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申请/专利权人：浙江大学;中国电力科学研究院有限公司

摘要：本发明公开了一种基于全状态响应时域解的自同步新能源接入场景电力系统频率稳定分析方法。该方法包括以下步骤：S1：在考虑频率动态响应的惯量响应阶段的频率变化率时，基于全状态响应时域解，确定电力系统的最低惯量；S2：在考虑频率动态响应的一次调频响应阶段的稳态频率时，基于全状态响应时域解，确定电力系统的最大调差系数；S3：在自同步新能源接入场景电力系统中，基于全状态响应时域解，确定自同步电压源类型的新能源参数，新能源参数为自同步电压源的最低惯量要求和最高有功‑频率下垂系数。本发明实现了电力系统参数对频率稳定性影响的分析，保证了自同步新能源接入场景电力系统频率安全性和稳定性。

主权项：1.一种基于全状态响应时域解的自同步新能源接入场景电力系统频率稳定分析方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：在考虑频率动态响应的惯量响应阶段的频率变化率时，基于全状态响应时域解，确定电力系统的最低惯量；S2：在考虑频率动态响应的一次调频响应阶段的稳态频率时，基于全状态响应时域解，确定电力系统的最大调差系数；S3：在自同步新能源接入场景电力系统中，基于全状态响应时域解，确定自同步电压源类型的新能源参数，新能源参数为自同步电压源的最低惯量要求和最高有功-频率下垂系数；所述步骤S1具体为：步骤1.1对于电力系统，在只考虑频率动态响应的惯量响应阶段时，求解频率动态响应的状态空间模型，具体为： 式中，x为状态变量，A和B分别为状态矩阵和输入矩阵，r为输入向量；引入坐标变换：x＝Vz2式中，V为矩阵A的右特征向量形成的矩阵，z为坐标变换后的状态矩阵；将式2代入式1的状态空间模型，得： 式中，U＝V-1，Λλ为矩阵A的特征值形成的对角阵，G＝UB；将式3表示为n个解耦的一阶方程，第i个方程为： 式中，zi为第i个状态变量，λi为第i个特征值，gi,:为G的第i行；rj为阶跃响应，其拉氏变换Rjs＝ajs，aj为阶跃响应的幅值，对式4两边取拉氏变换： 式中，s为拉普拉斯算子；令解得坐标变换后的状态变量的时域解为： 其初值满足： 式中，ui为状态矩阵A的第i个左特征值向量，T表示矩阵转置；令电力系统存在的零特征值为第一个特征值，得到坐标变换前的状态变量的时域解为： 用式7的零状态响应时域解表示功率扰动影响的电力系统频率稳定问题，具体为： 式中，vi为状态矩阵A的第i个右特征值向量，n为状态变量的个数，t为时间；步骤1.2考虑系统中发电机只包含同步机和虚拟同步控制方式的自同步电压源的情况，在功率扰动发生后的惯量响应阶段，用下述二阶模型表示电力系统： 式中，Δδ为同步机转子角形成的向量，Δω为同步机转速形成的向量，M和D分别为同步机惯量和阻尼系数形成的对角阵，f为50Hz，Λ和Γ的矩阵表达式如下： 式中，E为暂态电抗后的内动势或变流器内电压，B和G分别为Kron化简后的网络电纳和电导，δij为第i台与第j台同步机的相角差，下标0表示对应的变量在平衡点的值；令L＝Λ+Γ，进而得到电力系统的雅克比矩阵J为： 步骤1.3减小部分同步机出力以模拟发生功率缺额的情况，令步骤1.1的状态空间模型中的r＝ΔPm，得到同步机机械功率发生阶跃变化时的状态空间模型： 式中，ΔPm表示同步机机械功率的变化量向量；则全状态响应时域解为： 令一台同步机为参考机以消去式13的零特征值，从而得到状态变量的变化率如下所示： 式中，V′、U′表示消去零特征值后雅克比矩阵的右、左特征值向量形成的矩阵，Eλ表示形成的对角阵；步骤1.4电力系统的惯性中心频率ωcoi为： 则惯性中心频率变化率为： 式中，Mcol表示同步机惯量形成的列向量，Mi表示第i台同步机的惯量，Vω表示右特征值向量形成的矩阵中与转速相关的部分；步骤1.5通过零时刻的惯性中心频率的初始频率变化率表示惯量响应阶段的频率变化率： 根据式17和频率动态响应的惯量响应阶段的频率变化率要求确定电力系统的最低惯量。

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