电力系统等效惯量趋势与安全状态评估方法、设备和介质

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1.本发明涉及电力系统运行控制技术领域，特别是一种电力系统等效惯量趋势与安全状态评估方法、设备和介质。

背景技术：

2.随着巨量新能源和直流工程建设，电力系统中非同步电源占比的持续增加。且由于风电、光伏、直流等，非同步电源不能主动向系统提供惯量支撑，导致系统转动惯量水平大幅下降，系统频率支撑能力随之减弱，在发生直流闭锁、新能源集脱网等大功率扰动的情况下，系统触发高频切机、低频减载的风险大幅增加。上述问题已成为新型电力系统目标网架新能源接纳能力的主要制约因素。
3.当前电力系统惯量评估主要关注惯量在线实时评估和离线惯量分析两个方面，针对系统未来等效惯量趋势评估方面还很鲜见。一方面随着风电、光伏，等新能源的大量接入，其出力的不确定导致系统同步机组的开停机方式和出力特性呈现出较大波动特性；另一个方面，随着对并网换流器和辅助储能装置施加必要的控制算法(如虚拟同步机策略)，可使得非同步电源具备一定的虚拟惯量，但其惯量支撑能力与天气及换流器控制方式密切相关，从而导致非同步电源的惯量支撑存在较大的不确定性。这些给电力系统安全稳定运行带来了严峻挑战。
4.此外，相较同步电网，含多回大容量直流及规模化新能源的异步电网是一个“低惯性”系统、响应时间常数较小，其运行特性和稳定机理发生重大变化，网架结构蕴含了复杂的稳定特性。然而，目前在电网规划及运行中，仍未充分考虑系统“低惯量”这一凸出特征与系统稳定问题耦合关系，从而无法真实反映新型电力系统惯量安全状态，难以为系统复杂多变的运行方式下发电厂开机方式及备用提供参考，从而无法最大限度提升系统新能源接纳能力。

技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是目前在电网规划及运行中，未充分考虑系统“低惯量”与系统稳定问题耦合关系，无法反映新型电力系统惯量安全状态，对电力系统未来运行预测精度低目的在于提供一种电力系统等效惯量趋势与安全状态评估方法、设备和介质，综合考虑发电厂的运行特性，对目标电力系统在不同运行场景下的等效惯量趋势及变化范围评估，构建系统惯量安全状态评估模型，评估系统惯量安全状态，提高对未来电网的惯量演变趋势及识别电力系统惯量较低的运行场景的预测能力。
6.本发明通过下述技术方案实现：
7.本发明第一方面提供一种电力系统等效惯量趋势与安全状态评估方法，包括以下步骤：
8.s1、获取电力系统水力发电厂运行数据，采用k-means算法对发电厂运行数据进行分类聚合处理，得到不同类型发电厂等效容量和等效惯性常数，确定各类型发电厂的负荷
分配方案；
9.s2、获取电力系统安全稳定运行要求和电力系统调峰调频要求，基于负荷分配方案，构建电力系统运行模型，模拟产生电力系统运行特性，获得各类型发电厂的出力水平；
10.s3、根据各类型发电厂的出力水平，结合等效容量和等效惯性常数，评估得到不同运行方式下的系统等效惯量变化趋势及范围；
11.s4、获取满足扰动下电力系统频率稳定约束下的系统惯量安全边界，结合系统等效惯量变化趋势及范围，通过频率变化率和频率暂态偏移极值构建系统惯量安全状态评估模型，评估系统惯量安全状态。
12.本发明综合考虑发电厂的运行特性，对目标电力系统在不同运行场景下的等效惯量趋势及变化范围评估，满足扰动下不同系统频率安全指标下的惯量安全边界值，结合系统当前等效惯量水平，提出了基于频率变化率指标和暂态频率极值指标约束的系统惯量安全状态评估模型，可直观呈现电力系统在不同运行场景下的惯量安全状态，协助指导电网运行和规划人员合理布局的系统惯量资源，解决当前电力系统惯量薄弱问题，可有效避免大功率冲击下系统因惯量支撑能力不足而引起的一系列诸如低频减载/新能源连锁脱网等事故，为大规模新能源接入下系统安全稳定运行提供强有力的支撑，构建系统惯量安全状态评估模型，评估系统惯量安全状态，提高对未来电网的惯量演变趋势及识别电力系统惯量较低的运行场景的预测能力。
