低惯性电力系统频率响应区域划分方法

《Chinese Journal of Electrical Engineering》：Network Partitioning of Low-inertia Power Systems Considering Locational Frequency Responses under Non-Uniform Inertia Distribution

　　

摘要：

随着同步发电机越来越多地被可再生能源资源替代，现代电力系统的等效惯性降低且分布更加不均匀，导致扰动后的频率响应变得越来越异质。传统的系统频率或惯性中心（COI）描述方法能够捕捉到整个系统的主要运动特征，但可能会掩盖不同位置的频率响应差异。本文提出了一种基于惯性中心相对局部频率偏差的网络划分方法，用于识别低惯性电力系统中的频率响应区域。利用线性化的节点频率响应模型获得所有母线的频率轨迹，并从惯性中心相对局部响应中提取轨迹形状、导数和低频谱特征。随后构建高斯核相似性图进行谱聚类。根据轮廓系数（Silhouette criterion）选择最终的区域数量，再通过确定性拓扑连通性恢复步骤完成划分。在IEEE 39母线系统上的案例研究检验了不均匀惯性分布的影响，而在IEEE 118母线系统上的研究则在四种总扰动相等的配置下进一步评估了该方法的效果。与基于静态电气距离的划分方法相比，所提出的划分方法在紧凑性和区分度上更具优势；IEEE 118母线系统的结果既显示了区域间的共同结构，也揭示了扰动对区域响应的适应性。这些结果支持将基于响应的区域划分方法作为预防性区域频率安全分析的基础，并应用于系统层面的实际问题。