基于系统辨识的电力系统惯量在线评估改进方法

虽然基于系统辨识的惯量在线评估方法可以在线评估电力系统惯量,但是目前无法确定最佳的模型阶次,导致误差较大.为提升惯量在线评估的准确性,首先对电力系统正常运行条件下的实测数据进行信号预处理,防止噪声信息造成的过拟合现象,以提高抗噪声扰动能力.其次将发电机的有功功率变化量作为输入,频率波动作为输出,利用AIC准则确定系统辨...     

高比例新能源电力系统的惯量控制技术与惯量需求评估综述

电力行业低碳发展的要求催生了以风光为代表的新能源发电的快速发展.风光发电通过逆变器并网,不具有同步发电机的惯性,导致高比例风光发电的接入降低了系统的惯量水平,且其出力的大幅波动和不确定性,都给系统频率安全带来了新问题.为此,对高比例新能源电力系统的惯量控制技术和惯量需求评估问题开展综述研究.从惯量的定义出发,分析惯量与频率变化的关系,明确了惯性响应与频率响应的区别及联系.针对基于逆变器并网的虚拟惯量技术,按照控制模型的外特性进行区分,给出了虚拟同步机的控制原理,并总结了虚拟同步发电机技术在风电与光伏方面的应用.高比例新能源的接入从系统层面对惯量水平及分布提出了新需求,因此,选取澳大利亚、爱尔兰与北美地区3个代表性地区的电力系统惯量需求评价指标及评估方法进行了对比.最后,从发展虚拟惯量技术、提出惯量需求评估指标及标准、提高惯量监测能力、合理配置惯性装置以及将惯性服务市场化这5个方面对我国新能源电力系统惯量问题提出了建议.     

面向储能惯量支撑能力评估的新型电力系统惯性系数辨识方法

传统的中心惯量方法,难以用以衡量储能等电力电子设备的惯量支撑能力。提出了一种基于量测数据的惯量辨识方法,用以衡量储能对电网的惯量支撑作用。首先,对含储能电力系统惯性系数计算方法进行了推导,明确了频率-功率-惯量的关联关系;其次,采用多项式方法对储能并网点以及系统的功率、频率量测数据进行拟合,基于拟合结果辨识获得对应惯性系数;最后,在IEEE 39节点系统中对方法的有效性进行了验证,并进一步分析了不同控制策略、控制参数对储能惯量支撑能力的影响。所提方法也可以用于新型电力系统中其他类型电力电子装置的惯量评估。     

智能变电站故障信息模型与继电保护在线监测方法

充分利用智能变电站信息开放与信息共享的优势,提出基于智能变电站系统特性的继电保护在线监测新方法。全面分析继电保护在线监测功能需求,提出继电保护在线监测思路;建立包含一次系统间隔模型、二次系统端口模型、二次系统逻辑模型的智能变电站故障信息模型,在此基础上,充分描述继电保护状态信息间的耦合及关联关系,自动辨识继电保护关键状态,并实现继电保护故障定位。算例分析结果表明,基于智能变电站故障信息模型的继电保护在线监测方法可实现继电保护关键状态的辨识,并实现精准的故障定位。     

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。     

基于斜坡渐变扰动的新型电力系统等效惯量评估

基于阶跃扰动的惯量评估方式依赖难以准确测量的初始频率变化率（RoCoF）与稀少的频率事件,而基于类噪声扰动的惯量评估方法无法评估电流源型虚拟惯量且对数据要求高。对此,提出基于可再生能源机组主动输出斜坡渐变扰动功率的惯量评估方法。建立含RoCoF与斜坡渐变扰动功率的等效惯量评估基础模型。考虑RoCoF噪声阶跃易导致等效惯量评估产生较大误差,推导双二阶广义积分锁相环中的q轴电压分量变化量与RoCoF的线性关系,并将其代入基础评估模型替代RoCoF。采用改进的非线性最小二乘拟合斜坡渐变扰动下q轴电压分量变化量与时间的非线性表达式,从拟合的表达式中提取系统等效惯量。在改进的EPRI-36中验证了所提评估方法相较于常规方法的优越性。     