13.进一步的，所述电力系统水力发电厂运行数据包括：火电机组最小技术出力限制、火电机组上调/下调速率、电力系统备用容量、电力系统负荷需求、电力系统新能源历史运行情况及装机容量、电力系统平均网损、电力系统火电装机容量、电力系统水电装机容量、电力系统平均年和干旱年来水情况、电力系统直流输送容量以及电力系统主要安全运行风险。
14.进一步的，所述确定各类型发电厂的负荷分配方案包括丰水期各类型发电厂负荷分配方案和枯水期各类型发电厂负荷分配方案：根据水力发电厂的季节性特点，将电力系统等效惯量评估场景分为丰水期系统等效惯量评估和枯水期系统等效惯量评估，分别获得水期各类型发电厂负荷分配方案和枯水期各类型发电厂负荷分配方案。
15.进一步的，所述丰水期各类型发电厂负荷分配方案包括：新能源机组、不可调节水电机组、可调节水电机组、核电机组和火电机组带基本负荷，所述可调节水电机组设置在负荷曲线的尖峰部分，所述火电机组均按最小运行方式设置基本负荷；
16.所述枯水期各类型发电厂负荷分配方案包括：新能源机组、不可调节水电机组可调节水电机组、火电机组和核电机组带基本负荷，所述可调节水电机组和火电机组均安排在负荷曲线的尖峰部分，所述可调节水电机组位于尖峰的最上层。
17.进一步的，所述得到不同运行方式下的系统等效惯量变化趋势及范围具体包括：
18.获取电力系统内火力发电厂等效动能、水力发电厂等效动能、新能源场站等效动能、负荷侧等效动能、运行的火力发电厂总容量、投入运行的水力发电厂总容量以及投入运行的新能源场站总容量；
19.根据各类型发电厂负荷分配方案，以电力电量平衡为核心，得到不同年份在不同运行方式下系统各类型发电厂的出力情况，确定不同运行场景下的系统等效惯量。
20.进一步的，所述电力电量平衡具体包括：
21.p
th
+p
hy
+pw+p
pv
＝pd+p
dc
+pr+p
loss
22.其中，p
th
表示火电机组输出有功功率，p
hy
表示水电机组输出有功功率，pw表示风电机组输出有功功率，p
pv
表示光伏机组输出有功功率，pd表示系统总的负荷需求，p
dc
表示系统直流馈入/输出有功功率，pr表示系统备用容量，p
loss
表示系统网损。
23.进一步的，所述满足扰动下系统频率稳定约束下的系统惯量安全边界具体计算步骤包括：
[0024][0025]
其中，和分别表示满足频率变化率rocofi约束和频率极值fi约束条件下的系统惯量安全边界，rocofi表示电力系统频率变化率限定值，fi表示电力系统频率极值限定值。
[0026]
进一步的，所述电力系统惯量安全状态评估模型具体包括：
[0027][0028]
其中，rocof1、rocof2和rocof3分别表示系统不同频率变化率限定值，f0表示系统额定频率，f1、f2和f3分别表示系统不同频率极值限定值，和分别表示不同频率稳定约束条件下系统惯量安全边界；表示系统等效惯量。
[0029]
本发明第二方面提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现一种电力系统等效惯量趋势与安全状态评估方法。
[0030]
本发明第三方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现一种电力系统等效惯量趋势与安全状态评估方法。
[0031]
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
[0032]
综合考虑发电厂的运行特性，对目标电力系统在不同运行场景下的等效惯量趋势及变化范围评估，满足扰动下不同系统频率安全指标下的惯量安全边界值，结合系统当前等效惯量水平，提出了基于频率变化率指标和暂态频率极值指标约束的系统惯量安全状态评估模型，可直观呈现电力系统在不同运行场景下的惯量安全状态，协助指导电网运行和规划人员合理布局的系统惯量资源，解决当前电力系统惯量薄弱问题，可有效避免大功率冲击下系统因惯量支撑能力不足而引起的一系列诸如低频减载/新能源连锁脱网等事故，为大规模新能源接入下系统安全稳定运行提供强有力的支撑，构建系统惯量安全状态评估模型，评估系统惯量安全状态，提高对未来电网的惯量演变趋势及识别电力系统惯量较低的运行场景的预测能力。
