CN103954853A - 一种区域并网机群一次调频考核方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种区域并网机群一次调频考核方法，设置区域并网机群；监测电网统一频率及各个区域并网机群的独立频率，确定电网处于孤网运行状态时，根据发生频率扰动的区域并网机群的独立频率和有功功率的变化，计算所述区域并网机群的一次调频参数。本发明还同时公开了一种区域并网机群一次调频考核系统。

Description

一种区域并网机群一次调频考核方法及系统

技术领域

本发明涉及电力系统广域量测应用技术，尤其涉及一种区域并网机群一次调频考核方法及系统。

背景技术

频率是衡量电网电能质量的一个重要指标，机组一次调频功能的投入可明显改善电网频率质量。一次调频考核通过对机组参与一次调频过程的定量分析，评价机组调频效果，可以对机组一次调频性能进行量化管理，使机组一次调频功能始终处于受控状态，全面掌握机组一次调频运行现状，进而推动和促进机组一次调频功能的投入，提高电网频率质量。

传统一次调频考核都是监测电网统一频率，通过所监测的统一频率判断电网是否发生扰动，如果发生扰动，对机组一次调频特性进行考核，所述统一频率是通过采集电网中一些有代表性频率测点的频率运算获得的。但是，当电网发生大扰动时，可能导致电网解列，进入孤网运行状态，此时电网统一频率就可能无法反映电网的孤网运行状态，认为电网没有发生扰动，从而不去考核孤网内机组的一次调频特性，失去研究孤网频率变化规律的机会。而且，传统一次调频考核只对机组进行监测，但目前有大量的中小水电站投入运行，这些中小水电站大多没有安装同步向量测量装置（Phasor Measurement Unit，PMU），无法获得它们的频率量测，无法研究这些中小水电站对整个电网频率的影响。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例期望提供一种区域并网机群一次调频考核方法及系统，能够解决孤网运行状态下，准确实现对区域并网机群一次调频考核的问题。

为达到上述目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供了一种区域并网机群一次调频考核方法，所述方法包括：

设置区域并网机群；

监测电网统一频率及各个区域并网机群的独立频率，确定电网处于孤网运行状态时，根据发生频率扰动的区域并网机群的独立频率和有功功率的变化，计算所述区域并网机群的一次调频参数。

其中，所述设置区域并网机群具体是通过监测指定区域内相关联机群的汇集线路或变压器实现。

其中，所述确定电网处于孤网运行状态包括：

计算电网统一频率，且根据电网统一频率并未判断出发生频率扰动，则根据每个区域并网机群的独立频率的特征参数，对所述区域并网机群的独立频率进行扰动识别，确定电网处于孤网运行状态。

其中，所述根据电网统一频率并未判断出发生频率扰动，则根据每个区域并网机群的独立频率的特征参数，对所述区域并网机群的独立频率进行扰动识别，确定电网处于孤网运行状态包括：

监测区域并网机群的独立频率变化，对于每个区域并网机群，如果在指定的频率突变时间门槛内，所述变化超过指定的频率突变幅值门槛，认为发生频率大扰动，监测所述独立频率的最大变化幅值，如果所述最大变化幅值超过指定的频率峰值门槛，监测所述独立频率峰值时刻恢复到指定的频率计算门槛内的持续时长，如果时长超过指定的频率计算时间门槛，认为该频率扰动为完整的一次调频扰动，判断监测到扰动区域并网机群的数目是否超过指定门槛，如果是，确定电网处于孤网运行状态。

其中，所述计算所述区域并网机群的一次调频参数包括：

计算所述区域并网机群的调差系数；其中，所述调差系数的公式为：

$\mathrm{\δ}=-\frac{\mathrm{\Δf}/f_N}{\mathrm{\Δ}{P}_G/P_{\mathrm{GN}}}\×100\%,$ 其中，