考虑风电不确定性的电力系统惯量评估方法

准确评估电力系统惯量是保障高比例新能源接入后系统安全稳定运行的基础。由于新能源出力具有不确定性,其虚拟惯量响应能力难以量化评估。据此,本文提出一种考虑风电不确定性的电力系统惯量评估方法。首先分析新型电力系统惯量特性,明确系统惯量与频率、功率波动量之间的数学关系;构建考虑新能源不确定性的系统辨识模型,采用鲁棒最小二乘法求解待辨识系统惯量参数;最后通过含风电场的四机两区系统仿真验证了本文方法连续实时评估的有效性及准确性,具有较强的工程适用性。     

计及虚拟惯量控制的DFIG等效惯量在线评估与响应特性分析

虚拟惯量控制的引入提高了双馈风机的频率调节能力,然而其惯量表现形式依赖于不同控制方式,导致其惯量响应特性不尽相同,亟需实现对其惯量水平及变化特征的准确感知。对基于转子动能虚拟惯量控制的双馈风机等效惯性定量表征及响应特性问题展开研究。首先,基于利用转子动能的虚拟惯量控制策略,建立了双馈风机在转子转速时间尺度下的简化模型,进而理论推导了双馈风机等效惯性常数的数学解析式。其次,针对解析式中双馈风机控制参数的“黑箱”问题,提出了一种基于自适应扩展卡尔曼滤波的控制参数在线辨识方法。在此基础上,利用双馈风机稳态运行下的量测信息在线评估双馈风机等效惯性常数,定量表征双馈风机的惯量支撑能力。最后,在改进的四机两区仿真系统上验证了该方法的准确性。仿真分析结果表明：虚拟惯量控制参数主要影响惯量响应过程的初始阶段和恢复阶段,速度控制器参数主要影响惯量响应过程的恢复阶段和稳定阶段。     

基于状态空间模型与PEM迭代算法的电力系统惯量辨识

惯量是保障电力系统频率安全稳定的重要参数之一,因此需对其进行精确的在线测量。针对当前采用的系统辨识方法测量精度不高的问题,研究系统辨识中算法模型的选择对测量结果的影响。首先,分析比较现有的传递函数模型、自回归滑动平均模型以及子空间辨识模型进行惯量辨识的测量原理。其次,从惯量响应初期阶段数据匹配的角度,提出基于PEM迭代算法的状态空间估计模型。最后,搭建10机39节点电力仿真系统,验证了所提辨识模型的正确性。并在不同功率扰动程度以及不同采样时间窗口下,分析4种辨识模型的适用性,为确定系统最优辨识模型提供参考依据。     

基于有效惯量分布的电力系统惯量不足概率评估

高比例可再生能源和高比例电力电子设备(即“双高”)接入电网将打破传统的电力系统惯量支撑局面,削弱系统惯量水平的同时带来运行安全隐患。针对机组强迫停运对电力系统惯量水平的影响,提出一种基于有效惯量分布的电力系统惯量不足概率评估方法。通过构建考虑惯量支撑机组强迫停运率的有效惯量模型,在求取系统惯量评估参考值和源运行状态的基础上,利用半不变量法和Gram-Charlier级数展开获取有效惯量概率分布曲线,进而定义系统惯量不足概率指标,最终完成评估周期内系统惯量安全的动态评估。基于改进IEEE 39节点测试系统进行仿真,结果验证了所提方法的有效性。     