附图说明
[0033]
为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要
使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。在附图中：
[0034]
图1是本发明实施例中的方法的流程示意图；
[0035]
图2是本发明实施例中的丰水期各类型发电厂负荷分配方案示意图；
[0036]
图3是本发明实施例中的枯水期各类型发电厂负荷分配方案示意图；
[0037]
图4是本发明实施例中的丰水期系统等效惯量评估逻辑示意图；
[0038]
图5是本发明实施例中的枯水期系统等效惯量评估逻辑示意图；
[0039]
图6是本发明实施例中的某省级电网公司2023年不同新能源出力占比下系统等效惯量演变趋势及变化范围示意图；
[0040]
图7是本发明实施例中的某省级电网公司2024年不同新能源出力占比下系统等效惯量演变趋势及变化范围示意图；
[0041]
图8是本发明实施例中的某省级电网公司2025年不同新能源出力占比下系统等效惯量演变趋势及变化范围示意图。
具体实施方式
[0042]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
[0043]
实施例1
[0044]
如图1所示，本实施例第一方面提供一种电力系统等效惯量趋势与安全状态评估方法，包括以下步骤：
[0045]
s1、获取电力系统水力发电厂运行数据，采用k-means算法对发电厂运行数据进行分类聚合处理，得到不同类型发电厂等效容量和等效惯性常数，确定各类型发电厂的负荷分配方案；
[0046]
s2、获取电力系统安全稳定运行要求和电力系统调峰调频要求，基于负荷分配方案，构建电力系统运行模型，模拟产生电力系统运行特性，获得各类型发电厂的出力水平；
[0047]
s3、根据各类型发电厂的出力水平，结合等效容量和等效惯性常数，评估得到不同运行方式下的系统等效惯量变化趋势及范围；
[0048]
s4、获取满足扰动下电力系统频率稳定约束下的系统惯量安全边界，结合系统等效惯量变化趋势及范围，通过频率变化率和频率暂态偏移极值构建系统惯量安全状态评估模型，评估系统惯量安全状态。
[0049]
本发明综合考虑发电厂的运行特性，对目标电力系统在不同运行场景下的等效惯量趋势及变化范围评估，满足扰动下不同系统频率安全指标下的惯量安全边界值，结合系统当前等效惯量水平，提出了基于频率变化率指标和暂态频率极值指标约束的系统惯量安全状态评估模型，可直观呈现电力系统在不同运行场景下的惯量安全状态，协助指导电网运行和规划人员合理布局的系统惯量资源，解决当前电力系统惯量薄弱问题，可有效避免大功率冲击下系统因惯量支撑能力不足而引起的一系列诸如低频减载/新能源连锁脱网等事故，为大规模新能源接入下系统安全稳定运行提供强有力的支撑，构建系统惯量安全状
态评估模型，评估系统惯量安全状态，提高对未来电网的惯量演变趋势及识别电力系统惯量较低的运行场景的预测能力。
[0050]
在一些可能的实施例中，电力系统水力发电厂运行数据包括：火电机组最小技术出力限制、火电机组上调/下调速率、电力系统备用容量、电力系统负荷需求、电力系统新能源历史运行情况及装机容量、电力系统平均网损、电力系统火电装机容量、电力系统水电装机容量、电力系统平均年和干旱年来水情况、电力系统直流输送容量以及电力系统主要安全运行风险。
[0051]
在一些可能的实施例中，确定各类型发电厂的负荷分配方案包括丰水期各类型发电厂负荷分配方案和枯水期各类型发电厂负荷分配方案：根据水力发电厂的季节性特点，将电力系统等效惯量评估场景分为丰水期系统等效惯量评估和枯水期系统等效惯量评估，分别获得水期各类型发电厂负荷分配方案和枯水期各类型发电厂负荷分配方案。
[0052]
如图2和图3所示，丰水期各类型发电厂负荷分配方案包括：新能源机组、不可调节水电机组、可调节水电机组、核电机组和火电机组带基本负荷，可调节水电机组设置在负荷曲线的尖峰部分，火电机组均按最小运行方式设置基本负荷。
[0053]
枯水期各类型发电厂负荷分配方案包括：新能源机组、不可调节水电机组可调节水电机组、火电机组和核电机组带基本负荷，可调节水电机组和火电机组均安排在负荷曲线的尖峰部分，可调节水电机组位于尖峰的最上层。
[0054]
在一些可能的实施例中，得到不同运行方式下的系统等效惯量变化趋势及范围具体包括：
[0055]
获取电力系统内火力发电厂等效动能、水力发电厂等效动能、新能源场站等效动能、负荷侧等效动能、运行的火力发电厂总容量、投入运行的水力发电厂总容量以及投入运行的新能源场站总容量；
[0056]
根据各类型发电厂负荷分配方案，以电力电量平衡为核心，得到不同年份在不同运行方式下系统各类型发电厂的出力情况，确定不同运行场景下的系统等效惯量。
[0057]
在一些可能的实施例中，电力电量平衡具体包括：
[0058]
p
th
+p
hy
+pw+p
pv
＝pd+p
dc
+pr+p
loss
[0059]
其中，p
th
表示火电机组输出有功功率，p
hy
表示水电机组输出有功功率，pw表示风电机组输出有功功率，p
pv
表示光伏机组输出有功功率，pd表示系统总的负荷需求，p
dc
表示系统直流馈入/输出有功功率，pr表示系统备用容量，p
loss
表示系统网损。
[0060]
在一些可能的实施例中，满足频率极值fi约束条件下的系统惯量安全边界包括：
[0061][0062]
其中，δp表示扰动功率，fi表示不同频率安全要求下的频率极值限定值，f0表示系统额定频率，h
ls
表示扰动导致的惯量变化量，v
eq
表示系统一次调频速率，d表示系统有效阻尼系数，δp
es
表示系统紧急支援功率，t
es
表示系统紧急支援功率延迟时间，h
ls
表示扰动导致的惯量变化量；
[0063]
满足扰动下系统频率稳定约束下的系统惯量安全边界具体计算步骤包括：
[0064]
[0065]
其中，和分别表示满足频率变化率rocofi约束和频率极值fi约束条件下的系统惯量安全边界，rocofi表示电力系统频率变化率限定值，fi表示电力系统频率极值限定值。
[0066]
在一些可能的实施例中，电力系统惯量安全状态评估模型具体包括：
[0067][0068]
其中，rocof1、rocof2和rocof3分别表示系统不同频率变化率限定值，f0表示系统额定频率，f1、f2和f3分别表示系统不同频率极值限定值，和分别表示不同频率稳定约束条件下系统惯量安全边界；表示系统等效惯量；
[0069]
依据惯量安全状态评估模型，结合系统不同运行场景下的等效惯量信息，判断系统在该运行场景下的惯量安全状态。
[0070]
本实施例第二方面提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现一种电力系统等效惯量趋势与安全状态评估方法。
[0071]
本实施例第三方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现一种电力系统等效惯量趋势与安全状态评估方法。
[0072]
实施例2
[0073]
如图4所示，本发明实施例一种丰水期系统等效惯量评估实现方式中，以电力电量平衡(p
th
+p
hy
+pw+p
pv
＝pd+p
dc
+pr+p
loss
)为核心，综合考虑各类型发电厂的运行特性、系统安全稳定运行要求以及系统调峰调频准则，具体实现过程主要包括：
[0074]
1)计算风电机组、光伏机组、不可调节水电机组输出功率pw、p
pv
和p
hy1
；
[0075]
2)计算火电机组输出功率p
th
，并判断其是否满足最小技术出力要求；
[0076]
3)计算系统直流输送/馈入p
dc
和系统负荷需求pd；
[0077]
4)计算系统满足安全稳定运行所需的最小备用容量pr；
[0078]
5)判断系统电力电量是否平衡，若供应大于需求，相应减少供应，若供应少于需求，依次调节具备年不连续调节能力水电机组出力具备日调节能力水电机组出力和具备年调节能力水电机组出力直到满足电力电量平衡为止；