δ为机群调差系数；△f为频率变化量；△P_G为机群有功功率变化量，与△f反方向变化；f_N为额定频率；P_GN为机群额定有功功率。

本发明实施例还提供了一种区域并网机群一次调频考核系统，所述系统包括：至少一个数据采集器、调频参数计算器和至少一个区域并网机群；其中，

所述数据采集器，用于监测电网中频率测点的频率及区域并网机群的独立频率和有功功率；

所述调频参数计算器，用于设置区域并网机群，计算电网统一频率，及确定电网处于孤网运行状态时，根据发生区域频率扰动的并网机群的独立频率和有功功率的变化，计算所述区域并网机群的一次调频参数。

其中，所述确定电网处于孤网运行状态包括：

计算电网统一频率，且根据电网统一频率并未判断出发生频率扰动，则根据每个区域并网机群的独立频率的特征参数，对所述区域并网机群的独立频率进行扰动识别，确定电网处于孤网运行状态。

其中，所述根据每个区域并网机群的独立频率的特征参数，对所述区域并网机群的独立频率进行扰动识别，确定电网处于孤网运行状态包括：

监测各区域并网机群的独立频率变化，对于每个区域并网机群，如果在指定的频率突变时间门槛内，所述变化超过指定的频率突变幅值门槛，认为发生频率大扰动，监测所述独立频率的最大变化幅值，如果所述最大变化幅值超过指定的频率峰值门槛，监测所述独立频率峰值时刻恢复到指定的频率计算门槛内的持续时长，如果时长超过指定的频率计算时间门槛，认为该频率扰动为完整的一次调频扰动，判断监测到扰动区域并网机群的数目是否超过指定门槛，如果是，确定电网处于孤网运行状态。

其中，所述计算所述区域并网机群的一次调频参数包括：

计算所述区域并网机群的调差系数；其中，所述调差系数的公式为：

$\mathrm{\δ}=-\frac{\mathrm{\Δf}/f_N}{\mathrm{\Δ}{P}_G/P_{\mathrm{GN}}}\×100\%,$ 其中，

δ为机群调差系数；△f为频率变化量；△P_G为机群有功功率变化量，与△f反方向变化；f_N为额定频率；P_GN为机群额定有功功率。

本发明实施例所提供的区域并网机群一次调频考核方法和系统，设置区域并网机群；监测电网统一频率及各个区域并网机群的独立频率，确定电网处于孤网运行状态时，根据发生频率扰动的区域并网机群的独立频率和有功功率的变化，计算所述区域并网机群的一次调频参数。如此，有助于了解孤网运行情况下电网频率变化特性，获得区域并网机群一次调频响应性能，实现机群整体一次调频特性评价，增强孤网运行的安全性。

附图说明

图1为本发明实施例一区域并网机群一次调频考核方法流程示意图；

图2为本发明实施例二区域并网机群一次调频考核方法流程示意图；

图3为本发明实施例区域并网机群一次调频考核系统组成结构示意图。

具体实施方式

在本发明实施例中，设置区域并网机群；监测电网统一频率及各个区域并网机群的独立频率，确定电网处于孤网运行状态时，根据发生频率扰动的区域并网机群的独立频率和有功功率的变化，计算所述区域并网机群的一次调频参数，实现对区域并网机群整体一次调频特性的考核。

这里，所述区域并网机群的独立频率和有功功率均由数据采集器监测获得。

下面结合附图及具体实施例对本发明再做进一步详细的说明。

图1为本发明实施例一区域并网机群一次调频考核方法流程示意图，如图1所示，所述区域并网机群一次调频考核方法包括：

步骤101：设置区域并网机群；

这里，所述区域并网机群是指特定区域相关联的一组发电机集合；

所述设置区域并网机群具体是通过监测指定区域内相关联机群的汇集线路或变压器实现；

一个区域并网机群发出的功率通过汇集到某一变电站最终接入电网，如果一组发电机的功率通过一条线路接入到电网，则该线路的功率和频率可以反映这一组发电机的整体特性；如果通过变压器接入到电网，则该变压器的功率和频率可以反映这一组发电机的整体特性，监测该线路或者变压器的功率和频率，等效于监测并网机群的功率和频率。

