CN103543403B - 电力系统机组一次调频能力检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力系统机组一次调频能力检测方法，包括使用WAMS时间序列实时库数据实时检测是否发生一次调频事件；使用WAMS时间序列实时库数据进行机组运行时间统计以及可视化人机界面设计。本发明的技术方案用以解决当电网频率发生异常时，调度中心不能及时了解各机组一次调频能力的问题，为电网调度运行人员对一次调频能力进行检测，实时对机组的一次调频能力进行监视，提高机组一次调频能力提供了一种快捷、有效的手段。

Description

电力系统机组一次调频能力检测方法

技术领域

本发明属于电力系统动态监测领域，具体涉及一种电力系统机组一次调频能力检测系统。

背景技术

随着电网建设的规模越来越大，电力系统中频率异常的情况也越来越多。数字型调节系统在我国电力系统中得到越来越广泛的应用，在极大地提高机网协调运行水平的同时，在实际运行中发现以下问题：一是发电机组调节器生产厂家种类繁多、性能不一，存在系统性能未达标的情况；二是部分电厂管理不规范，更改了调节器的功能和参数，造成机组调节器特性的变化以及模型参数与电网掌握实测的情况不一致，降低了电网仿真的精度，增加了电网事故的风险。因此有必要通过在线监视和测量手段，督促发电厂使运行机组具有符合要求的一次调频能力。

发明内容

本发明的目的是解决电力系统调度中心频率发生异常时，不能及时了解参与一次调频机组调节能力的难题。构建的电力系统机组一次调频考核系统可以方便调度运行人员对机组的一次调频效果进行评估，为一次调频考核提供充足的依据，从而有利于电网的安全稳定运行。

本发明具体采用以下技术方案。

一种电力系统机组一次调频能力检测方法，所述机组一次调频能力检测方法是基于一次调频事件检测模块、机组运行时间统计模块和可视化人机界面模块实现的，其中，所述一次调频事件检测模块利用广域测量系统WAMS时间序列实时库数据检测一次调频事件，机组运行时间统计模块利用广域测量系统WAMS时间序列实时库数据对机组并网时间、一次调频投/退时间进行统计，通过可视化人机界面模块实时监视机组一次调频状态、查看调频事件曲线、统计机组运行时间；其特征在于，所述方法包括以下步骤：

（1）一次调频事件检测模块在启动时，读取机组一次调频配置参数，所述机组一次调频配置参数用于判断机组是否发生一次调频事件；一次调频事件检测模块所读取的一次调频配置参数包括火电机组一次调频死区阈值和火电机组爬坡时间或水电机组一次调频死区阈值，以及有效扰动死区阈值、最小积分时间阈值；

（2）一次调频事件检测模块利用广域测量系统WAMS时间序列实时库数据检测机组频率，并根据所述机组频率是否满足相应的机组一次调频配置参数判断机组是否发生一次调频事件；

（3）当一次调频事件检测模块判断机组发生了一次调频事件后，利用机组的出力来计算机组的贡献电量、理论贡献电量和贡献比；

（4）机组运行时间统计模块在启动时，读取用于统计机组并网时间以及一次调频投退时间的配置参数，包括零功率阈值、频率相似性判断窗口长度、频率相似性判断指标阈值；

（5）机组运行时间统计模块，读取WAMS时间序列实时数据库中的机组的频率、有功出力、一次调频投/退信号，按小时统计机组的并网时间和一次调频投/退时间；

其中，如果机组有功出力大于零功率阈值，则认为机组并网；

如果机组一次调频投/退信号为1，则认为一次调频投入，如果为0，则认为一次调频退出；（6）人机界面展示模块在启动时，读取机组一次调频考核参数，所述一次调频考核参数包括合格动作阈值，用于对机组一次调频能力进行检测，如果贡献比大于合格动作阈值，则认为一次调频合格动作，对于具备合格动作的一次调频机组进行免考核，人机界面展示模块接收一次调频事件检测模块计算的机组的贡献电量、理论贡献电量，贡献比数据，以及机组运行时间统计模块统计的机组的并网时间和一次调频投/退时间，在人机界面中显示机组并网、一次调频投入以及一次调频退出的时间段，并依据并网时间和一次调频投/退时间来计算一次调频投运率。

