[发明专利]一种大电网频率时空演变过程分析系统

摘要

本发明公开了一种本发明大电网频率时空演变过程分析系统，包括预处理模块、数据获取模块、传播机理分析模块、频率传播机理分析模块，传播机理分析模块根据预处理模块和数据获取模块得到的电网基本参数和实际运行数据，建立具有分布式导线特性和机组离散分布特性的大电网频率时空演变过程模型以及扰动传播机理模型，从而得到扰动对各机组的电功率影响以及相对于各机组的传播速度，频率传播机理分析模块根据传播机理分析模块得到的模型和数据进行频率时空传播特性、频率轨迹、频率稳定量化，从而实现大电网频率时空演变过程的模拟。本发明在大电网频率时空演变过程模拟方面具有很高的准确度。

主权项

一种大电网频率时空演变过程分析系统，其特征在于，包括：预处理模块、数据获取模块、传播机理分析模块、频率传播机理分析模块，其中：预处理模块，用于获取电网基本参数并发送给传播机理分析模块，包括线路长度x，线路单位阻抗Z0，机组数量n，机组惯性系数Mi，机组阻尼Di，机组机械输入功率Pmi，电网的节点导纳矩阵Y，矩阵中元素Yii＝Gii+jBii表示机组i的自导纳，元素Yij＝Gij+jBij表示机组i和机组j之间的互导纳，下标i、j表示机组序号，取值范围为1≤i≤n、1≤j≤n；数据获取模块，用于实时获取电网电力机组的电压Ui、电流Ii、转子角θi、转速ωi、电功率Pei，并将这些参数发送给传播机理分析模块；传播机理分析模块，用于根据来自预处理模块和数据获取模块的数据，计算扰动对各机组i的电功率影响PeiΔ及相对于各机组i的传播速度vi，将得到的数据发送给频率传播机理分析模块；计算方法为：电功率影响PeiΔ： P eiΔ = Σ j = j ≠ i 1 n U i U j ( B ij sin θ ij 0 + G ij cos θ ij 0 ) θ ijΔ 其中，θij＝θi‑θj，θij0表示电网稳态时θij的值，θijΔ＝θij‑θij0；传播速度vi： v i = 2 πU i 2 | Z 0 | ΔP i ( f ( x i , t ) - f ( 0 , t ) ) 其中，ΔPi＝PeiΔ，f(xi,t)表示机组i在时刻t的频率，f(xi,t)＝ωi(t)/2π，f(0,t)表示扰动源机组在时刻t的频率；频率传播机理分析模块，用于将传播机理分析模块得到的数据输入具有分布式导线特性和离散机组分布特性的大电网频率时空演变过程模型进行频率传播机理分析，演变过程模型为： M i d 2 θ i dt 2 + D i dθ i dt = P mi - U i 2 G ii - P eiΔ 频率传播机理分析模块包括频率时空传播与分布子模块、动态频率预测分析子模块和频率稳定量化评估子模块，其中：频率时空传播与分布子模块，通过建立能量与惯性和负荷之间的制约关系， 并根据扰动量及其位置计算各断面不平衡功率，然后根据虚拟分布式惯性中心以及分布式负荷之间相互作用的分析，量化计算各地区的加速不平衡能量和减速不平衡能量，以及其导致各地区或节点动态频率的变化规律；动态频率预测分析子模块，采用多输入‑多输出系统响应方法，利用建立的大电网频率时空演变过程模型和传播速度模型，将扰动作为系统的输入，通过建立起扰动输入和空间各点频率之间的传递函数关系，对特定地点的频率轨迹进行预测；频率稳定量化评估子模块，采用基于广域测量系统的状态测量技术，并在线估计惯性、电压灵敏度和负荷频率特性，结合大电网频率时空演变过程模型，采用扩展等面积法进行频率轨迹和稳定裕度验证，建立空间频率安全威胁指数，进行电网安全威胁态势定量评估。