定系统惯量，仅通过测定扰动下量测机组的频率及电磁功率变化数据即可对系统惯量进行准确评估，准确量化系统惯量水平，解决了当前基于统计法的惯量评估不全面，而基于惯量中心频率的扰动法需求信息量较大，不适用于实际电网的问题，可使电网调度人员准确地把握系统惯量响应及频率特性，为新能源接入比例及系统运行方式安排提供依据。本发明实施方式提供的确定电力系统惯量的方法100，从步骤101处开始，在步骤101获取电力系统扰动下量测机组的电磁功率变化数据和频率变化数据，并根据所述频率变化数据计算每个电磁功率值对应的频率变化率。
在本发明的实施方式中，利用有限元广域量测系统获取电力系统扰动下某个量测机组的电磁功率曲线和频率变化曲线，并根据所述频率变化曲线计算每个电磁功率值对应的频率变化率。
在步骤102，根据所述量测机组在一个电磁功率周期内的电磁功率最值和所述电磁功率最值对应的频率变化率，确定所述量测机组的惯性时间常数。
优选地，其中所述根据所述量测机组在一个电磁功率周期内的电磁功率最值和所述电磁功率最值对应的频率变化率，确定所述量测机组的惯性时间常数，包括：
Figure BDA0002594170290000071
其中，Hi为量测机组i的惯性时间常数；ΔPei(m)为量测机组i的电磁功率最大值或电磁功率最小值，dfi/dt为电磁功率最大值对应的频率变化率或电磁功率最小值对应的频率变化率；f0为电力系统的额定频率；SBi为量测机组i的额定容量。
在本发明的实施方式中，基于机组转子运动方程，利用量测机组在电磁功率周期内的电磁最大值或最小值及所对应的频率变化率计算该量测机组的惯性时间常数。计算公式为：
Figure BDA0002594170290000072
其中，各项均为有名值，Hi为量测机组i的惯性时间常数；ΔPei(m)为量测机组i的电磁功率最大值或电磁功率最小值，dfi/dt为电磁功率最大值对应的频率变化率或电磁功率最小值对应的频率变化率；SBi为量测机组i的额定容量；f0为电力系统的额定频率。例如，f0＝50Hz。
在本发明的实施方式中，通过计算得到采用非电磁功率最大值或最小值的电磁功率点计算惯性时间常数的误差较大，并且由于扰动瞬间电磁功率分配是按照同步功率系数分配，与机组惯量无关，采用扰动瞬间电磁功率及频率变化率计算得到的惯性时间常数的误差也比较大。因此，采用电磁功率的最大值或最小值计算量测机组的惯性时间常数，计算结果准确。
在步骤103，根据所述量测机组的电磁功率变化数据确定电磁功率稳态平均值。
优选地，其中利用移动平均法，根据所述量测机组的电磁功率变化数据确定电磁功率稳态平均值。
在步骤104，基于惯量响应阶段扰动功率分配机理，利用所述量测机组的惯性时间常数和电磁功率稳态平均值确定电力系统惯量。
优选地，其中所述基于惯量响应阶段扰动功率分配机理，利用所述量测机组的惯性时间常数和电磁功率稳态平均值确定电力系统惯量，包括：
Figure BDA0002594170290000081
其中，Hsys为电力系统惯量；Hi为量测机组i的惯性时间常数；ΔPloss为扰动功率；ΔPi为量测机组i的电磁功率稳态平均值。
优选地，其中所述电力系统惯量包括：系统内同步机惯性常数HSG、异步机惯性常数HIM、基于电流源或电压源控制的电力电子型电源惯性常数Hvirtual和静态负荷电压等效惯性常数Hload；其中，Hsys＝HSG+HIM+Hvirtual+Hload，Hsys为电力系统惯量。
在本发明的实施方式中，利用机组的惯性时间常数和电磁功率稳态值，基于惯量响应阶段(特指扰动发生至发电机组调速器动作期间)扰动功率分配机理，对系统惯量进行评估。
在扰动发生后，扰动功率在全网发电机组上的功率分配机理，扰动功率分配可分为按同步功率系数分配、按机组惯量分配及系统频率调节三个阶段。
其中，第一阶段，扰动功率按照机组同步功率系数在全网具有电压源特性的同步发电机组上进行分配，若k点发生功率缺额扰动，则发电机组i所分配的电磁功率为：
Figure BDA0002594170290000082
其中，Psik为机组i与扰动点k间的同步功率系数，
Figure BDA0002594170290000083