[0079]
6)若具备年不连续调节能力水电机组、具备日调节能力水电机组和具备年调节能力水电机组容量全部调节完后仍不满足电力电量平衡要求，则调节直流输送容量或系统负荷需求以满足系统电力电量平衡；
[0080]
7)计算各类型不同容量发电机组开机数量和负荷侧等效动能，得到不同运行场景下系统等效惯量变化趋势及范围。
[0081]
如图5所示，本发明实施例一种枯水期系统等效惯量评估实现方式中，以电力电量平衡(p
th
+p
hy
+pw+p
pv
＝pd+p
dc
+pr+p
loss
)为核心，综合考虑各类型发电厂的运行特性、系统安全稳定运行要求以及系统调峰调频准则，具体实现过程主要包括：
[0082]
1)计算风电机组、光伏机组、不可调节水电机组输出功率pw、p
pv
和p
hy1
；
[0083]
2)计算系统直流输送/馈入p
dc
和系统负荷需求pd；
[0084]
3)计算火电机组输出功率p
th
，并要求其按最小技术出力运行；
[0085]
4)计算系统满足安全稳定运行所需的最小备用容量pr；
[0086]
5)判断系统电力电量是否平衡，若供应大于需求，相应减少供应，若供应少于需求，依次调节火电机组出力p
th
、具备年不连续调节能力水电机组出力具备日调节能力水电机组出力和具备年调节能力水电机组出力直到满足电力电量平衡为止；
[0087]
6)若火电机组、具备年不连续调节能力水电机组、具备日调节能力水电机组和具备年调节能力水电机组容量全部调节完后仍不满足电力电量平衡要求，则调节直流输送容量或系统负荷需求以满足系统电力电量平衡；
[0088]
7)计算各类型不同容量发电机组开机数量和负荷侧等效动能，得到不同运行场景下系统等效惯量变化趋势及范围。
[0089]
在一些可能的实施例中，各类别不同容量机组的开机数量可表示为：
[0090][0091]
其中，表示j类别中第i类型发电厂的出力安排，表示j类别中第i类型发电厂的等效容量，ceil()函数表示向上取整数。
[0092]
采用本发明实施例方法，依据电力运行规则，综合考虑各类型发电厂的运行特性、系统安全稳定运行要求以及系统调峰调频准则，结合目标电力系统基本数据，实现丰水期和枯水期的在不同目标年份和不同运行场景下的系统等效惯量趋势及变化范围的评估，并依据满足扰动下不同系统频率安全指标下的惯量边界值，结合系统等效惯量信息，提出了基于频率变化率指标和暂态频率极值指标约束的系统惯量安全状态评估模型，可直观展现电力系统在不同运行场景下的惯量安全状态，协助指导电网运行和规划人员合理布局的系统惯量资源，解决当前电力系统惯量薄弱问题，确保系统在不同运行场景下的安全稳定运行。
[0093]
实施例3
[0094]
本实例将所提出的一种电力系统等效惯量趋势与安全状态评估方法应用于中国某省级电网，以评估该系统2023-2025年在丰水期和枯水期不同运行场景下的系统等效惯量趋势及惯量安全状态。所用系统的主要数据有：系统内有3种不同容量火电如表1所示，总计装机容量分别为14200mw、17652mw和18358mw；系统内有15类不同容量水电如表2所示，总计装机容量为89602mw；系统内直流输送额定容量为41300mw；系统内2023-2025年风电装机容量为13256mw；系统内2023-2025年光伏装机容量分别为25450mw、47731mw和64915.mw；系统2023-2025年内最大负荷和最小负荷如表3所示。
[0095]
表1系统内2023-2025年各火电机组等效额定容量、惯量时间常数及数量
[0096][0097]
表2系统内2023-2025年各水电机组等效额定容量、惯量时间常数及数量
[0098][0099][0100]
表3系统内2023-2025年最大和最小社会负荷
[0101][0102]
2023-2025年系统等效惯量趋势评估
[0103]