步骤102：监测电网统一频率及各个区域并网机群的独立频率，确定电网处于孤网运行状态时，根据发生区域频率扰动的区域并网机群的独立频率和有功功率的变化，计算所述区域并网机群的一次调频参数；

这里，所述监测各个区域并网机群可以通过对所述机群汇集设备的监测实现，所述汇集设备可以是汇集线路、变压器等，如果所述汇集设备有频率量测，取设备频率量测，否则取设备所在厂站的频率量测；

所述确定电网处于孤网运行状态包括：计算电网统一频率，且根据电网统一频率并未判断出发生频率扰动，则根据每个区域并网机群的独立频率的特征参数，对所述区域并网机群的独立频率进行扰动识别，确定电网处于孤网运行状态；

其中，所述计算电网统一频率包括：根据用户设置的频率测点计算电网统一频率；这里，所述频率测点选择的是能够反映电网频率变化且数据准确合理的测点，所述频率测点的分布能覆盖电网各区域，避免过于集中；由于对电网统一频率的计算及根据所述统一频率判断是否发生频率扰动为现有技术，在此不作赘述；

这里，可以根据计算得到的电网统一频率判断是否发生频率扰动，当判断出发生频率扰动时，则认为全电网发生扰动，该频率扰动较大且涉及到整个电网，在这种情况下，不论电网是否处于孤网运行状态，对所有的区域并网机群进行一次调频考核，即不进行孤网运行判断；当不能判断出发生频率扰动时，则进行是否孤网运行的判断。

所述特征参数是频率变化幅值和频率变化时间的门槛值，包括：频率突变时间、频率突变幅值、频率计算门槛、频率计算时间、频率峰值门槛等；

具体的，所述根据电网统一频率并未判断出发生频率扰动时，则根据每个区域并网机群的独立频率的特征参数，分别对各区域并网机群的独立频率进行扰动识别，确定电网是否处于孤网运行状态；具体包括：

监测各区域并网机群的独立频率变化，对于每个区域并网机群，如果在指定的频率突变时间门槛内，所述变化超过指定的频率突变幅值门槛，认为发生频率大扰动，监测所述独立频率的最大变化幅值，如果所述最大变化幅值超过指定的频率峰值门槛，监测所述独立频率峰值时刻恢复到指定的频率计算门槛内的持续时长，如果时长超过指定的频率计算时间门槛，认为该频率扰动为完整的一次调频扰动，判断监测到扰动区域并网机群的数目是否超过指定门槛，如果是，确定电网处于孤网运行状态；

这里，区域并网机群调频特性的考核通过计算调频参数实现，所述调频参数包括：延迟时间、调频死区及调差系数；其中，主要的是调差系数；

所述计算所述区域并网机群的一次调频参数包括：

计算所述区域并网机群的调差系数；其中，所述调差系数的公式为：

$\mathrm{\δ}=-\frac{\mathrm{\Δf}/f_N}{\mathrm{\Δ}{P}_G/P_{\mathrm{GN}}}\×100\%,$ 其中，

δ为机群调差系数；△f为频率变化量；△P_G为机群有功功率变化量，与△f反方向变化；f_N为额定频率，取50Hz；P_GN为机群额定有功功率。

图2为本发明实施例二区域并网机群一次调频考核方法流程示意图，如图2所示，所述区域并网机群一次调频考核方法包括：

步骤201：设置区域并网机群；

这里，所述区域并网机群是指特定区域相关联的一组发电机集合；

所述设置区域并网机群具体通过监测指定区域内相关联机群的汇集线路或变压器实现；

一个区域并网机群发出的功率通过汇集到某一变电站最终接入电网，如果一组发电机的功率通过一条线路接入到电网，则该线路的功率和频率可以反映这一组发电机的整体特性；如果通过变压器接入到电网，则该变压器的功率和频率可以反映这一组发电机的整体特性，监测该线路或者变压器的功率和频率，等效于监测并网机群的功率和频率。

