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专利号: 2025101731534
申请人: 三峡大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-11-28
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于机电波传播特征的系统频率响应分析方法,其特征在于包括以下步骤:步骤1:设置功率缺额扰动点,计算扰动源点与发电机节点之间的转折频率ω ci和传播系数PC;设定传播系数PC=Δω/ωc,其中,Δω为发电机转子角频率增量,ωc为转折频率;

步骤2:根据传播系数PC确定发电机节点是否受机电扰动影响;

步骤3:筛选出受机电扰动影响的发电机,并计算扰动源点与受扰动影响的发电机节点j之间的复合机电距离 ;

步骤4:根据复合机电距离 ,对电力系统进行层次聚类,据此将电力系统划分为研究区域和外部区域,对研究区域的各发电机参数进行聚合;

所述步骤4中,研究区域中的电力系统部分受机电扰动影响,参与调频;外部区域的电力系统部分不受机电扰动影响,仅进行功率传输;划分前,研究区域和外部区域中的发电机均通过联络线参与调频;划分后,外部区域中的发电机仅进行功率传输,不参与调频;

步骤5:建立系统等值频率响应模型,计算研究区域频率。

2.根据权利要求1所述基于机电波传播特征的系统频率响应分析方法,其特征在于:所述步骤1中,将电力系统视为不均匀连续分布的发电机、线路和负荷的电网连续体模型,在电网连续体模型中,机电波传播速度和惯量的关系:(1);

式(1)中,v为机电波传播速度;ω 为发电机角频率;U为电压幅值标幺值;Δx为两节点之间的距离;z为线路单位阻抗标幺值;h为单位长度惯量。

3.根据权利要求2所述基于机电波传播特征的系统频率响应分析方法,其特征在于:在离散电力系统中,机电波存在于有限频率范围内,该范围与发电机转动惯量和系统线路阻抗有关,通过转折频率ωc表示:(2);

当机电波信号频率大于转折频率ωc时,机电波沿传播方向的幅值会迅速衰减;当机电波信号频率大于3倍转折频率ωc时,机电波幅值衰减为零,此时扰动能量将不能继续传播。

4.根据权利要求1所述基于机电波传播特征的系统频率响应分析方法,其特征在于:步骤2中,传播系数PC越大,该节点发电机受机电扰动影响越小,当传播系数PC大于3时,发电机将不受机电扰动影响。

5.根据权利要求1所述基于机电波传播特征的系统频率响应分析方法,其特征在于:所述步骤3中,基于机电扰动在任意两点间的传播时间,定义复合机电距离 ,复合机电距离 表示扰动出现后,发电机按照恒定的初始加速度做匀加速或减速运动而转过的功角增量θi所需的时间,即:(3);

式中: 为复合机电距离,单位为秒;w为误差修正因子;Mi为发电机节点i的转子惯性常数;B为转移电纳; 表示定义,即定义复合机电距离 ;

在发电机节点i和发电机节点j之间,由于Bij=Bji,Mi≠Mj,所以,可见机电距离是有方向性的;对于实际电力系统来说,机电扰动的传播方向难以确定,因此设定没有方向的机电距离平均值 ,即发电机扰动源节点i和发电机节点j之间的机电距离平均值为:(4) ;

式中: 表示扰动源点为i时,节点i与节点j之间的机电距离平均值; 表示扰动源点为j时,节点j与节点i之间的机电距离平均值; 表示扰动源点为i时,节点i与节点j之间的机电距离; 表示扰动源点为j时,节点j与节点i之间的机电距离; 表示扰动源点为i时,节点i与节点j之间的转移电纳; 表示扰动源点为j时,节点j与节点i之间的转移电纳。

6.根据权利要求5所述基于机电波传播特征的系统频率响应分析方法,其特征在于:在相同机电波扰动作用下,发电机的惯性Mi越大,在系统加速功率作用下的发电机转子加速度越小,机电波的传播阻碍越大,机电距离也就越大;同理,当扰动源点和发电机节点之间的转移导纳Bij越大,发电机获得的加速功率越大,发电机的转子加速度越大,发电机受机电波扰动影响越大,机电波传播的阻碍越小,机电距离也就越小;当发生机电扰动时,机电距离越小,发电机响应速度越快,两机联系越紧密。

7.根据权利要求1所述基于机电波传播特征的系统频率响应分析方法,其特征在于:对研究区域中的汽轮机进行参数聚合,包括:其中,汽轮机‑调速器模型的机械功率增量为:

(5);

式(5)中:ΔPmT(s)为机械功率增量;FH为高压涡轮机功率占比;TR为再热器时间常数;RT为汽轮机调差系数;TC为气容积时间常数;TG为气室时间常数;s为拉普拉斯变换中的复频域变量; 为角频率增量;

设电力系统共有同步机N台;由于汽轮机调差系数RT与额定容量SN有关,多汽轮机‑调速器用恒定增益为:(6);

式(6)中:SNi为同步机i的额定功率;Ssys为整个系统的额定功率;Kmi表示同步机i的额定功率占整个系统额定功率的比例;

电力系统等效下垂系数R为:

(7);

其中,等效增益定义为κi=Kmi/RTi,RTi为第i台汽轮机的调差系数;

由式(5)可知,汽轮机‑调速器模型的机械功率增量受TG、TC、TR和FH四个参数影响;为简化描述,式(7)定义归一化增益λi表示同步机i的汽轮机‑调速器的综合效应;

(8)。

8.根据权利要求7所述基于机电波传播特征的系统频率响应分析方法,其特征在于:所述步骤5中,根据式(5) 式(8),将多台同步机的传递函数聚合为一台等值机传递函数为:~

(9);

根据式(9)建立研究区域的系统等值频率响应模型,将i台汽轮机进行参数聚合,等值为1台汽轮机。