如图6、图7和图8所示，根据本发明所提出的基于电力系统运行规则的系统等效惯量趋势评估方法，可分别得到该系统在不同年份不同新能源出力占比下丰水期和枯水期不同运行方式下的等效惯量演变趋势，从图6、图7和图8可以看出，在枯、丰水期大/小方式运行下，系统等效惯量下限均随着新能源出力占比的增加而减少，同时无论是在丰水期还是枯水期，系统在小方式运行下的等效惯量均比大方式运行下的要小；此外，还可以看出，在枯水期小方式运行工况下，系统等效惯量在新能源增长的某一区间范围内，系统等效惯量上下限均未发生明显变化，这是因为此时系统主要是通过增加直流输送功率来缓解系统的多余电能，从而尽可能减少弃水、弃风和弃光的发生。
[0104]
2023年系统惯量安全状态评估
[0105]
结合该省级电网实际情况，设定频率变化率限定值分别为0.5hz/s、1hz/s和1.25hz/s，设定的频率暂停极值限定值分别为49.8hz、49.5hz、49.2hz。由所提出的系统惯量安全评价机制，可得到2023年不同新能源渗透率下系统惯量安全状态，其结果如表4所示。
[0106]
表4 2023年不同新能源渗透率下系统惯量安全状态评估结果
[0107]
[0108][0109]
综上分析，本发明实施例所提出的一种电力系统等效惯量趋势与安全状态评估方法，能实现丰水期和枯水期的在不同运行场景下的系统等效惯量及其变化范围的评估，有助于辅助电网运行和规划人员对直观了解未来电网的惯量演变趋势，识别系统惯量较低的运行场景。同时本发明实施例结合系统等效惯量信息和惯量安全状态评估机制，可直观展现电力系统在不同运行场景下的惯量安全状态，协助指导电网运行和规划人员合理布局的系统惯量资源，解决当前电力系统惯量薄弱问题，可有效避免大功率冲击下系统因惯量支撑能力不足而引起的一系列诸如低频减载/新能源连锁脱网等事故，为大规模新能源接入下系统安全稳定运行提供强有力的支撑。
[0110]
本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器)上实施的计算机程序产品的形式。
[0111]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0112]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0113]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计
算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0114]
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0115]
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种电力系统等效惯量趋势与安全状态评估方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、获取电力系统水力发电厂运行数据，采用k-means算法对发电厂运行数据进行分类聚合处理，得到不同类型发电厂等效容量和等效惯性常数，确定各类型发电厂的负荷分配方案；s2、获取电力系统安全稳定运行要求和电力系统调峰调频要求，基于负荷分配方案，构建电力系统运行模型，模拟产生电力系统运行特性，获得各类型发电厂的出力水平；s3、根据各类型发电厂的出力水平，结合等效容量和等效惯性常数，评估得到不同运行方式下的系统等效惯量变化趋势及范围；s4、获取满足扰动下电力系统频率稳定约束下的系统惯量安全边界，结合系统等效惯量变化趋势及范围，通过频率变化率和频率暂态偏移极值构建系统惯量安全状态评估模型，评估系统惯量安全状态。2.根据权利要求1所述的一种电力系统等效惯量趋势与安全状态评估方法，其特征在于，所述电力系统水力发电厂运行数据包括：火电机组最小技术出力限制、火电机组上调/下调速率、电力系统备用容量、电力系统负荷需求、电力系统新能源历史运行情况及装机容量、电力系统平均网损、电力系统火电装机容量、电力系统水电装机容量、电力系统平均年和干旱年来水情况、电力系统直流输送容量以及电力系统主要安全运行风险。3.根据权利要求2所述的一种电力系统等效惯量趋势与安全状态评估方法，其特征在于，所述确定各类型发电厂的负荷分配方案包括丰水期各类型发电厂负荷分配方案和枯水期各类型发电厂负荷分配方案：根据水力发电厂的季节性特点，将电力系统等效惯量评估场景分为丰水期系统等效惯量评估和枯水期系统等效惯量评估，分别获得水期各类型发电厂负荷分配方案和枯水期各类型发电厂负荷分配方案。4.根据权利要求3所述的一种电力系统等效惯量趋势与安全状态评估方法，其特征在于，所述丰水期各类型发电厂负荷分配方案包括：新能源机组、不可调节水电机组、可调节水电机组、核电机组和火电机组带基本负荷，所述可调节水电机组设置在负荷曲线的尖峰部分，所述火电机组均按最小运行方式设置基本负荷；所述枯水期各类型发电厂负荷分配方案包括：新能源机组、不可调节水电机组可调节水电机组、火电机组和核电机组带基本负荷，所述可调节水电机组和火电机组均安排在负荷曲线的尖峰部分，所述可调节水电机组位于尖峰的最上层。5.根据权利要求1所述的一种电力系统等效惯量趋势与安全状态评估方法，其特征在于，所述得到不同运行方式下的系统等效惯量变化趋势及范围具体包括：获取电力系统内火力发电厂等效动能、水力发电厂等效动能、新能源场站等效动能、负荷侧等效动能、运行的火力发电厂总容量、投入运行的水力发电厂总容量以及投入运行的新能源场站总容量；根据各类型发电厂负荷分配方案，以电力电量平衡为核心，得到不同年份在不同运行方式下系统各类型发电厂的出力情况，确定不同运行场景下的系统等效惯量。6.根据权利要求5所述的一种电力系统等效惯量趋势与安全状态评估方法，其特征在于，所述电力电量平衡具体包括：p
th
+p
hy
+p
w
+p
pv
＝p
d
+p
dc
+p
r
+p
loss
其中，p
th
表示火电机组输出有功功率，p
hy
表示水电机组输出有功功率，p
w
表示风电机组
输出有功功率，p
pv
表示光伏机组输出有功功率，p
d
表示系统总的负荷需求，p
dc
表示系统直流馈入/输出有功功率，p
r
表示系统备用容量，p
loss
表示系统网损。7.根据权利要求1所述的一种电力系统等效惯量趋势与安全状态评估方法，其特征在于，所述满足扰动下系统频率稳定约束下的系统惯量安全边界具体计算步骤包括：其中，和分别表示满足频率变化率rocof
i
约束和频率极值f
i
约束条件下的系统惯量安全边界，rocof
i
表示电力系统频率变化率限定值，f
i
表示电力系统频率极值限定值。8.根据权利要求1所述的一种电力系统等效惯量趋势与安全状态评估方法，其特征在于，所述电力系统惯量安全状态评估模型具体包括：其中，rocof1、rocof2和rocof3分别表示系统不同频率变化率限定值，f0表示系统额定频率，f1、f2和f3分别表示系统不同频率极值限定值，和分别表示不同频率稳定约束条件下系统惯量安全边界；表示系统等效惯量。9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至8任一项所述的一种电力系统等效惯量趋势与安全状态评估方法。10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述的一种电力系统等效惯量趋势与安全状态评估方法。

技术总结

本发明公开了一种电力系统等效惯量趋势与安全状态评估方法、设备和介质，通过发电厂的运行特性，对目标电力系统在不同运行场景下的等效惯量趋势及变化范围评估，满足扰动下不同系统频率安全指标下的惯量安全边界值，结合等效惯量水平，提出了基于频率变化率指标和暂态频率极值指标约束的系统惯量安全状态评估模型，可直观呈现电力系统在不同运行场景下的惯量安全状态，构建系统惯量安全状态评估模型，评估系统惯量安全状态，提高对未来电网的惯量演变趋势及识别电力系统惯量较低的运行场景的预测能力，可有效避免大功率冲击下系统因惯量支撑能力不足而引起的低频减载/新能源连锁脱网等事故，为新能源接入下系统安全稳定运行提供强有力的支撑。运行提供强有力的支撑。运行提供强有力的支撑。