步骤202：计算电网统一频率，并根据所述统一频率判断是否发生频率扰动，如果是，执行步骤203；否则，执行步骤204：

这里，所述计算电网统一频率包括：根据用户设置的频率测点计算电网统一频率；这里，所述频率测点应选择的是能够反映电网频率变化且数据准确合理的测点，所述频率测点的分布应能覆盖电网各区域，避免过于集中；由于对电网统一频率的计算及根据所述统一频率判断是否发生频率扰动为现有技术，在此不作赘述；

根据计算得到的电网统一频率判断出发生频率扰动时，则认为全电网发生扰动，该频率扰动较大且涉及到整个电网。

步骤203：计算所有区域并网机群的一次调频参数，并执行步骤206；

这里，区域并网机群调频特性的考核通过计算调频参数实现，所述调频参数包括：延迟时间、调频死区及调差系数；其中，主要的是调差系数；

所述计算所有区域并网机群的一次调频参数包括：

计算所有区域并网机群的调差系数；其中，所述调差系数的公式为：

$\mathrm{\δ}=-\frac{\mathrm{\Δf}/f_N}{\mathrm{\Δ}{P}_G/P_{\mathrm{GN}}}\×100\%,$ 其中，

δ为机群调差系数；△f为频率变化量；△P_G为机群有功功率变化量，与△f反方向变化；f_N为额定频率，取50Hz；P_GN为机群额定有功功率。

步骤204：根据每个区域并网机群的独立频率的特征参数判断电网是否处于孤网运行状态，如果是，执行步骤205；否则，执行步骤206；

这里，所述特征参数是频率变化幅值和频率变化时间的门槛值，包括：频率突变时间、频率突变幅值、频率计算门槛、频率计算时间、频率峰值门槛等；

所述根据每个区域并网机群的独立频率的特征参数判断电网是否处于孤网运行状态，包括：

监测各区域并网机群的独立频率变化，对于每个区域并网机群，如果在指定的频率突变时间门槛内，所述变化超过指定的频率突变幅值门槛，认为发生频率大扰动，监测所述独立频率的最大变化幅值，如果所述最大变化幅值超过指定的频率峰值门槛，监测所述独立频率峰值时刻恢复到指定的频率计算门槛内的持续时长，如果时长超过指定的频率计算时间门槛，认为该频率扰动为完整的一次调频扰动，判断监测到扰动区域并网机群的数目是否超过指定门槛，如果是，确定电网处于孤网运行状态；

如果在指定的频率突变时间门槛内，所述独立频率变化未超过指定的频率突变幅值门槛，或独立频率的最大变化幅值未超过指定的频率峰值门槛，或所述时长未超过指定的频率计算时间门槛，或扰动区域并网机群的数目未超过指定门槛，则认为电网未处于孤网运行状态；

步骤205：计算发生频率扰动的区域并网机群的一次调频参数；

这里，区域并网机群调频特性的考核通过计算调频参数实现，所述调频参数包括：延迟时间、调频死区及调差系数；其中，主要的是调差系数；

所述计算所述区域并网机群的一次调频参数包括：

计算所述区域并网机群的调差系数；其中，所述调差系数的公式为：

$\mathrm{\δ}=-\frac{\mathrm{\Δf}/f_N}{\mathrm{\Δ}{P}_G/P_{\mathrm{GN}}}\×100\%,$ 其中，

