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申请/专利权人：华北电力大学;国家电网有限公司

摘要：本发明公开了一种基于频率空间相关性的电力系统惯量在线评估方法，包括：步骤1、在发电厂与电网的互联点变电站以及其他冗余变电站配置同步相量测量装置；步骤2、在线获取同步相量测量装置测量的频率、有功功率和电流，同时在线获取系统实时拓扑和参数，统计各个测点PMU的数据质量；步骤3、计算频率空间相关性矩阵，由量测频率在线计算全网发电机转速；步骤4、根据量测有功功率和电流在线计算发电机机端有功功率；步骤5、在每个惯量评估窗内利用参数辨识方法计算各台发电机的惯量常数；步骤6、在线计算系统总惯量。本发明能够实现电力系统惯量的实时精确测量，保证电力系统频率稳定性。

主权项：1.一种基于频率空间相关性的电力系统惯量在线评估方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：对于包括多个发电厂的电力系统中的每一个发电厂，在该发电厂与电网的互联点POI变电站配置同步向量测量单元PMU；当有冗余同步向量测量单元PMU时，将该冗余同步向量测量单元PMU配置在非POI变电站，当没有冗余同步向量测量单元PMU时，则不必配置；步骤2：在线获取所述POI变电站同步向量测量单元PMU所测量的电网的母线电压频率以及由发电厂馈入该POI变电站的输电线路有功功率和电流，在线获取所述冗余同步向量测量单元PMU测量的母线电压频率，在线获取电网的数据采集与监视控制系统，即SCADA系统所采集的电力系统实时拓扑，获取每个发电机暂态电抗参数、线路参数和变压器参数，统计各个测点同步向量测量单元PMU的数据质量；步骤3：根据所述各个测点同步向量测量单元PMU的数据质量、所述电力系统实时拓扑和每个发电机暂态电抗参数、线路参数和变压器参数，计算电力系统的频率空间相关性矩阵，由全电网POI变电站和冗余变电站量测的频率在线计算全网等值发电机转速；步骤3中，对于一个有N个网络节点和M台等值发电机的电力系统，所述网络节点包含步骤1中所述POI变电站对应节点、冗余变电站对应节点和其他节点；发电机模型采用二阶经典模型，由暂态电抗和内电势E'描述，增广到等值发电机内节点的网络方程表示为如式2所示： 式2中，和分别表示所述等值发电机和网络节点负荷向网络注入电流组成的向量；和分别表示所述等值发电机内电势和网络节点电压组成的向量；和为节点导纳矩阵Y的子矩阵；电力系统的分频器公式表示为如式3所示：ON×1＝BDGΔfG+BDDΔfD3，式3中，和分别表示全网等值发电机转速和全网节点频率偏离正常工作点的数值；BDG＝imagYDG和BDD＝imagYDD为节点导纳子矩阵的虚部；所述BDG表示等值发电机网络节点之间的连接关系，只有对应网络节点为POI节点时元素是非零的，从而将分频器公式改写为如式4所示： 式4中，是由BDG中元素组成的对角矩阵，bGB包括等值发电机的暂态电抗、等值后的升压变压器电抗和等值后的输电线路电抗；矩阵BDB和矩阵BDL为矩阵BDD拆分的子矩阵；待计算的全网等值发电机转速被表示为如式5所示： 对于步骤1中配置了同步向量测量单元PMU的节点，所对应的节点频率被表示为满足以及ΔfD,me＝EΔfD，其中是一个稀疏矩阵，其元素为1或0；所述节点频率之间的关系被表示为如式6所示： 式6中，是一个对角元素都为1的对角矩阵，经过变形，,式6被表示为如式7所示： 式7满足线性方程组Ax＝b的形式，ΔfD的全解被表示为如式8所示： 式8中，第一项是以广义逆形式给出的特解，用加权最小二乘解的形式被表为如式9所示：[-EBDL]T+＝[-EBDL]W[-EBDL]T[-EBDL]W9,式9中，为代表每个测点被测频率数据的质量的对角矩阵；式8中第二项是通解，表示系数矩阵经过向量中元素的线性组合；将ΔfD的全解代入第i台等值发电机的转速表达式，即得到全网等值发电机的转速表示为如式10所示： 式10中，表示等值发电机转速与同步向量测量单元PMU测点频率之间的频率空间相关性矩阵；步骤4：根据电力系统参数、发电厂馈入POI变电站的输电线路有功功率和电流，在线计算等值发电机机端有功功率；步骤5：给定惯量评估的时间窗长、在线滑动数据窗，在每个窗内利用参数辨识方法计算各台等值发电机的等值惯量常数；步骤6：在线计算系统总惯量。

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