CN106130017B - 一种电网整体一次调频响应时间的检测方法 - Google Patents
一种电网整体一次调频响应时间的检测方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106130017B CN106130017B CN201610621830.5A CN201610621830A CN106130017B CN 106130017 B CN106130017 B CN 106130017B CN 201610621830 A CN201610621830 A CN 201610621830A CN 106130017 B CN106130017 B CN 106130017B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- value
- frequency
- power grid
- formula
- frequency deviation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks
- G01R31/081—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors
- G01R31/086—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors in power transmission or distribution networks, i.e. with interconnected conductors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
- H02J2203/20—Simulating, e g planning, reliability check, modelling or computer assisted design [CAD]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
Abstract
本发明公开一种电网整体一次调频响应时间的检测方法,方法从电网频率的控制机理出发,对电网功率缺额故障过程中初始系统频率响应阶段按照系统无调速器模型进行考虑,借助电网不考虑调速器与考虑调速器情况下系统频率响应过程曲线的差异特征,利用PMU测量记录的高采样率(毫秒级)电网故障频率数据计算系统最大频率偏差量并通过检测最大频率偏差量的变化情况来确定电网整体一次调频实际动作响应时间。采用本发明能够弥补在电网大功率缺额故障情况下检测与评估电网整体一次调频响应速度技术手段缺乏的不足。本发明方法的好处是在线运行、计算方便、无特殊要求限制,可用于为评价电网整体一次调频响应速度提供较为准确的参考。
Description
技术领域
本发明涉及电网运行安全技术领域,特别是一种电网整体一次调频响应时间的检测方法。
背景技术
当前电网正处于特高压电网建设过渡期,交直流电网连锁效应显著,电网面临更为严峻的安全形势。特高压输电系统的自身故障会导致受端电网突然失去大功率电源,对受端电网频率产生巨大冲击,甚至威胁电网安全。理论上,在电网频率发生突变时,具备一次调频功能的发电机组应迅速作出反应,以有效抑制电网频率的波动幅度,缩短波动的过渡时间,迅速稳定动态过程中电网频率。因此,从一次调频所承担的任务可以看出,对于电网的一次调频要求其响应具有快速性,特别是在应对电网大功率缺额故障情况时,电网整体的一次调频响应速度显得至关重要。
然而由于故障后电网频率的快速调节能力是由全网整体机组一次调频共同作用所产生的综合效果所决定,因此,需要从一次调频综合响应速度上对电网总体一次调频的性能进行评价。但由于电网中参与一次调频的机组性能各不相同,再加上机组一次调频开始动作后由于控制系统限速、延时、机组机械惯性与能量转换效率等影响,各机组从机械功率输出发生变化到最终电磁功率产生实际作用于电网往往存在不同的延时,这就使得对电网一次调频的综合响应速度很难进行准确的监测与分析,缺少对电网整体一次调频响应时间的监测与评价的技术方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题为:基于PMU测量的高采样率电网故障频率数据,对电网整体一次调频响应时间进行在线检测、分析和评价,为评价电网整体一次调频响应速度提供较为准确的参考。
本发明采取的技术方案具体为:一种电网整体一次调频响应时间的检测方法,包括以下步骤:
步骤一,利用PMU对电网频率数据f(t)进行实时采集,对采集到的电网实时频率数据进行扫描,选定故障发生时刻t0和故障过程中频率跌落至最低点时刻t1,计算t0到t1时段范围内的电网频率偏差数据序列集合(Δf1,Δf2,......,Δfi);
其中,Δfi=Δf(t0+Δt),...,Δf(t0+iΔt),Δf(t0+iΔt)=f(t0)-f(t0+iΔt),i=1,2,...,n,Δt为频率数据采样间隔,n为频率最低点时刻t1相对t0时刻的数据采样间隔数;
步骤二,基于不考虑发电机调速器作用的电网故障情况下系统频率响应偏差公式(1):
定义参数B=1/Tf,K=ΔP/KL,并代入公式(1),得到公式(2):
上式中,Δf(t)为系统频率变化标幺值;ΔP为系统初始有功功率缺额;KL为负荷频率调节效应系数;Tf为频率下降时间常数;K值反映电网稳态最大频率偏移量;
步骤三,设定K值扫描范围,利用公式(2)对频率偏差序列Δfi中的每一个元素依次进行指定K值范围的扫描计算,得到指定范围内各设定K值对应的B值序列;计算各B值序列的平均误差率,然后在这些B值序列中寻找平均误差率最小的一组B值序列,则此B值序列对应的K值即为使得该组Δfi数据序列满足(1)式的最佳K值,也即为在不考虑发电机调速器作用情况下,按该组Δfi变化趋势所对应的最终稳态最大频率偏移量;
步骤四,对电网频率偏差数据序列集合(Δf1,Δf2,......,Δfi)中的各频率偏差序列,分别按照步骤三进行计算,进而得到一组随时间推移的K值序列集合(K1,K2,......,Ki);