本发明构建的系统利用WAMS时间序列实时库数据检测电网的一次调频事件，并对参与一次调频的各机组的一次调频能力进行检测。为电网调度运行人员对一次调频进行评价，实时对机组的一次调频能力进行监视，提高机组一次调频能力提供了一种快捷、有效的手段。

附图说明

图1为本发明机组一次调频能力检测系统的系统结构；

图2为本发明机组一次调频能力检测方法流程图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步详细说明。

本发明适用于实施部署了智能电网调度技术支持系统WAMS应用的电网。电力系统机组一次调频能力检测系统属于WAMS应用的一个子模块，基于智能电网调度技术支持系统平台，进行相关的事件检测以及考核。

电力系统机组一次调频能力检测系统包括一次调频事件检测模块、机组运行时间统计模块和可视化人机界面模块，一次调频事件检测模块、机组运行时间统计模块和可视化人机界面模块之间的关系如附图1所示，包括一次调频事件检测模块利用WAMS时间序列实时库数据检测频率扰动事件，对满足有效扰动的事件进行一次调频指标分析，如：速度变动率、一次调频负荷响应滞后时间、一次调频负荷调整幅度、一次调频负荷调整偏差、实际贡献电量、理论贡献电量等，按事件计算各机组的一次调频指标；机组运行时间统计模块利用WAMS时间序列实时库数据，通过判断机组的频率、出力以及一次调频投/退信号，按小时计算各机组的运行时间。可视化人机界面模块通过实时监视界面来监视机组的出力、频率、一次调频投退、一次调频动作等关键信息，通过曲线查看界面来查看机组的一次调频指标以及曲线，通过运行时时间统计界面来查看机组在统计月份内的机组运行状况，以及一次调频的投/退状况，通过月度统计界面来对机组的一次调频能力进行评估并按照投运率和响应行为对机组进行相应的考核。

下面对本发明的技术方案进一步详细描述：

本发明使用基于智能电网调度技术支持系统平台的机组一次调频考核方法及软件架构、可视化的人机界面设计技术、商用数据库的读写访问技术和WAMS时间序列实时库的访问技术，最终构建形成电力系统机组一次调频考核系统。

如附图2所示，该系统考核机组一次调频整个流程实现步骤如下：

（1）一次调频事件检测模块启动时，读取机组一次调频配置参数，所述机组一次调频配置参数用于判断机组是否发生一次调频事件；一次调频事件检测模块所读取的一次调频配置参数包括火电机组一次调频死区阈值和火电机组爬坡时间或水电机组一次调频死区阈值，以及有效扰动死区阈值、最小积分时间阈值；

（2）一次调频事件检测模块利用广域测量系统WAMS时间序列实时库数据检测机组频率，并根据所述机组频率是否满足相应的机组一次调频配置参数判断机组是否发生一次调频事件；

火电机组必须同时满足以下3点才认为是发生一次调频事件：

①所述机组频率的变化量大于火电机组一次调频死区阈值；②并且机组频率的变化量越过死区时间大于最小积分时间阈值；③并且在火电机组爬坡时间内频率变化率大于有效扰动死区阈值。

在本发明所给实施例中，所述火电机组一次调频死区阈值为0.033Hz，火电机组爬坡时间为15秒，有效扰动死区阈值为0.038Hz，最小积分时间为15秒，但是本领域技术人员清楚，实施例给出的上述阈值只是一种优选实施例，而并非是对阈值的限制。

水电机组和特殊机组必须同时满足以下2点才认为是发生一次调频事件：

①所述机组的频率变化量大于水电机组一次调频死区阈值；②并且所述机组频率变化越过死区时间大于最小积分时间阈值。

在本实施例中，所述水电机组一次调频死区为0.05Hz，最小积分时间为15秒。

（3）当一次调频事件检测模块判断机组发生了一次调频事件后，利用机组的出力来计算机组的贡献电量、理论贡献电量和贡献比；

贡献电量是指电网频率超出一次调频死区时起，到恢复至一次调频死区时止，实际发电出力与起始实际发电出力之差的积分电量，积分时间最长不超过1分钟，高频少发或低频多发电量为正值，反之，高频多发或低频少发电量为负值。

