本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)調(diào)頻，尤其涉及一種基于頻率下降率的電網(wǎng)分區(qū)方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、近年來電網(wǎng)新能源發(fā)電增長迅速，區(qū)外直流輸送功率不斷增加，風(fēng)光新能源與跨區(qū)直流等無慣量電源占比逐漸提升，大量常規(guī)機組占比下降，開機方式變小，電力系統(tǒng)最大慣量和實時慣量水平呈現(xiàn)不斷下降趨勢，頻率響應(yīng)特性逐步變化，系統(tǒng)抗擾動能力快速下降。

2、如何準(zhǔn)確刻畫新型電力系統(tǒng)慣量分布和頻率響應(yīng)特點、準(zhǔn)確辨識新能源/儲能等新裝備的虛擬慣量水平、評估電網(wǎng)慣量需求與安全風(fēng)險、實現(xiàn)電網(wǎng)頻率安全綜合防御已成為當(dāng)前電網(wǎng)亟需解決的重要問題。

3、雙高系統(tǒng)的頻率動態(tài)過程較傳統(tǒng)電力系統(tǒng)有較大區(qū)別，且頻率分布現(xiàn)象不可忽略。在計及頻率分布的基礎(chǔ)上，為利于計算和調(diào)頻操作，對電網(wǎng)進行頻率分區(qū)成為進一步研究內(nèi)容。以分區(qū)內(nèi)頻率特性基本一致、分區(qū)間頻率特性存在差異為原則，研究電網(wǎng)分區(qū)劃分方法，進行合理的電網(wǎng)分區(qū)，反映不同區(qū)域頻率特性差異，為電網(wǎng)分區(qū)等值和安全域評估提供基礎(chǔ)。

4、公開于該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在加深對本發(fā)明的總體背景技術(shù)的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種基于頻率下降率的電網(wǎng)分區(qū)方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì)，從而有效解決背景技術(shù)中的問題。

2、為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種基于頻率下降率的電網(wǎng)分區(qū)方法，包括如下步驟：

3、根據(jù)電網(wǎng)功率擾動地點和同步發(fā)電機節(jié)點的同步轉(zhuǎn)矩系數(shù)，得到擾動功率于0+時刻在不同發(fā)電機之間的分布；

4、根據(jù)發(fā)電機的轉(zhuǎn)子運動方程，結(jié)合發(fā)電機的慣量分布和擾動功率的分布得到各個發(fā)電機轉(zhuǎn)子頻率的初始下降率；

5、結(jié)合估計全網(wǎng)頻率分布的分頻器公式，對其求時間導(dǎo)數(shù)，根據(jù)各個發(fā)電機轉(zhuǎn)子頻率的初始下降率得到全網(wǎng)節(jié)點的頻率下降率分布，以同步發(fā)電機節(jié)點為邊界，計算得到各節(jié)點的頻率下降率；

6、以各節(jié)點的頻率下降率為特征，進行聚類計算，得到基于頻率下降率的電網(wǎng)分區(qū)。

7、進一步地，所述得到擾動功率于0+時刻在不同發(fā)電機之間的分布，包括：

8、在0+時刻，由于發(fā)電機的轉(zhuǎn)子慣性，其功角不會瞬時改變，則：

9、δikδ＝δiδ-δkδ＝-δkδ(0+)；

10、δikδ為發(fā)電機節(jié)點i與擾動點k的相角差，δiδ為發(fā)電機節(jié)點i的相角，δkδ為擾動點k的相角，δkδ(0+)為0+時刻擾動點k的相角突變；

11、對于擾動點k，0+時刻各個發(fā)電機承擔(dān)的電磁功率增量piδ(0+)與負荷功率突變量plδ(0+)的關(guān)系為：

12、

13、進一步地，所述根據(jù)發(fā)電機的轉(zhuǎn)子運動方程，結(jié)合發(fā)電機的慣量分布和擾動功率的分布得到各個發(fā)電機轉(zhuǎn)子頻率的初始下降率，包括：

14、

15、式中，piδ(0+)為擾動瞬間的0+時刻第i個發(fā)電機節(jié)點承擔(dān)的電磁功率變化，δikδ(0+)，δijδ(0+)分別為0+時刻發(fā)電機節(jié)點i與擾動點k的相角差、發(fā)電機節(jié)點i和發(fā)電機節(jié)點j的相角差，n為發(fā)電機的個數(shù)；ksik，ksij分別為發(fā)電機節(jié)點i與擾動點k的同步轉(zhuǎn)矩系數(shù)、發(fā)電機節(jié)點i和發(fā)電機節(jié)點j的同步轉(zhuǎn)矩系數(shù)，其表達式為：