δ为机群调差系数；△f为频率变化量；△P_G为机群有功功率变化量，与△f反方向变化；f_N为额定频率，取50Hz；P_GN为机群额定有功功率。

步骤206：结束本次处理流程。

图3为本发明实施例区域并网机群一次调频考核系统组成结构示意图，如图3所示，所述区域并网机群一次调频考核系统包括：至少一个数据采集器31、调频参数计算器32和至少一个区域并网机群33；其中，

所述数据采集器31，用于监测电网中频率测点的频率及区域并网机群的独立频率和有功功率；

所述调频参数计算器32，用于设置区域并网机群33，计算电网统一频率，及确定电网处于孤网运行状态时，根据发生区域频率扰动的并网机群的独立频率和有功功率的变化，计算所述区域并网机群33的一次调频参数；

所述设置区域并网机群33具体通过监测指定区域内相关联机群的汇集线路或变压器实现；

一个区域并网机群33发出的功率通过汇集到某一变电站最终接入电网，如果一组发电机的功率通过一条线路接入到电网，则该线路的功率和频率可以反映这一组发电机的整体特性；如果通过变压器接入到电网，则该变压器的功率和频率可以反映这一组发电机的整体特性，监测该线路或者变压器的功率和频率，等效于监测并网机群的功率和频率；

所述确定电网处于孤网运行状态包括：计算电网统一频率，且根据电网统一频率并未判断出发生频率扰动，则根据每个区域并网机群的独立频率的特征参数，对所述区域并网机群的独立频率进行扰动识别，确定电网处于孤网运行状态；

根据计算得到的电网统一频率判断出发生频率扰动时，则认为全电网发生扰动，该频率扰动较大且涉及到整个电网，在这种情况下，不论电网是否处于孤网运行状态，对所有的区域并网机群进行一次调频考核，即不进行孤网运行判断；

所述特征参数是频率变化幅值和频率变化时间的门槛值，包括：频率突变时间、频率突变幅值、频率计算门槛、频率计算时间、频率峰值门槛等；

所述根据电网统一频率并未判断出发生频率扰动时，根据每个区域并网机群的独立频率的特征参数，对所述区域并网机群的独立频率进行扰动识别，确定电网处于孤网运行状态包括：

监测各区域并网机群的独立频率变化，对于每个区域并网机群，如果在指定的频率突变时间门槛内，所述变化超过指定的频率突变幅值门槛，认为发生频率大扰动，监测所述独立频率的最大变化幅值，如果所述最大变化幅值超过指定的频率峰值门槛，监测所述独立频率峰值时刻恢复到指定的频率计算门槛内的持续时长，如果时长超过指定的频率计算时间门槛，认为该频率扰动为完整的一次调频扰动，判断监测到扰动区域并网机群的数目是否超过指定门槛，如果是，确定电网处于孤网运行状态；

区域并网机群33调频特性的考核通过计算调频参数实现，所述调频参数包括：延迟时间、调频死区及调差系数；其中，主要的是调差系数；

所述计算所述区域并网机群的一次调频参数包括：

计算所述区域并网机群的调差系数；其中，所述调差系数的公式为：

$\mathrm{\δ}=-\frac{\mathrm{\Δf}/f_N}{\mathrm{\Δ}{P}_G/P_{\mathrm{GN}}}\×100\%,$ 其中，

δ为机群调差系数；△f为频率变化量；△P_G为机群有功功率变化量，与△f反方向变化；f_N为额定频率，取50Hz；P_GN为机群额定有功功率；

进一步的，所述数据采集器31可以为PMU装置，也可以为广域量测系统（Wide Area Measurement System，WAMS)；

所述调频参数计算器32可以为电脑终端。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种区域并网机群一次调频考核方法，其特征在于，所述方法包括：

设置区域并网机群；

监测电网统一频率及各个区域并网机群的独立频率，确定电网处于孤网运行状态时，根据发生频率扰动的区域并网机群的独立频率和有功功率的变化，计算所述区域并网机群的一次调频参数。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述设置区域并网机群具体是通过监测指定区域内相关联机群的汇集线路或变压器实现。

