Spatio-Temporal Difference Clustering Method for Nodal Frequency Based on Electromechanical Wave Transmission Coefficient

CAI Chengxin; XIE Yan; TANG Xiaojun; MA Shiying; SHEN Jiakai; YANG Mingyu

doi:10.7500/AEPS20230828006

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Spatio-Temporal Difference Clustering Method for Nodal Frequency Based on Electromechanical Wave Transmission Coefficient

Basic Research | 更新时间：2025-06-16

- Spatio-Temporal Difference Clustering Method for Nodal Frequency Based on Electromechanical Wave Transmission Coefficient
- Automation of Electric Power Systems Vol. 48, Issue 24, Pages: 66-78(2024)
- 作者机构：
  
  1.华北电力大学电力工程系，河北省保定市 071003
  2.中国电力科学研究院有限公司，北京市 100192
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(U22B20109)
- DOI：10.7500/AEPS20230828006
  CLC：
- Received：28 August 2023，
  
  Revised：2024-04-19，
  
  Published Online：04 November 2024，
  
  Published：25 December 2024
- 稿件说明：
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蔡成鑫,谢岩,唐晓骏等.基于机电波透射系数的节点频率时空差异分群方法[J].电力系统自动化,2024,48(24):66-78.

CAI Chengxin,XIE Yan,TANG Xiaojun,et al.Spatio-Temporal Difference Clustering Method for Nodal Frequency Based on Electromechanical Wave Transmission Coefficient[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(24):66-78.
蔡成鑫,谢岩,唐晓骏等.基于机电波透射系数的节点频率时空差异分群方法[J].电力系统自动化,2024,48(24):66-78. DOI： 10.7500/AEPS20230828006.

CAI Chengxin,XIE Yan,TANG Xiaojun,et al.Spatio-Temporal Difference Clustering Method for Nodal Frequency Based on Electromechanical Wave Transmission Coefficient[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(24):66-78. DOI： 10.7500/AEPS20230828006.

摘要

新能源大规模并网条件下系统惯量水平降低、空间分布不均衡问题日益突出，传统同步机系统惯性中心视角下的系统总惯量指标无法准确衡量扰动后系统频率动态响应的空间差异性。为描述系统结构、惯量分布的空间差异与系统频率响应差异间的关系，首先，从机电波理论新视角出发，构建频率波透射系数与系统拓扑结构、惯量分布和线路电纳间的关系函数；其次，提出电力系统离散模型的连续化处理方法，进而建立反映发电机节点间联系紧密程度及差异程度的透射系数矩阵和透射差异矩阵；在此基础上，提出了基于归一化透射差异矩阵的系统空间节点分群方法，将惯量分布、频率抗扰能力相近的发电机节点划分到同一群；最后，针对由实际电网简化得到的网格状电网模型，基于PSD电力系统分析软件(PSD Power Tools)验证了分群方法的有效性。

Abstract

The problem of decreasing system inertia level and unbalanced spatial distribution under the condition of large-scale integration of renewable energy is becoming more and more prominent. The total system inertia index from the perspective of inertia center of the traditional synchronous machine system cannot accurately measure the spatial differences of the system frequency dynamic response after disturbances. In order to describe the relationship among the system structure

the spatial difference of the inertia distribution and the difference of the system frequency response

firstly

from the new perspective of the electromechanical wave theory

the relationship function among the transmission coefficient of the frequency wave and the system topology

the inertia distribution and the line electrodynamics is constructed. Secondly

the continuous processing method for the discrete model of the power system is proposed

and then the transmission coefficient matrix and transmission difference matrix reflecting the degree of closeness and difference between the generator nodes are established. On this basis

a spatial node clustering method based on the normalized transmission difference matrix of the system is proposed to classify nodes with similar inertia distribution and immunity to disturbance into the same group. Finally

the effectiveness of the clustering method is verified based on the PSD power system analysis software (PSD Power Tools) for the grid-like grid model simplified from the actual power grid.

关键词

Keywords

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