步骤五,监测上述K值序列集合(K1,K2,......,Ki)中K值的变化情况,当出现突变情况时,则判定相应时刻为电网整体一次调频的动作时刻。
进一步的,本发明步骤三中,所述利用公式(2)对频率偏差序列Δfi中的每一个元素依次进行指定K值范围的扫描计算包括:
3.1)将步骤一计算得到的每个电网频率偏差数据序列Δfi进行标幺化处理,然后代入计算公式(2);
3.2)设定K值扫描范围为[0.0001,0.1],扫描步长取0.0001;依次取扫描范围中的各K值,根据公式(2)对Δfi中的各个数据元素进行扫描计算,则对于扫描范围内的每个K值分别可计算得到一组对应B值序列;
3.3)对步骤3.2)中计算得到的各B值序列,利用公式(3)和公式(4)计算得到每个B值序列的平均误差率ε:
其中,N为各B值序列所含数据个数。
更进一步的,上述步骤3.1)中,对每个电网频率偏差数据序列Δfi进行标幺化处理为,将频率偏差数据除以标准频率50HZ,得到Δfi的标幺值。
本发明步骤五的判定原理为,在系统调速器动作前,K值序列集合(K1,K2,......,Ki)中的K值是保持稳定不变的,而当系统调速器动作产生调频效果后K值将发生明显变化,因此,可以通过检测K值的突变情况来实现电网整体一次调频动作时刻的确定。
本发明从电网频率的控制机理出发,对电网功率缺额故障过程中初始系统频率响应阶段按照系统无调速器模型进行考虑,借助电网不考虑调速器与考虑调速器情况下系统频率响应过程曲线的差异特征,利用PMU测量记录的高采样率(毫秒级)电网故障频率数据计算系统最大频率偏差量并通过检测最大频率偏差量的变化情况来确定电网整体一次调频实际动作响应时间。
有益效果
采用本发明方法,可实现利用在线采集的PMU毫秒级动态频率数据,监测分析电网故障情况下的电网整体一次调频响应时间。弥补目前缺乏在电网功率缺额故障情况下检测与评估电网整体一次调频响应性能的技术手段的不足。且方法可在线运行、计算方便、无特殊要求限制,可为评价电网整体一次调频响应速度提供较为准确的参考。
附图说明
图1所示为电力系统功率缺额故障下系统频率理论响应曲线(局部);
图2所示为K值对应的稳态最大频率偏移量变化趋势。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例进一步描述。
结合图1和图2,本实例中的实线频率为电网故障情况下不考虑机组调速器作用的系统频率响应过程,而虚线频率为实际考虑调速器作用时的系统频率近似响应过程(近似初始频率下降阶段)。由于调速器的作用,系统的频率下降特性得到明显的改善,系统频率变化趋势相对于无调速器情况时发生了偏离,也即电网稳态最大频率偏移量发生了变化。
利用本发明在线监测提取电网整体一次调频动作响应时间的方法具体步骤为:
1)对PMU采集的电网频率数据进行实时扫描,选定故障发生时刻t0和故障过程中频率跌落至最低点时刻t1,计算形成该时段范围内的电网频率偏差数据序列集合:Δf1,Δf2,......,Δfi。
电网频率偏差数据序列具体计算如下:
Δf1=Δf(t0+Δt)
Δf2=Δf(t0+Δt),Δf(t0+2Δt)
Δf3=Δf(t0+Δt),Δf(t0+2Δt),Δf(t0+3Δt)
…………
Δfi=Δf(t0+Δt),Δf(t0+2Δt),Δf(t0+3Δt),...,Δf(t0+iΔt)
其中,Δf(t0+iΔt)=f(t0)-f(t0+iΔt),i=1,2,...,n,Δt为频率数据采样间隔,n为频率最低点时刻t1相对t0时刻的数据采样间隔数。
2)将步骤1)中计算得到的每个电网频率偏差数据序列Δfi进行标幺化处理后代入计算公式(2),并设定K值扫描范围为[0.0001,0.1],对应频率偏移量有名值范围为[0.005Hz,5Hz],扫描步长取0.0001。根据公式(2)进行计算,对设定扫描范围内的每个K值可计算得到一组对应B值序列。
3)对以上计算得到的各B值序列,利用公式(3)、(4)计算每个B值序列的平均误差率ε。
其中,N为各B值序列所含数据个数。
在这些平均误差率中找到ε最小的一组B值序列,则此B值序列对应的K值即为使得该组Δfi数据序列满足无调速器情况(1)式的最佳K值,也即为在不考虑发电机调速器作用情况下,按该组Δfi变化趋势所对应的最终稳态最大频率偏移量。
4)对步骤1)中计算得到的电网频率偏差数据序列集合(Δf1,Δf2,......,Δfi)中的所有电网频率偏差数据序列,按照步骤2)、3)可以计算得到一组对应的随时间变化的K值序列(K1,K2,......,Ki);
5)监测上述K值序列集合(K1,K2,......,Ki)中K值的变化情况,当出现突变情况时,则判定相应时刻为电网整体一次调频的动作时刻。如图2所示。可以看出在电网频率响应初始阶段,系统调速器尚未动作,序列中K值保持稳定,而当系统调速器动作产生效果后K值将发生明显变化,因此,通过检测K值的突变情况可以实现电网整体一次调频动作时刻tpfr的确定。
采用本发明方法,可实现利用在线采集的PMU毫秒级动态频率数据,监测分析电网故障情况下的电网整体一次调频响应时间。弥补目前缺乏在电网功率缺额故障情况下检测与评估电网整体一次调频响应性能的技术手段的不足。且方法可在线运行、计算方便、无特殊要求限制,可为评价电网整体一次调频响应速度提供较为准确的参考。
以上所述实施范例仅表达了本发明技术的一种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明技术使用范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术构思及原理的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明技术的保护范围。因此,本发明技术的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (3)
1.一种电网整体一次调频响应时间的检测方法,其特征是,包括以下步骤:
步骤一,利用PMU对电网频率数据f(t)进行实时采集,对采集到的电网实时频率数据进行扫描,选定故障发生时刻t0和故障过程中频率跌落至最低点时刻t1,计算t0到t1时段范围内的电网频率偏差数据序列集合(Δf1,Δf2,......,Δfi);