为系统所有机组同步功率系数之和，ΔPloss为扰动功率，i＝1,2,…,n。此过程能量来源于存储在发电机组内的磁场能量。
第二阶段，扰动功率按照机组惯量分配，在第一阶段按同步功率系数分配扰动功率后，对于单台机组，使得机组电磁功率突变而机械功率保持不变，同步机转子承受不平衡力矩，其运动状态发生改变，此时机组惯性发挥作用，转子动能被动应激释放并转换为电磁功率，支撑系统功率平衡。在机组间，扰动功率按照机组惯量值在系统内重新分配，惯量较大机组将承担较大扰动功率，惯量较小机组承担较小扰动功率，表达式为：
Figure BDA0002594170290000091
其中Hsys为系统惯量，Hi为机组的惯性时间常数，ΔPloss为扰动功率。
第三阶段，随着频率偏差逐渐变大，超过常规机组频率不灵敏动作区，一次调频动作增发机械功率，弥补功率不平衡量，恢复系统频率，随后二次调频及三次调频动作将系统频率恢复至额定值并实现机组间功率经济分配。
本发明正是利用惯量响应阶段扰动功率分配机理，对系统惯量进行评估。在已知电力系统扰动功率和量测机组的惯性时间常数的基础上，对系统的系统惯量进行评估。计算公式为：
Figure BDA0002594170290000092
其中，Hsys为电力系统惯量；Hi为量测机组i的惯性时间常数；ΔPloss为扰动功率；ΔPi为量测机组i的电磁功率稳态平均值。
其中，上述系统惯量Hsys，包含惯量响应阶段影响频率变化的所有惯量形式，其中，Hsys＝HSG+HIM+Hvirtual+Hload，HSG为系统内同步机惯性常数，HIM为异步机惯性常数，Hvirtual为基于电流源或电压源控制的电力电子型电源惯性常数(若有)，Hload为静态负荷电压等效惯性常数。不同形式惯量作用机理不同，其中同步机惯量、异步机惯量及电压源型虚拟惯量具备惯量响应特征，即具有电压源扰动功率瞬时分配能力，区别在于异步机存在转差率特性，使得扰动初期转差率作用，对外呈现很小的惯量，随后转动惯量发挥作用，惯量值较大；电压源型虚拟惯量是通过对变流器进行虚拟同步机控制，可模拟同步机惯量响应过程，其惯量来源可以是风轮的转动惯量，也可以是储能的静止惯量。静态负荷电压等效惯量和电流源型虚拟惯量均是通过改变系统功率缺额，进而减小频率变化率，本身不具备同步机惯量响应特征，称为等效惯量。
本发明实施方式是的基于有限广域量测信息确定电力系统惯量的方法，仅通过测定扰动下单台机组频率及电磁功率变化便可得到全系统惯量，解决了当前基于统计法的惯量评估不全面，而基于惯量中心频率的扰动法需求信息量较大，不适用于实际电网的问题。
在本发明实施方式中，基于如图2所示的4机10节点系统验证本发明方法的准确性。其中，发电机组额定容量均为300MW，发电机组1、2和3动能值分别为600MWs、1200MWs和1800MWs，扰动后系统容量900MW为基准对应的惯性时间常数H分别为2/3秒、4/3秒和2秒。稳定运行情况下发电机组1、2、3和4有功出力分别为102MW、163MW、30MW和55MW。总负荷为350MW，负荷均为恒功率负荷。扰动设置为在1秒时刻切除发电机组3，量测扰动后发电机组1频率及电磁功率变化量。确定系统惯量的具体步骤包括：
(1)量测扰动下发电机组1的电磁功率变化曲线和频率变化曲线，并根据频率计算所对应的频率变化率。其中，发电机组1的电磁功率及频率变化曲线如图3的上半部分所示。
(2)基于机组转子运动方程，利用发电机组1的电磁功率最大或最小值及所对应频率变化率计算系统的惯性时间常数。计算公式为：
Figure BDA0002594170290000101
其中，各项均为有名值，Hi为发电机组1的惯性时间常数；ΔPei(m)为发电机组1的电磁功率最大值或电磁功率最小值，dfi/dt为电磁功率最大值对应的频率变化率或电磁功率最小值对应的频率变化率；SBi为发电机组1的额定容量；f0为电力系统的额定频率。例如，f0＝50Hz。
对于发电机组1来说，不同的电磁功率对应的惯性时间常数误差如图3下半部分所示，可以看出采用电磁功率的最大/最小值计算机组惯量值最为精确，其它电磁功率点计算惯量值误差均较大。因此，在本发明的实施方式中，利用电磁功率功率最大值或最小值得到发电机组1的惯性常数为2/3秒。扰动下其他发电机组电磁功率及频率具有相同特性。