理论贡献电量是指电网频率超出一次调频死区时起，到恢复至一次调频死区时止，实际发电出力与理论出力之差的积分电量，积分时间最长不超过1分钟。

贡献比的计算方法是用贡献电量除以理论贡献电量，其意义代表机组实际出力与理论出力的相似程度。

（4）机组运行时间统计模块在启动时，读取用于统计机组并网时间以及一次调频投退时间的配置参数，包括零功率阈值、频率相似性判断窗口长度、频率相似性判断指标阈值；

（5）机组运行时间统计模块，读取WAMS时间序列实时数据库中的机组的频率、有功出力、一次调频投/退信号，按小时统计机组的并网时间和一次调频投/退时间；

其中，如果机组有功出力大于零功率阈值，则认为机组并网；

如果机组一次调频投/退信号为1，则认为一次调频投入，如果为0，则认为一次调频退出；

如果机组有功大于零功率阈值，则认为机组并网，小于零功率阈值时，将机组频率与该发电厂内有效的频率做相似性比较，相似则认为并网，否则认为退出。站内有效频率选择方法为选站内变压器的有效频率，如果变压器没有，就找站内线路的频率。

如果机组一次调频投/退信号为1，则认为一次调频投入，如果为0，则认为一次调频退出。

频率相似性计算方法如下：

选择发电厂内变压器的有效频率或发电厂内线路的有效频率作为所述发电厂内的有效频率；

相似性指标ρ_xy计算公式如下：

${\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{xy}}=\frac{\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}x\left(n\right)y\left(n\right)}{\sqrt{\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{x\left(n\right)}^2\·\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}y{\left(n\right)}^2}}$

其中，x(n)为机组频率的采样数据序列，y(n)为发电厂内有效频率采样数据序列，N为频率相似性窗口长度对应的断面数。

其中，零功率阈值为2MW，频率相似性判断窗口长度为30秒，频率相似性判断指标阈值为0.5，即当机组有功出力小于2MW时，并在30秒的采样时间内，机组频率与该发电厂内有效频率的相似性指标ρ_xy大于0.5，则认为机组频率与该发电厂内有效频率相似，机组并网，否则，认为机组没有并网。

（6）人机界面展示模块在启动时，读取机组一次调频考核参数，所述一次调频考核参数包括合格动作阈值，用于对机组一次调频能力进行检测，如果贡献比大于合格动作阈值，则认为一次调频合格动作，对于具备合格动作的一次调频机组进行免考核，人机界面展示模块接收一次调频事件检测模块计算的机组的贡献电量、理论贡献电量，贡献比数据，以及机组运行时间统计模块统计的机组的并网时间和一次调频投/退时间，在人机界面中显示机组并网、一次调频投入以及一次调频退出的时间段，并依据并网时间和一次调频投/退时间来计算一次调频投运率。在本发明的实例中，合格动作阈值为0.50。

该机组一次调频考核系统是部署在智能电网调度技术支持系统的WAMS应用下使用的。在工程实施中，在智能电网调度技术支持系统的基础环境正常运行且正确部署了WAMS应用，就可以运行本系统进行操作了，非常简单易用。

Claims (6)

1.一种电力系统机组一次调频能力检测方法，所述机组一次调频能力检测方法是基于一次调频事件检测模块、机组运行时间统计模块和可视化人机界面模块实现的，其中，所述一次调频事件检测模块利用广域测量系统WAMS时间序列实时库数据检测一次调频事件，机组运行时间统计模块利用广域测量系统WAMS时间序列实时库数据对机组并网运行时间、一次调频投/退时间进行统计，通过可视化人机界面模块实时监视机组一次调频状态、查看调频事件曲线、统计机组运行时间；其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)一次调频事件检测模块在启动时，读取机组一次调频配置参数，所述机组一次调频配置参数用于判断机组是否发生一次调频事件；一次调频事件检测模块所读取的一次调频配置参数包括火电机组一次调频死区阈值和火电机组爬坡时间或水电机组一次调频死区阈值，以及有效扰动死区阈值、最小积分时间阈值；