16、

17、式中，uk，ei為節(jié)點k的電壓與發(fā)電機i的內(nèi)電勢，bik，bij為節(jié)點i、j之間，i、k之間的電納；

18、擾動點k的相角突變?yōu)椋?/p>

19、

20、各個發(fā)電機分配的功率與同步轉(zhuǎn)矩系數(shù)之間的關(guān)系為：

21、

22、根據(jù)發(fā)電機的轉(zhuǎn)子運動方程：

23、

24、式中，ωi為發(fā)電機角頻率，tji為發(fā)電機慣量，pmi,pei為發(fā)電機的機械功率和電磁功率，di為發(fā)電機阻尼；

25、在擾動剛開始時，發(fā)動機的機械功率和轉(zhuǎn)速沒有突變，轉(zhuǎn)子運動方程中機械功率與電磁功率項的差值為電磁功率變化量，阻尼項為零，故有：

26、

27、進一步地，所述結(jié)合估計全網(wǎng)頻率分布的分頻器公式，對其求時間導(dǎo)數(shù)，得到全網(wǎng)節(jié)點的頻率下降率分布，包括：

28、根據(jù)分頻器公式，全網(wǎng)節(jié)點的頻率分布和發(fā)電機頻率的關(guān)系為：

29、δωb＝dδωg；

30、式中，ωb為系統(tǒng)中節(jié)點電壓頻率，ωsg為同步機轉(zhuǎn)子頻率，矩陣d由網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)納矩陣決定，對其進行求導(dǎo)：

31、

32、與發(fā)電機頻率初始下降率公式聯(lián)立，可得：

33、

34、式中，為節(jié)點的初始頻率下降率，h為長為n的列向量，plδ(0+)為0+時刻負荷功率突變量。

35、進一步地，所述計算得到各節(jié)點的頻率下降率，包括：

36、對于長為n的列向量h，其第i項為：

37、

38、第m個節(jié)點的初始頻率下降率為：

39、

40、式中，為第m個節(jié)點的初始頻率下降率，ksik為發(fā)電機節(jié)點i與擾動點k的同步轉(zhuǎn)矩系數(shù)，tji為發(fā)電機慣量。

41、進一步地，所述以各節(jié)點的頻率下降率為特征，進行聚類計算，包括：

42、步驟1：設(shè)定聚類數(shù)k，初始選擇k個質(zhì)心；

43、步驟2：根據(jù)歐氏距離計算每個節(jié)點與質(zhì)心的距離，并將節(jié)點分配到距離最近的質(zhì)心對應(yīng)的簇；

44、步驟3：重新計算每個簇的質(zhì)心位置，即簇中所有節(jié)點的頻率下降率的平均值；

45、步驟4：重復(fù)步驟2和步驟3，直到質(zhì)心位置不再改變或達到收斂條件，輸出電網(wǎng)中對各進行節(jié)點的分區(qū)。

46、本發(fā)明還包括一種基于頻率下降率的電網(wǎng)分區(qū)裝置，使用如上述的方法，所述分區(qū)裝置包括：

47、擾動功率分布計算單元，用于根據(jù)電網(wǎng)功率擾動地點和同步發(fā)電機節(jié)點的同步轉(zhuǎn)矩系數(shù)，得到擾動功率于0+時刻在不同發(fā)電機之間的分布；

48、初始下降率計算單元，用于根據(jù)發(fā)電機的轉(zhuǎn)子運動方程，結(jié)合發(fā)電機的慣量分布和擾動功率的分布得到各個發(fā)電機轉(zhuǎn)子頻率的初始下降率；

49、頻率下降率計算單元，用于結(jié)合估計全網(wǎng)頻率分布的分頻器公式，對其求時間導(dǎo)數(shù)，根據(jù)各個發(fā)電機轉(zhuǎn)子頻率的初始下降率得到全網(wǎng)節(jié)點的頻率下降率分布，以同步發(fā)電機節(jié)點為邊界，計算得到各節(jié)點的頻率下降率；

50、分區(qū)單元，用于以各節(jié)點的頻率下降率為特征，進行聚類計算，得到基于頻率下降率的電網(wǎng)分區(qū)。

51、本發(fā)明還包括一種計算機設(shè)備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時，實現(xiàn)如上述的方法。

52、本發(fā)明還包括一種存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，該計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如上述的方法。

53、本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明以分區(qū)內(nèi)頻率一致，分區(qū)間頻率存在差異為原則，根據(jù)節(jié)點的初始頻率下降率進行分區(qū)。首先通過擾動功率在同步機間的分配，結(jié)合同步機的慣量分布確定轉(zhuǎn)子頻率下降率，其次通過分頻器的方法得到系統(tǒng)中節(jié)點的初始頻率下降率分布，進而對其進行聚類計算，得到電網(wǎng)的分區(qū)方案，本發(fā)明對電網(wǎng)的頻率分布計算，以及分區(qū)頻率調(diào)節(jié)具有一定指導(dǎo)意義。