(3)利用移动平均法计算发电机组1的电磁功率稳态平均值，得到发电机组1电磁功率稳态值为4.95MW。
(4)根据发电机组1的惯性时间常数和发电机组1的电磁功率稳态值，基于惯量响应阶段(特指扰动发生至发电机组调速器动作期间)扰动功率分配机理，确定系统惯量为：
Figure BDA0002594170290000111
计算出来的系统惯量与系统的实际惯性常数4s相比，误差为1％，精度较高。因此，若能对扰动后机组的电磁功率平均值进行准确计算，则可准确的确定系统惯量值。因此，验证了本发明实施方式提供的确定系统惯量的方法具有较高的准确性。
图4为根据本发明实施方式的确定电力系统惯量的系统400的结构示意图。如图4所示，本发明实施方式提供的确定电力系统惯量的系统400，包括：频率变化率计算单元401、惯性时间常数确定单元402、电磁功率稳态平均值确定单元403和系统惯量确定单元404。
优选地，所述频率变化率计算单元401，用于获取电力系统扰动下量测机组的电磁功率变化数据和频率变化数据，并根据所述频率变化数据计算每个电磁功率值对应的频率变化率。
优选地，所述惯性时间常数确定单元402，用于根据所述量测机组在一个电磁功率周期内的电磁功率最值和所述电磁功率最值对应的频率变化率，确定所述量测机组的惯性时间常数。
优选地，其中所述惯性时间常数确定单元402，根据所述量测机组在一个电磁功率周期内的电磁功率最值和所述电磁功率最值对应的频率变化率，确定所述量测机组的惯性时间常数，包括：
Figure BDA0002594170290000112
其中，Hi为量测机组i的惯性时间常数；ΔPei(m)为量测机组i的电磁功率最大值或电磁功率最小值，dfi/dt为电磁功率最大值对应的频率变化率或电磁功率最小值对应的频率变化率；f0为电力系统的额定频率；SBi为量测机组i的额定容量。
优选地，所述电磁功率稳态平均值确定单元403，用于根据所述量测机组的电磁功率变化数据确定电磁功率稳态平均值。
优选地，其中所述电磁功率稳态平均值确定单元403，用于：利用移动平均法，根据所述量测机组的电磁功率变化数据确定电磁功率稳态平均值。
优选地，所述系统惯量确定单元404，用于基于惯量响应阶段扰动功率分配机理，利用所述量测机组的惯性时间常数和电磁功率稳态平均值确定电力系统惯量。
优选地，其中所述系统惯量确定单元404，基于惯量响应阶段扰动功率分配机理，利用所述量测机组的惯性时间常数和电磁功率稳态平均值确定电力系统惯量，包括：
Figure BDA0002594170290000121
其中，Hsys为电力系统惯量；Hi为量测机组i的惯性时间常数；ΔPloss为扰动功率；ΔPi为量测机组i的电磁功率稳态平均值。
优选地，其中所述电力系统惯量包括：系统内同步机惯性常数HSG、异步机惯性常数HIM、基于电流源或电压源控制的电力电子型电源惯性常数Hvirtual和静态负荷电压等效惯性常数Hload；其中，Hsys＝HSG+HIM+Hvirtual+Hload，Hsys为电力系统惯量。
本发明的实施例的确定电力系统惯量的系统400与本发明的另一个实施例的确定电力系统惯量的方法100相对应，在此不再赘述。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种确定电力系统惯量的方法，其特征在于，所述方法包括：
获取电力系统扰动下量测机组的电磁功率变化数据和频率变化数据，并根据所述频率变化数据计算每个电磁功率值对应的频率变化率；
根据所述量测机组在一个电磁功率周期内的电磁功率最值和所述电磁功率最值对应的频率变化率，确定所述量测机组的惯性时间常数；
根据所述量测机组的电磁功率变化数据确定电磁功率稳态平均值；
基于惯量响应阶段扰动功率分配机理，利用所述量测机组的惯性时间常数和电磁功率稳态平均值确定电力系统惯量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述量测机组在一个电磁功率周期内的电磁功率最值和所述电磁功率最值对应的频率变化率，确定所述量测机组的惯性时间常数，包括：
Figure FDA0002594170280000011
其中，Hi为量测机组i的惯性时间常数；ΔPei(m)为量测机组i的电磁功率最大值或电磁功率最小值，dfi/dt为电磁功率最大值对应的频率变化率或电磁功率最小值对应的频率变化率；f0为电力系统的额定频率；SBi为量测机组i的额定容量。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用移动平均法，根据所述量测机组的电磁功率变化数据确定电磁功率稳态平均值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于惯量响应阶段扰动功率分配机理，利用所述量测机组的惯性时间常数和电磁功率稳态平均值确定电力系统惯量，包括：
Figure FDA0002594170280000012
其中，Hsys为电力系统惯量；Hi为量测机组i的惯性时间常数；ΔPloss为扰动功率；ΔPi为量测机组i的电磁功率稳态平均值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电力系统惯量包括：系统内同步机惯性常数HSG、异步机惯性常数HIM、基于电流源或电压源控制的电力电子型电源惯性常数Hvirtual和静态负荷电压等效惯性常数Hload；其中，Hsys＝HSG+HIM+Hvirtual+Hload，Hsys为电力系统惯量。
6.一种确定电力系统惯量的系统，其特征在于，所述系统包括：
频率变化率计算单元，用于获取电力系统扰动下量测机组的电磁功率变化数据和频率变化数据，并根据所述频率变化数据计算每个电磁功率值对应的频率变化率；
惯性时间常数确定单元，用于根据所述量测机组在一个电磁功率周期内的电磁功率最值和所述电磁功率最值对应的频率变化率，确定所述量测机组的惯性时间常数；
电磁功率稳态平均值确定单元，用于根据所述量测机组的电磁功率变化数据确定电磁功率稳态平均值；
系统惯量确定单元，用于基于惯量响应阶段扰动功率分配机理，利用所述量测机组的惯性时间常数和电磁功率稳态平均值确定电力系统惯量。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述惯性时间常数确定单元，根据所述量测机组在一个电磁功率周期内的电磁功率最值和所述电磁功率最值对应的频率变化率，确定所述量测机组的惯性时间常数，包括：
Figure FDA0002594170280000021
其中，Hi为量测机组i的惯性时间常数；ΔPei(m)为量测机组i的电磁功率最大值或电磁功率最小值，dfi/dt为电磁功率最大值对应的频率变化率或电磁功率最小值对应的频率变化率；f0为电力系统的额定频率；SBi为量测机组i的额定容量。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述电磁功率稳态平均值确定单元，用于：
利用移动平均法，根据所述量测机组的电磁功率变化数据确定电磁功率稳态平均值。
9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统惯量确定单元，基于惯量响应阶段扰动功率分配机理，利用所述量测机组的惯性时间常数和电磁功率稳态平均值确定电力系统惯量，包括：
Figure FDA0002594170280000031
其中，Hsys为电力系统惯量；Hi为量测机组i的惯性时间常数；ΔPloss为扰动功率；ΔPi为量测机组i的电磁功率稳态平均值。
10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述电力系统惯量包括：系统内同步机惯性常数HSG、异步机惯性常数HIM、基于电流源或电压源控制的电力电子型电源惯性常数Hvirtual和静态负荷电压等效惯性常数Hload；其中，Hsys＝HSG+HIM+Hvirtual+Hload，Hsys为电力系统惯量。
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