3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述确定电网处于孤网运行状态包括：

计算电网统一频率，且根据电网统一频率并未判断出发生频率扰动，则根据每个区域并网机群的独立频率的特征参数，对所述区域并网机群的独立频率进行扰动识别，确定电网处于孤网运行状态。

4.根据权利要求3所述方法，其特征在于，所述根据电网统一频率并未判断出发生频率扰动，则根据每个区域并网机群的独立频率的特征参数，对所述区域并网机群的独立频率进行扰动识别，确定电网处于孤网运行状态包括：

监测区域并网机群的独立频率变化，对于每个区域并网机群，如果在指定的频率突变时间门槛内，所述变化超过指定的频率突变幅值门槛，认为发生频率大扰动，监测所述独立频率的最大变化幅值，如果所述最大变化幅值超过指定的频率峰值门槛，监测所述独立频率峰值时刻恢复到指定的频率计算门槛内的持续时长，如果时长超过指定的频率计算时间门槛，认为该频率扰动为完整的一次调频扰动，判断监测到扰动区域并网机群的数目是否超过指定门槛，如果是，确定电网处于孤网运行状态。

5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述计算所述区域并网机群的一次调频参数包括：

计算所述区域并网机群的调差系数；其中，所述调差系数的公式为：

$\mathrm{\δ}=-\frac{\mathrm{\Δf}/f_N}{\mathrm{\Δ}{P}_G/P_{\mathrm{GN}}}\×100\%,$ 其中，

δ为机群调差系数；△f为频率变化量；△P_G为机群有功功率变化量，与△f反方向变化；f_N为额定频率；P_GN为机群额定有功功率。

6.一种区域并网机群一次调频考核系统，其特征在于，所述系统包括：至少一个数据采集器、调频参数计算器和至少一个区域并网机群；其中，

所述数据采集器，用于监测电网中频率测点的频率及区域并网机群的独立频率和有功功率；

所述调频参数计算器，用于设置区域并网机群，计算电网统一频率，及确定电网处于孤网运行状态时，根据发生区域频率扰动的并网机群的独立频率和有功功率的变化，计算所述区域并网机群的一次调频参数。

7.根据权利要求6所述系统，其特征在于，所述确定电网处于孤网运行状态包括：

计算电网统一频率，且根据电网统一频率并未判断出发生频率扰动，则根据每个区域并网机群的独立频率的特征参数，对所述区域并网机群的独立频率进行扰动识别，确定电网处于孤网运行状态。

8.根据权利要求7所述系统，其特征在于，所述根据每个区域并网机群的独立频率的特征参数，对所述区域并网机群的独立频率进行扰动识别，确定电网处于孤网运行状态包括：

监测各区域并网机群的独立频率变化，对于每个区域并网机群，如果在指定的频率突变时间门槛内，所述变化超过指定的频率突变幅值门槛，认为发生频率大扰动，监测所述独立频率的最大变化幅值，如果所述最大变化幅值超过指定的频率峰值门槛，监测所述独立频率峰值时刻恢复到指定的频率计算门槛内的持续时长，如果时长超过指定的频率计算时间门槛，认为该频率扰动为完整的一次调频扰动，判断监测到扰动区域并网机群的数目是否超过指定门槛，如果是，确定电网处于孤网运行状态。

9.根据权利要求6所述系统，其特征在于，所述计算所述区域并网机群的一次调频参数包括：

计算所述区域并网机群的调差系数；其中，所述调差系数的公式为：

$\mathrm{\δ}=-\frac{\mathrm{\Δf}/f_N}{\mathrm{\Δ}{P}_G/P_{\mathrm{GN}}}\×100\%,$ 其中，

δ为机群调差系数；△f为频率变化量；△P_G为机群有功功率变化量，与△f反方向变化；f_N为额定频率；P_GN为机群额定有功功率。