风电高渗透电网等效惯量概率预测方法

在虚拟惯量控制技术的驱动下,风电高渗透电网包含不同形式惯量资源,系统等效惯量呈现复杂的非线性时变波动特征。为更好地诠释系统等效惯量的不确定性,提出了一种考虑风机虚拟惯量的系统等效惯量概率预测方法。首先利用数据驱动方法构建系统等效惯量的点预测模型,预判等效惯量的变化趋势;然后采用非参数核密度估计建立各时段预测误差概率密度函数,得到一定置信水平下待预测时刻系统等效惯量可能发生波动的区间范围。基于改进的IEEE RTS-79系统进行算例分析,结果表明所提方法与传统参数估计方法相比可靠性更高,能够为新型电力系统在低惯量场景下运行方式安排提供有益的辅助决策信息。     

电力电子并网装备等效惯量评估研究进展

高比例新能源依靠变流器等电力电子设备并网,削弱系统惯量特性的同时也丰富了系统惯量的来源。为明晰惯量评估在新型电力系统中的作用和潜力,评述了国内外电力电子并网装备等效惯量评估领域的研究进展,并提出探讨与展望。从能量来源的角度简要阐述等效惯量的内涵,根据功率扰动和频率量测2个要素,回顾惯量离线估计的研究历程。通过划分2种主流的研究思路,对电力电子并网装备及新能源电力系统的惯量在线评估研究成果进行梳理。最后尝试对未来新能源电力系统惯量评估领域需深入研究的方向提出展望。     

新型电力系统综合负荷广义离散等值模型

针对新型电力系统中不同组成、不同复杂程度的综合负荷,亟需一种通用的模型结构来满足新型电力系统在线安全分析精度的要求。对含电动机负荷和静态负荷的综合负荷模型进行研究,分别建立新型电力系统下考虑电压相角变化和忽略电压相角变化的综合负荷广义离散等值模型,得到综合负荷广义离散等值模型的参数,并分析模型参数与电力系统各元件的内在联系以及各模型系数间的物理特性。通过CEPRI-36节点系统的仿真对比验证了所建模型的普适性和有效性。     

考虑频率稳定约束的新能源电力系统临界惯量计算方法

针对新能源并网的弱惯量、零惯量特征对电力系统频率稳定的影响,提出一种计及频率稳定约束的新能源电力系统临界惯量的估算方法。首先,建立系统频率动态响应数学模型,求解惯量中心频率时域表达式。然后,基于频率响应模型求解并分析系统惯量与相关频率稳定性指标的关系,进而计及频率变化率和频率最大偏差约束估算系统临界惯量理论值和计算值。最后,基于临界惯量提出一项电力系统频率稳定性指标,来评估功率扰动后的电力系统频率稳定性,并结合电力系统实际运行惯量得出新能源虚拟惯量参考值。在DIgSILENT PowerFactory中以改进的IEEE 10机39节点新英格兰系统和某区域电网仿真算例对所提计算方法进行仿真验证。     

电力信息系统网络数据的实时流量监控分析

针对当前电力信息系统流量数据监控准确性差、供电不稳定性,易发生流量拥塞等难题,提出一种新型的电力信息系统网络数据流量监控方法,首先采用非线性特征分解方法进行网络流量数据重组,然后采用自适应频谱检测方法实现电力信息系统网络流量数据的谱分析,提取流量数据的谱特征量,最后利用匹配滤波检测器对异常流量进行盲分离处理,实现流量有效监控。仿真结果表明,文中方法使得电力信息系统网络数据流量监控具有实时性和准确性,提高了网络供电的稳定性。     

基于惯量响应支撑功率的电力系统一次调频功率估算

随着新能源渗透率不断提高以及高压直流电量HVDC的大规模应用,电力系统惯量响应与一次调频响应的能力不断减弱,威胁电力系统的频率稳定.目前的研究工作主要针对于惯量响应的估算、新能源发电参与惯量响应和一次调频的控制策略设计,并未展开电力系统一次调频功率估算的研究.论文提出了基于惯量响应支撑功率的电力系统一次调频功率估算.阐...