其中,第i个电网频率偏差数据序列Δfi=Δf(t0+Δt),...,Δf(t0+iΔt),Δf(t0+iΔt)=f(t0)-f(t0+iΔt),i=1,2,...,n,Δt为频率数据采样间隔,n为频率跌落至最低点时刻t1相对t0时刻的数据采样间隔数;
步骤二,基于不考虑发电机调速器作用的电网故障情况下系统频率响应偏差公式(1):
定义参数B=1/Tf,K=ΔP/KL,并代入公式(1),得到公式(2):
上式中,Δf(t)为电网频率偏差数据标幺值;ΔP为系统初始有功功率缺额;KL为负荷频率调节效应系数;Tf为频率下降时间常数;K值反映电网稳态最大频率偏移量;
步骤三,设定K值扫描范围,利用公式(2)对电网频率偏差数据序列Δfi中的每一个元素依次进行指定K值范围的扫描计算,得到指定范围内各设定K值对应的B值序列;计算各B值序列的平均误差率,然后在这些B值序列中寻找平均误差率最小的一组B值序列,则此B值序列对应的K值即为使得该组Δfi数据序列满足(1)式的最佳K值,也即为在不考虑发电机调速器作用情况下,按该组Δfi变化趋势所对应的最终稳态最大频率偏移量;
步骤四,对电网频率偏差数据序列集合(Δf1,Δf2,......,Δfi)中的各电网频率偏差数据序列,分别按照步骤三进行计算,进而得到一组随时间推移的K值序列集合(K1,K2,......,Ki);
步骤五,监测上述K值序列集合(K1,K2,......,Ki)中K值的变化情况,当出现突变情况时,则判定相应时刻为电网整体一次调频的动作时刻。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征是,步骤三中,所述利用公式(2)对电网频率偏差数据序列Δfi中的每一个元素依次进行指定K值范围的扫描计算,包括:
3.1)将步骤一计算得到的每个电网频率偏差数据序列Δfi进行标幺化处理,然后代入计算公式(2);
3.2)设定K值扫描范围为[0.0001,0.1],扫描步长取0.0001;依次取扫描范围中的各K值,根据公式(2)对Δfi中的各个数据元素进行扫描计算,则对于扫描范围内的每个K值分别可计算得到一组对应B值序列;
3.3)对步骤3.2)中计算得到的各B值序列,利用公式(3)和公式(4)计算得到每个B值序列的平均误差率ε:
其中,N为各B值序列所含数据个数。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征是,步骤3.1)中,对每个电网频率偏差数据序列Δfi进行标幺化处理为,将电网频率偏差数据序列中的各电网频率偏差数据除以标准频率50HZ,得到Δfi的标幺值。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610621830.5A CN106130017B (zh) | 2016-08-01 | 2016-08-01 | 一种电网整体一次调频响应时间的检测方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610621830.5A CN106130017B (zh) | 2016-08-01 | 2016-08-01 | 一种电网整体一次调频响应时间的检测方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106130017A CN106130017A (zh) | 2016-11-16 |
CN106130017B true CN106130017B (zh) | 2018-07-06 |
Family
ID=57255567
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201610621830.5A Active CN106130017B (zh) | 2016-08-01 | 2016-08-01 | 一种电网整体一次调频响应时间的检测方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN106130017B (zh) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109839603B (zh) * | 2017-11-27 | 2021-07-16 | 中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所 | 一种地面电源数字化监控方法 |
CN109245090B (zh) * | 2018-09-06 | 2021-04-20 | 大连理工大学 | 一种大功率缺失下频率最低点预测的解析模型的建模方法 |
CN109459693A (zh) * | 2018-11-14 | 2019-03-12 | 广东电网有限责任公司 | 一种基于波形回放的一次调频性能测试方法及装置 |
CN115577220B (zh) * | 2022-11-11 | 2023-05-16 | 科大智能电气技术有限公司 | 快速判断配电网线路监测设备采样突变的方法及存储介质 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103543403A (zh) * | 2013-09-02 | 2014-01-29 | 国家电网公司 | 电力系统机组一次调频能力检测方法 |
CN103913631A (zh) * | 2014-04-30 | 2014-07-09 | 乐山一拉得电网自动化有限公司 | 用于数显表的电网频率测量方法和测量系统 |
CN104538951A (zh) * | 2014-12-03 | 2015-04-22 | 国家电网公司 | 火力发电机组ctf运行方式下一次调频控制方法及系统 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2719076B1 (en) * | 2011-06-10 | 2021-08-11 | Technion R&D Foundation | Receiver, transmitter and a method for digital multiple sub-band processing |