(2)一次调频事件检测模块利用广域测量系统WAMS时间序列实时库数据检测机组频率，并根据所述机组频率是否满足相应的机组一次调频配置参数判断机组是否发生一次调频事件；

(3)当一次调频事件检测模块判断机组发生了一次调频事件后，利用机组的有功出力来计算机组的贡献电量、理论贡献电量和贡献比；

(4)机组运行时间统计模块在启动时，读取用于统计机组并网运行时间以及一次调频投/退时间的配置参数，包括零功率阈值、频率相似性判断窗口长度、频率相似性判断指标阈值；

(5)机组运行时间统计模块，读取广域测量系统WAMS时间序列实时库数据中的机组的频率、有功出力、一次调频投/退信号，按小时统计机组的并网时间和一次调频投/退时间；

其中，如果机组有功出力大于零功率阈值，则认为机组并网；

如果机组一次调频投/退信号为1，则认为一次调频投入，如果为0，则认为一次调频退出；

(6)可视化人机界面模块在启动时，读取机组一次调频考核参数，所述一次调频考核参数包括合格动作阈值，用于对机组一次调频能力进行检测，如果贡献比大于合格动作阈值，则认为一次调频合格动作，对于具备合格动作的一次调频机组进行免考核，可视化人机界面模块接收一次调频事件检测模块计算的机组的贡献电量、理论贡献电量、贡献比数据，以及机组运行时间统计模块统计的机组的并网运行时间和一次调频投/退时间，在人机界面中显示机组并网运行、一次调频投入以及一次调频退出的时间段，并依据并网运行时间和一次调频投/退时间来计算并显示一次调频投运率。

2.根据权利要求1所述的电力系统机组一次调频能力检测方法，其特征在于：

在所述步骤(2)中，当机组为火电机组时，同时满足以下条件，则认为是发生一次调频事件：

所述机组频率的变化量大于火电机组一次调频死区阈值；并且机组频率的变化量越过死区时间大于最小积分时间阈值；并且在火电机组爬坡时间内频率变化率大于有效扰动死区阈值。

3.根据权利要求2所述的电力系统机组一次调频能力检测方法，其特征在于：

所述火电机组一次调频死区阈值为0.033Hz，火电机组爬坡时间为15秒，有效扰动死区阈值为0.038Hz，最小积分时间为15秒。

4.根据权利要求1所述的电力系统机组一次调频能力检测方法，其特征在于：

在所述步骤(2)中，当机组为水电机组时，同时满足以下条件，则认为是发生一次调频事件：

所述机组的频率变化量大于水电机组一次调频死区阈值；并且所述机组频率变化越过死区时间大于最小积分时间阈值。

5.根据权利要求4所述的电力系统机组一次调频能力检测方法，其特征在于：

所述水电机组一次调频死区为0.05Hz，最小积分时间为15秒。

6.根据权利要求1所述的电力系统机组一次调频能力检测方法，其特征在于：

在所述步骤(5)中，还进一步包括：

当机组有功出力小于零功率阈值时，将机组频率与发电厂内有效频率做相似性比较，相似则认为并网，否则认为没有并网；

选择发电厂内变压器的有效频率或发电厂内线路的有效频率作为所述发电厂内的有效频率；

相似性指标ρ_xy计算方法如下：

${\mathrm{\ρ}}_{xy}=\frac{\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}x\left(n\right)y\left(n\right)}{\sqrt{\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}x{\left(n\right)}^2\·\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}y{\left(n\right)}^2}}$

其中，x(n)为机组频率的采样数据序列，y(n)为发电厂内有效频率采样数据序列，N为频率相似性窗口长度对应的断面数，

其中，零功率阈值为2MW，频率相似性判断窗口长度为30秒，频率相似性判断指标阈值为0.5，即当机组有功出力小于2MW时，并在30秒的采样时间内，机组频率与该发电厂内有效频率的相似性指标ρ_xy大于0.5，则认为机组频率与该发电厂内有效频率相似，机组并网，否则，认为机组没有并网。