-
2016
- 2016-08-01 CN CN201610621830.5A patent/CN106130017B/zh active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103543403A (zh) * | 2013-09-02 | 2014-01-29 | 国家电网公司 | 电力系统机组一次调频能力检测方法 |
CN103913631A (zh) * | 2014-04-30 | 2014-07-09 | 乐山一拉得电网自动化有限公司 | 用于数显表的电网频率测量方法和测量系统 |
CN104538951A (zh) * | 2014-12-03 | 2015-04-22 | 国家电网公司 | 火力发电机组ctf运行方式下一次调频控制方法及系统 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
基于频率动态特性的电力系统频率失稳概率评估;赵渊 等;《电工技术学报》;20120531;第27卷(第5期);第212-220页 * |
电力系统动态频率分析与应用研究综述;张恒旭 等;《电工技术学报》;20101130;第25卷(第11期);第169-176页 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN106130017A (zh) | 2016-11-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106130017B (zh) | 一种电网整体一次调频响应时间的检测方法 | |
Panda et al. | Online estimation of system inertia in a power network utilizing synchrophasor measurements | |
Soua et al. | Determination of the combined vibrational and acoustic emission signature of a wind turbine gearbox and generator shaft in service as a pre-requisite for effective condition monitoring | |
Zuo et al. | Impact of synchrophasor estimation algorithms in ROCOF-based under-frequency load-shedding | |
EP2327149B1 (en) | System and method for monitoring power damping compliance of a power generation unit | |
CN102323494B (zh) | 一种多谐波源辨识方法 | |
JP4069209B2 (ja) | 電力系統の系統安定度制御方法及びシステム | |
CN105318959B (zh) | 用于监测蒸汽涡轮的轴线的次同步扭转振荡的方法和系统 | |
Liu et al. | Wide-area phase-angle measurements for islanding detection—An adaptive nonlinear approach | |
CN105445582A (zh) | 一种互联电网一次调频响应性能评估方法 | |
Bastos et al. | Synchrowaveform measurement units and applications | |
JP6205329B2 (ja) | 系統安定度監視装置および系統安定度監視システム | |
CN107947172A (zh) | 一种基于广域信息的电力系统惯性水平评估方法 | |
CN109284933A (zh) | 一种基于数理统计的电子式互感器状态评估系统及方法 | |
CN105449724B (zh) | 一种发电机功率变送装置及变送方法 | |
Konakalla et al. | Feature based grid event classification from synchrophasor data | |
Chiodo et al. | On-line Bayes estimation of rotational inertia for power systems with high penetration of renewables. part i: Theoretical methodology | |
JP6244247B2 (ja) | 系統安定度監視装置及び方法 | |
JP2010226904A (ja) | 電力潮流データ処理装置 | |
US20140225592A1 (en) | Method and device for detecting isolated operation of power generation installations | |
JP4999947B2 (ja) | 太陽光発電出力推定方法及び太陽光発電出力推定装置 | |
KR20170080383A (ko) | 전력 주파수 조정을 위한 에너지 저장 시스템 및 전력 주파수 조정 방법 | |
Junput et al. | Optimal technique for total harmonic distortion detection and estimation for smart meter | |
Follum et al. | A new spectral estimator for identifying dominant modes and detecting events in power systems | |
CN108702000A (zh) | 电力系统的改进及相关改进 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |