CN106300389B - 一种发电机组一次调频性能的综合评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种发电机组一次调频性能的综合评价方法，包括以下步骤：确定评价发电机组一次调频性能指标，规范化处理发电机组一次调频性能指标，用主客观权重结合法确定发电机组一次调频性能指标的权重，基于物元可拓法评价发电机组一次调频性能的等级。本发明引入动态的一次调频性能指标，且结合了主观权重和客观权重的优点求取一次调频性能指标的权重，基于物元可拓法对发电机组一次调频性能进行综合评价，评价结果客观、合理、全面，为电力系统调度部门的考核工作奠定基础。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统技术领域，具体涉及一种发电机组一次调频性能的综合评价方法。
背景技术
当电网频率偏离额定频率时，各机组利用蓄热快速响应电网频率变化，按照各自的静特性相应地出力的功能称为机组的一次调频功能。它是防止电网频率大幅波动、维护电网频率稳定的重要手段。随着电网跨区域互联、直流输电容量的不断增加，电网调度运行更加关注机组一次调频性能。
目前，发电机组的一次调频性能参数主要都是通过离线试验得到的，在离线实验中一些参数并不能真实的获得，例如调差系数和调节死区等参数，造成实际运行的发电机组一次调频性能参数与离线试验得到的参数数据不相符；由于发电机组运行时存在参数漂移，导致离线实验不能真实反映运行中的发电机组一次调频性能参数。现有的反映一次调频性能的指标有调节死区、调差系数、滞后时间、稳定时间、正确动作率和投运率等静态性能指标缺乏反映调速系统动态性能的指标，不能够从静态性能与动态性能两方面全面反映一次调频性能。目前缺乏一套综合评价方法对发电机组调速系统性能进行综合评价，因此，电力系统调度部门迫切需要一种能全面反映发电机组一次调频性能的综合评价方法。
发明内容
针对以上缺陷本发明提供一种发电机组一次调频性能的综合评价方法旨在解决现有技术中由于缺乏反映系统动态性能的指标和全面综合的评价方法而导致现有的一次调频性能评价体系不能全面和客观的被评价。
为实现上述目的，本发明提供的一种发电机组一次调频性能的综合评价方法包括以下步骤：
(1)确定评价发电机组一次调频性能指标；
(2)规范化处理发电机组一次调频性能指标；
(3)用主客观权重结合法确定发电机组一次调频性能指标的权重；
(4)基于物元可拓法评价发电机组一次调频性能的等级。
进一步地，步骤(1)中评价发电机组的一次调频性能指标包括：调节死区、调差系数、贡献率、滞后时间、超调量、振荡次数、稳定时间、正确动作率以及投运率，通过增加超调量和振荡次数完善发电机组一次调频的动态性能指标，，对发电机组一次调频性能评价更加全面。
进一步地，所述调节死区通过公式计算，
所述调差系数通过公式计算，
所述贡献率通过公式计算，Hc为实际贡献电量，Hg为理论贡献电量，所述实际贡献电量的计算公式为所述理论贡献电量的计算公式为
所述滞后时间通过公式tlag＝t0-t2计算，
所述超调量通过公式计算，
所述振荡次数是指从有功功率朝频率恢复方向变化到有功功率稳定的过程中，有功功率围绕有功功率稳定值上下波动的次数，
所述稳定时间通过公式tstable＝t3-t0计算，
所述正确动作率通过公式计算，
所述投运率通过公式计算，
式中，f1为发电机组一次调频频率开始发生变化点前1s的频率平均值，f2为一次调频频率稳定点后1s的频率平均值，fk为发电机组第k次启动一次调频时频率，fref为频率的标准值，f为一次调频动作频率，
N1为发电机组一次调频正确动作的次数，N2为在考核的时段内发电机组一次调频动作的次数，N为统计时段内启动一次调频的次数，
Tl1为一次调频投运时间，TL为考核的时间，T是广域测量系统数据采样间隔，t0为一次调频有功功率朝频率恢复方向变化的时刻，t1为一次调频动作结束后的时刻，t2表示频率超过死区后发出一次调频动作信号的时刻，t3表示频率稳定的时刻，t∈[t0，t1]，
P1为一次调频有功功率开始发生变化点前1s的发电机组有功功率平均值，P2为一次调频有功功率稳定点后1s的发电机组有功功率平均值，PN为发电机组的额定有功功率，P0为t0时刻机组的有功出力，Pt为t时刻机组的有功出力，Pmax为调节过程中发电机组有功功率的最大值，Pmin为调节过程中发电机组的有功功率的最小值，P∞为调节过程结束后发电机组的有功功率的稳态值，
U表示机组的状态，U＝0表示机组的AGC或计划指令不调整负荷，U＝1表示机组正受AGC或计划指令作用进行减负荷调整，U＝-1表示机组正受AGC或计划指令作用进行增负荷调整，R为机组的平均爬坡速率，
Δf(t)是t时刻的频率与调频阈值的偏差，所述调频阈值Tf计算公式为
为调节死区，δ为调差系数，Hr为贡献率，tlag为滞后时间，α为超调量，tstable为稳定时间，I为正确动作率，Tt为投运率。
利用广域测量系统提供的实时监测功率和频率数据，通过上述公式将各指标量化，便于对发电机组一次调频性能进行定量分析，确定发电机组一次调频性能等级。
进一步地，步骤(2)中规范化处理发电机组一次调频性能的指标的方法为：
当j＝IV、V、VI或VII时按公式规范化处理；
当j＝III、VIII、或IX时按公式规范化处理；
当j＝I时按公式规范化处理；
当j＝II时按公式规范化处理；
式中，x′ij为规范化处理之前的发电机组i的第j项一次调频性能指标，xij为规范化处理之后的发电机组i的第j项一次调频性能指标，min x′ij为发电机组i的第j项一次调频性能指标的下界，mid x′ij为发电机组i的第j项一次调频性能指标的拐点，max x′ij为发电机组i的第j项一次调频性能指标的上界；[best1x′ij，best2x′ij|为发电机组i的第j项一次调频性能指标的最佳取值区间，bestx′ij为发电机组i的第j项一次调频性能指标的最佳取值点，i表示发电机组的编号，i＝1，2，...，n，j＝I，II，III，IV，V，VI，VII，VIII，IX，其中I为调节死区，II为调差系数，III为贡献率，IV为滞后时间，V为超调量，VI为振荡次数，VII为稳定时间，VIII为正确动作率，IX为投运率。
上述指标中，滞后时间、超调量、振荡次数以及稳定时间为极小型指标，即指标属性值越小越好，调差系数、正确动作率以及投运率为极大型指标，即指标属性值越大越好，调节死区为居中型指标，即指标属性值居中为优选，调差系数为区间型指标，即指标属性值在某个区间内为最优，通过将极大型指标、极小型指标、居中型指标和区间型指标规范化处理作，并将指标间的量纲、数量级、评价标准等方面存在的差异通过一定的规则消除掉，规范化后的指标取值范围在[0，1]内，且取值越大越好，便于利用物元可拓法进行发电机一次调频性能评价；同时可以标准化多组发电机组的一次调频性能指标。
进一步地，所述步骤(3)中采用主客观权重结合法确定发电机组一次调频性能指标的权重的步骤为：
(31)采用层次分析法求发电机组i一次调频性能指标的主观权重；
(32)采用熵权法求发电机组i一次调频性能指标的客观权重；
(33)根据公式ωij＝aω′ij+(1-a)ω″ij求发电机组i第j项一次调频性能指标的权重；
式中，ω′ij为发电机组i的第j项一次调频性能指标的主观权重值，ω″ij为发电机组i第j项一次调频性能指标的客观权重，i表示发电机组的编号，i＝1，2，...，n，j＝I，II，III，IV，V，VI，VII，VIII，IX，s＝I，II，III，IV，V，VI，VII，VIII，IX，I为调节死区，II为调差系数，III为贡献率，IV为滞后时间，V为超调量，VI为振荡次数，VII为稳定时间，VIII为正确动作率，IX为投运率。
主观层次分析法采用专家的知识与经验获得一次调频性能指标的主观权重，客观层次分析法采用指标数据的信息获得一次调频性能指标的客观权重，将主观权重求取方法的优势与客观权重求取方法的优势结合起来，使所得权重更加科学合理；同时可以求得多组发电机组的一次调频性能指标的权重。
进一步地，所述步骤(31)中采用层次分析法求发电机组一次调频性能指标的主观权重的步骤为：
(311)任意选择发电机组i中的两个一次调频性能指标，比较两两之间的重要程度，并用数值表示发电机组i一次调频性能指标重要程度，得到Vij，
(312)构建发电机组i的判断矩阵，所述矩阵中第j行第s列的元素ais通过公式计算，
(313)求发电机组i的判断矩阵的最大特征值对应的特征向量，并将最大特征值对应的特征向量进行归一化，得到向量ω′i＝[ω′i1，...，ω′ij，...，ω′i9]T，
式中，Vij为发电机组i第j项一次调频性能指标的重要程度值，Vis为发电机组i第s项一次调频性能指标的重要程度值，ω′ij为发电机组i的第j项一次调频性能指标的主观权重值，i表示发电机组的编号，i＝1，2，...，n，j＝I，II，III，IV，V，VI，VII，VII，IX，s＝I，II，III，IV，V，VI，VII，VIII，IX，I为调节死区，II为调差系数，III为贡献率，IV为滞后时间，V为超调量，VI为振荡次数，VII为稳定时间，VIII为正确动作率，IX为投运率。
进一步地，所述(32)采用熵权法求发电机组一次调频性能指标的客观权重的步骤为：
(321)构建评价矩阵，评价矩阵中的第i行第j列的元素xij为规范化处理后的发电机组i的第j项一次调频性能指标值，并将评价矩阵标准化，标准化的评价矩阵为X″＝[x″ij]n×9，
(322)根据公式计算发电机组i的第j项一次调频性能指标的熵值，
(323)根据公式计算发电机组i的第j项一次调频性能指标的客观权重，
式中，规定当pij＝0时，pij ln pij＝0，ω″ij为发电机组i第j项一次调频性能指标的客观权重，i表示发电机组的编号，i＝1，2，...，n，j＝I，II，III，IV，V，VI，VII，VIII，IX，s＝I，II，III，IV，V，VI，VII，VIII，IX，I为调节死区，II为调差系数，III为贡献率，IV为滞后时间，V为超调量，VI为振荡次数，VII为稳定时间，VIII为正确动作率，IX为投运率。
进一步地，步骤(4)中基于物元可拓法评定发电机组一次调频性能等级的步骤如下：
(41)确定发电机组一次调频性能指标的等级范围；
(42)建立发电机组一次调频性能指标的经典域和节域；
(43)计算发电机组一次调频性能与每一等级的贴近度；
(44)评定发电机组一次调频性能等级；
所述步骤(41)中确定发电机组一次调频性能指标的等级范围为：若规范化处理后的发电机组i第j项一次调频性能指标在[0.75，1]，则表示发电机组i第j项一次调频性能指标位于第一等级，为优秀，
若规范化处理后的发电机组i第j项一次调频性能指标在[0.5，0.75]，则表示发电机组i第j项一次调频性能指标位于第二等级，为良好，
若规范化处理后的发电机组i第j项一次调频性能指标在[0.25，0.5]，则表示发电机组i第j项一次调频性能指标位于第三等级，为合格，
若规范化处理后的发电机组i第j项一次调频性能指标在[0，0.25]，则表示发电机组i第j项一次调频性能指标位于第四等级，为不合格；
所述步骤(42)中根据公式确定发电机组i一次调频性能指标的经典域，根据公式确定发电机组i一次调频性能指标的节域；
式中，Riq发电机组i一次调频性能指标的经典域，Rip发电机组i一次调频性能指标的节域，Niq表示发电机组i一次调频性能位于第q等级，cijq为位于第q等级的发电机组i的第j项一次调频性能指标，aijq为位于第q等级的发电机组i的第j项一次调频性能指标值的下边界，bijq为位于第q等级的发电机组i的第j项一次调频性能指标值的上边界，
Nip为发电机组i一次调频性能的评价等级的全体p，cijp为发电机组i评价等级的全体p的第j项一次调频性能指标，aijp是发电机组i评价等级的全体p的对应于cijp的下边界，bijp是发电机组i评价等级的全体p的对应于cijp的上边界，i表示发电机组的编号，i＝1，2，...，n，q＝1，2，3，4，j＝I，II，III，IV，V，VI，VII，VIII，IX，I为调节死区，II为调差系数，III为贡献率，IV为滞后时间，V为超调量，VI为振荡次数，VII为稳定时间，VIII为正确动作率，IX为投运率。
采用物元可拓法，不仅可以评价发电机组一次调频性能所位于的等级，并能判断与相邻等级偏离的趋势，能够更加全面合理的评价发电机组一次调频性能。同时可以求得多组发电机组的一次调频性能的等级。
进一步地，所述步骤(43)中计算发电机组一次调频性能与每一等级的贴近度步骤为：
(431)根据公式确定待评发电机组i物元，
(432)根据公式计算发电机组i一次调频性能和第q等级的贴近度；
式中，Ri0为待发电机组i物元，Pi0表示实测的发电机组i一次调频性能，cij表示实测的发电机组i第j项一次调频性能指标，vij是发电机组i第j项一次调频性能指标的实测数据，
Niq(Pi0)是发电机组i一次调频性能和第q等级的贴近度，ωij为步骤(3)中计算出发电机组i第j项一次调频性能指标的权重，Diq(vij)是发电机组i一次调频性能指标实测值和经典域的距离，利用公式计算，aijq为位于第q等级的发电机组i的第j项一次调频性能指标值的下边界，bijq为位于第q等级的发电机组i的第j项一次调频性能指标值的上边界，i表示发电机组的编号，i＝1，2，...，n，q＝1，2，3，4，j＝I，II，III，IV，V，VI，VII，VIII，IX，I为调节死区，II为调差系数，III为贡献率，IV为滞后时间，V为超调量，VI为振荡次数，VII为稳定时间，VIII为正确动作率，IX为投运率。
进一步地，所述步骤(44)中评定发电机组i一次调频性能等级的步骤为，
(441)根据公式Niq′(Pi0)＝max{Niq(Pi0)}，确定发电机组i一次调频性能位于q′等级，
(442)根据公式确定发电机组i一次调频性能等级偏离相邻等级的程度，
式中，Niq′(Pi0)是最大的贴近度，Niq(Pi0)为发电机组i一次调频性能和第q等级的贴近度，q′为最大的贴近度值对应的等级，q*为电机组一次调频性能等级偏离相邻等级的程度，利用公式计算i表示发电机组的编号，i＝1，2，...，n，q＝1，2，3，4。
通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，本发明存在以下有益效果：
1、增加的超调量和振荡次数指标能够更加完善的反映调节系统的动态性能，，使技术方案中的指标体系更加全面；
2、基于物元可拓法对发电机组一次调频性能指标进行综合评价，物元可拓法可以评价一次调频性能的等级，还可以判断等级偏离相邻等级的趋势；另外，物元可拓法具有运算工作量小、方法简便、推理过程严密的特点；评价结果客观合理，能反映发电机组一次调频的实际性能。
3、既采用专家的经验与知识，又利用指标数据的信息，将主观权重求取方法与客观权重求取方法的优势结合起来，所得权重更加科学合理；从各个角度确定评价发电机组一次调频性能，评价更全面、精细；充分利用广域测量系统提供的实时监测数据，避免离线实现数据与真实数据不相符的情况。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本实施例中发电机组一次调频性能的综合评价方法包括下列步骤：
(1)确定评价发电机组一次调频性能指标，一次调频性能指标包括调节死区、调差系数、贡献率、滞后时间、超调量、振荡次数、稳定时间、正确动作率以及投运率。
调节死区含义为当频率与频率的标准值之差的绝对值超过发电机组设置的调节死区后，发电机组一次调频开始动作，在统计时段内，发电机组多次启动一次调频，统计发电机组启动一次调频时的频率，并计算启动一次调频时的频率与频率的标准值之间差值的平均值作为调节死区，计算公式为：
式中，fk为发电机组第k次启动一次调频时频率，fref为频率的标准值，标准值通常为50Hz，N为统计时段内启动一次调频的次数，为调差系数。
调差系数是指一次调频过程中单位频率变化引起的有功功率变化，计算公式为：
式中，f1为发电机组一次调频频率开始发生变化点前1s的频率平均值，P1为一次调频有功功率开始发生变化点前1s的发电机组有功功率平均值，f2为一次调频频率稳定点后1s的频率平均值，P2为一次调频有功功率稳定点后1s的发电机组有功功率平均值，PN为发电机组的额定有功功率，δ为调差系数。
所述贡献率是指发电机组实际贡献电量与理论贡献电量的比值，反映在整个调节过程中发电机组一次调频的能量贡献，计算公式为：
式中，Hc为实际贡献电量，Hg为理论贡献电量，Hr为贡献率。
实际贡献电量的计算公式为：
t0为一次调频有功功率朝频率恢复方向变化的时刻，t1为一次调频动作结束后的时刻，P0为t0时刻机组的有功出力，Pt为t时刻机组的有功出力，U表示机组的状态，U＝0表示机组的AGC或计划指令不调整负荷，U＝1表示机组的AGC或计划指令作用进行减负荷调整，U＝-1表示机组正受AGC或计划指令作用进行增负荷调整，R为机组的平均爬坡速率，f为一次调频动作频率，t∈[t0，t1]。
理论贡献电量的计算公式：
Δf(t)是t时刻的频率与调频阈值的偏差，调频阈值Tf计算公式为f为一次调频动作时的频率，δ是调差系数，PN是发电机组的额定有功功率，T是WAMS系统中数据采样间隔，t0为一次调频有功功率朝频率恢复方向变化的时刻，t1为一次调频动作结束后的时刻，t∈[t0，t1]。
滞后时间为从发电机组发出一次调频动作信号到有功功率朝着频率恢复方向变化所经过的时间，计算公式为：
tlag＝t0-t2
式中，t0表示有功功率开始向频率恢复方向变化的时刻，t2表示频率超过死区后发出一次调频动作信号的时刻，tlag为滞后时间。
所述超调量是指发电机组调节系统调节的动态过程中，有功功率超过稳态值的最大偏差与有功功率稳态值之比，计算公式为：
式中，Pmax为调节过程中发电机组有功功率的最大值，Pmin为调节过程中发电机组的有功功率的最小值，P∞为调节过程结束后发电机组的有功功率的稳态值，f为一次调频动作频率。
振荡次数是指所述振荡次数是指从有功功率朝频率恢复方向变化到有功功率稳定的过程中，有功功率围绕有功功率稳定值上下波动的次数。
稳定时间是指发电机组有功功率开始向频率恢复方向变化到频率稳定所经过的时间，计算公式为：
tstable＝t3-t0
式中，t0表示有功功率朝频率恢复方向变化的时刻，t3表示频率稳定的时刻，tstable为稳定时间。
在一次调频动作过程中实际贡献电量为正，则表示一次调频正确动作。正确动作率是指在考核时间内发电机组一次调频正确动作的次数与发电机组启动一次调频动作的次数之比，计算公式为：
式中，N1为发电机组一次调频正确动作的次数，N2为在考核的时段内发电机组一次调频动作的次数，I为正确动作率。
投运率是指发电机组一次调频在考核的时间范围内机组一次调频投运时间所占的比值，计算公式为：
式中Tl1为一次调频投运时间，TL为考核的时间。
本实施例中，计算发电机组一次调频性能指标时需要的频率、功率数据来自于广域测量系统，而广域测量系统的数据是来自于全球定位系统同步对时技术的同步相量测量装置，在全局统一时钟协调下，对各测点功率和频率进行同步测量，并以25帧/s～100帧/s的速率实时采样并上送至广域测量系统主站。
(2)规范化处理发电机组一次调频性能指标，指标规范化处理的目的是将极大型指标、极小型指标、居中型指标和区间型指标作一致化处理，并将指标间的在量纲、数量级以及评价标准存在的差异通过一定的规则消除掉，防止对发电机组一次调频性能综合评价造成影响，规范化后的所有指标的值在均在[0，1]的范围内，并且在该区间内规范化后的指标属性值越大表示对应指标性能越好。
极小型指标是指属性值越小越好的指标，滞后时间、超调量、振荡次数和稳定时间属于极小型指标；极大型指标是指属性值越大越好的指标，贡献率、正确动作率和投运率属于极大型指标；居中型指标是指属性值既不是越大越好，也不是越小越好，而是在某个适中的值最好的指标，调节死区属于居中型指标；区间型指标是指属性值落在某个区间内最好的指标，调差系数属于区间型指标。
对多组发电机组一次调频性能指标进行规范化处理，且不同类型的指标规范化处理采用不同的折线型公式，折线型公式如下：
当j＝IV、V、VI或VII按公式规范化处理；
当j＝III、VIII、或IX时按公式规范化处理；
当j＝I时按公式规范化处理；
当j＝II时按公式规范化处理。
其中，x′ij为规范化处理之前的发电机组i的第j项一次调频性能指标，xij为规范化处理之后的发电机组i的第j项一次调频性能指标，min x′ij为发电机组i的第j项一次调频性能指标的下界，mid x′ij为发电机组i的第j项一次调频性能指标的拐点，max x′ij为发电机组i的第j项一次调频性能指标的上界，[best1x′ij，best2x′ij]为发电机组i的第j项一次调频性能指标的最佳取值区间，bestx′ij为发电机组i的第j项一次调频性能指标的最佳取值点；i＝1，2，...，n，j＝I，II，III，IV，V，VI，VII，VIII，IX，I为调节死区，II为调差系数，III为贡献率，IV为滞后时间，V为超调量，VI为振荡次数，VII为稳定时间，VIII为正确动作率，IX为投运率。
折线型规范化处理公式中，各项一次调频性能指标的上界、下界、拐点、最佳取值和最佳取值区间称为一次调频性能指标的规范化处理评判标准，需根据国家标准规定以及不同机组一次调频性能指标分布范围确定，本实施例中一次调频性能指标的规范化处理评判标准如表1所示。
表1一次调频性能指标的规范化处理评判标准
(3)采用主客观权重结合的方法确定一次调频性能指标的权重，步骤为：
(31)采用层次分析法求取一次调频性能指标的主观权重，步骤为：
(311)任意选择发电机组i中的两项一次调频性能指标，比较两两之间的重要程度，并用数值表示发电机组i第j项一次调频性能指标重要程度，得到Vij，Vij为发电机组i第j项一次调频性能指标的重要程度值，本发明中发电机组i一次调频性能指标的重要程度值的标度表如表2所示。
表2本发明中发电机组i一次调频性能指标的重要程度值的标度表
| 重要程度值 | 含义 |
| 1 | 同样重要：两个指标对一次调频性能具有同样的重要性 |
| 3 | 稍微重要：两个指标相比较，一个指标比另一个指标稍微重要 |
| 5 | 明显重要：两个指标相比较，一个指标比另一个指标明显重要 |
| 7 | 非常重要：两个指标相比较，一个指标比另一个指标非常重要 |
| 9 | 强烈重要：两个指标相比较，一个指标比另一个指标强烈重要 |
| 2，4，6，8 | 表示需要在上述两个标准之间折中时的定量标度 |
本发明中一次调频性能指标的重要程度排序依据一次调频性能指标对电网频率稳定的影响程度决定，由于调节死区只反映各台发电机组调节的灵敏性，相比与其他的一次调频性能指标，调节死区对电网的频率稳定影响没有那么显著，因此重要程度最低；超调量和振荡次数反映调节系统的相对稳定性，其值影响电网的频率稳定，因此重要程度高于调节死区且两指标重要程度相同；滞后时间和稳定时间反映调速系统面对大扰动时的反映速度和调整速度，其取值严重影响调速系统频率的稳定，因此其重要程度为非常重要且两指标重要程度相同；正确动作率和投运率反映调速系统的长期调节特性，其指标影响电网频率的长期稳定，因此为十分重要且两指标重要程度相同，调差系数和贡献率直接反映发电机组调速系统对电网频率和频率稳定所作的贡献，因此为强烈重要，且两指标重要程度相同。综上所述，本实施例中发电机组i一次调频性能指标的重要程度值如表3所示。
表3本实施例发电机组i一次调频性能指标的重要程度值
(312)构建发电机组i的判断矩阵，所述矩阵中第j行第s列的元素ajs通过公式计算，Vij为发电机组i第j项一次调频性能指标的重要程度值，Vis为为发电机组i第s项一次调频性能指标的重要程度值。
(313)求出发电机组i的判断矩阵的最大特征值对应的特征向量，并将最大特征值对应的特征向量进行归一化，得到向量ω′i＝[ω′i1，...，ω′ij，...，ω′i9]T，ω′ij为发电机组i的第j项一次调频性能指标的主观权重值。
(32)使用熵权法求发电机组一次调频性能指标的客观权重，包括以下步骤：
(321)构建评价矩阵，评价矩阵中的第i行第j列的元素为xij为规范化处理后的发电机组i的第j项一次调频性能指标值，并将评价矩阵标准化，标准化的评价矩阵为X″＝[x″ij]n×9。
(322)根据公式计算发电机组i的第j项一次调频性能指标的熵值，式中，规定当pij＝0时，pijln pij＝0。
(323)根据公式计算发电机组i的第j项一次调频性能指标的熵权。
(33)根据公式ωij＝aω′ij+(1-a)ω″ij求发电机组i的第j项一次调频性能指标的权重，ω′ij表示发电机组i的第j项一次调频性能指标的主观权重，ω″ij表示发电机组i的第j项一次调频性能指标的客观权重。
步骤(3)中，i为发电机组的编号，i＝1，2，...，n，j＝I，II，III，IV，V，VI，VII，VIII，IX，s＝I，II，III，IV，V，VI，VII，VIII，IX，I为调节死区，II为调差系数，III为贡献率，IV为滞后时间，V为超调量，VI为振荡次数，VII为稳定时间，VIII为正确动作率，IX为投运率。
本实施例中，让主观权重对一次调频性能评价影响与客观权对一次调频性能评价重影响相同，使a＝0.5。
通过求取多组发电机组的一次调频性能指标的主观权重和客观权重，再将主观权重与客观权重结合，实现结合了专家知识和指标数值，使所求权重更加合理。
(4)基于物元可拓法评定发电机组一次调频性能等级，步骤如下：
(41)确定发电机组一次调频性能指标的等级范围，若规范化处理后的发电机组i第j项一次调频性能指标在[0.75，1]，则表示发电机组i第j项一次调频性能指标位于第一等级，为优秀；
若规范化处理后的发电机组i第j项一次调频性能指标在[0.5，0.75]，则表示发电机组i第j项一次调频性能指标位于第二等级，为良好；
若规范化处理后的发电机组i第j项一次调频性能指标在[0.25，0.5]，则表示发电机组i第j项一次调频性能指标位于第三等级，为合格；
若规范化处理后的发电机组i第j项一次调频性能指标在[0，0.25]，则表示发电机组i第j项一次调频性能指标位于第四等级，为不合格；
(42)建立发电机组一次调频性能指标的经典域和节域，根据公式确定发电机组i一次调频性能指标的经典域；根据公式确定发电机组i一次调频性能指标的节域；
式中，Riq发电机组i一次调频性能指标的经典域，Rip发电机组i一次调频性能指标的节域，Niq表示发电机组i一次调频性能位于第q评价等级，cijq为位于评价等级q的发电机组i的第j项一次调频性能指标，aijq为位于评价等级q的发电机组i的第j项一次调频性能指标值的下边界，bijq为位于评价等级q的发电机组i的第j项一次调频性能指标值的上边界；Nip为发电机组i一次调频性能的评价等级的全体p，cijp为发电机组i评价等级的全体p的第j项一次调频性能指标；aijp是发电机组i评价等级的全体p的对应于cijp的取值下限，bijp是发电机组i评价等级的全体p的对应于cijp的取值上限。
(43)计算发电机组一次调频性能与每一等级的贴近度，其步骤为：
(431)根据公式确定待评价发电机组i物元，式中，Ri0为发电机组i物元，Pi0表示实测的发电机组i一次调频性能，cij表示实测的发电机组i一次调频性能指标，vij分别是发电机组i一次调频性能Pi0关于发电机组i一次调频性能指标cij的实测数据。
(432)根据公式计算发电机组i一次调频性能和第q等级的贴近度，式中，Niq(Pi0)为发电机组i一次调频性能和第q等级的贴近度，ωij为步骤(3)中所述发电机组i一次调频性能指标的权重，Diq(vij)是发电机组i一次调频性能指标实测值和经典域的距离，通过公式计算。
(44)评定发电机组一次调频性能等级，其方法为：
(441)根据Niq′(Pi0)＝max{Niq(Pi0)}，确定发电机组一次调频性能位于q′等级，式中，Niq′(Pi0)是最大的贴近度，q′为最大贴近度值所对应的等级。
(442)根据公式确定发电机组一次调频性能等级偏离相邻等级的程度，式中，q*为电机组一次调频性能等级变量的特征值，通过q*可以判断发电机组一次调频性能偏向相邻等级的程度。
步骤(4)中，i为发电机组编号，i＝1，2，...，n，q＝1，2，3，4，j＝I，II，III，IV，V，VI，VII，VIII，IX，I为调节死区，II为调差系数，III为贡献率，IV为滞后时间，V为超调量，VI为振荡次数，VII为稳定时间，VIII为正确动作率，IX为投运率。
本发明中对多组发电机组采用物元可拓法评价多组发电机组一次调频性能，不仅可以评价一次调频性能的所处等级，并能判断所处等级偏离相邻等级的趋势，能够更加全面合理的评价发电机组一次调频性能。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种发电机组一次调频性能的综合评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)确定评价发电机组一次调频性能指标；
(2)规范化处理发电机组一次调频性能指标；
(3)用主客观权重结合法确定发电机组一次调频性能指标的权重；
(4)基于物元可拓法评价发电机组一次调频性能的等级；
其中，步骤(4)中基于物元可拓法评定发电机组一次调频性能等级的步骤如下：
(41)确定发电机组一次调频性能指标的等级范围；
(42)建立发电机组一次调频性能指标的经典域和节域；
(43)计算发电机组一次调频性能与每一等级的贴近度；
(44)评定发电机组一次调频性能等级；
所述步骤(41)中确定发电机组一次调频性能指标的等级范围为：若规范化处理后的发电机组i第j项一次调频性能指标在[0.75，1]，则表示发电机组i第j项一次调频性能指标位于第一等级，为优秀，
若规范化处理后的发电机组i第j项一次调频性能指标在[0.5，0.75]，则表示发电机组i第j项一次调频性能指标位于第二等级，为良好，
若规范化处理后的发电机组i第j项一次调频性能指标在[0.25，0.5]，则表示发电机组i第j项一次调频性能指标位于第三等级，为合格，
若规范化处理后的发电机组i第j项一次调频性能指标在[0，0.25]，则表示发电机组i第j项一次调频性能指标位于第四等级，为不合格；
所述步骤(42)中根据公式确定发电机组i一次调频性能指标的经典域，根据公式确定发电机组i一次调频性能指标的节域；
式中，Riq发电机组i一次调频性能指标的经典域，Niq表示发电机组i一次调频性能位于第q等级，cijq为位于第q等级的发电机组i的第j项一次调频性能指标，aijq为位于第q等级的发电机组i的第j项一次调频性能指标值的下边界，bijq为位于第q等级的发电机组i的第j项一次调频性能指标值的上边界，
Rip发电机组i一次调频性能指标的节域，Nip为发电机组i一次调频性能的评价等级的全体p，cijp为发电机组i评价等级的全体p的第j项一次调频性能指标，aijp是发电机组i评价等级的全体p的对应于cijp的下边界，bijp是发电机组i评价等级的全体p的对应于cijp的上边界，i表示发电机组的编号，i＝1，2，…，n，q＝1，2，3，4，j＝Ⅰ,II,Ⅲ,IV,Ⅴ,Ⅵ,Ⅶ,Ⅷ,Ⅸ，Ⅰ为调节死区，II为调差系数，Ⅲ为贡献率，IV为滞后时间，Ⅴ为超调量，Ⅵ为振荡次数，Ⅶ为稳定时间，Ⅷ为正确动作率，Ⅸ为投运率。
2.根据权利要求1中所述的综合评价方法，其特征在于，
所述调节死区通过公式计算，
所述调差系数通过公式计算，
所述贡献率通过公式计算，Hc为实际贡献电量，Hg为理论贡献电量，所述实际贡献电量的计算公式为所述理论贡献电量的计算公式为
所述滞后时间通过公式tlag＝t0-t2计算，
所述超调量通过公式计算，
所述振荡次数是指从有功功率朝频率恢复方向变化到有功功率稳定的过程中，有功功率围绕有功功率稳定值上下波动的次数，
所述稳定时间通过公式tstable＝t3-t0计算，
所述正确动作率通过公式计算，
所述投运率通过公式计算，
式中，f1为发电机组一次调频频率开始发生变化点前1s的频率平均值，f2为一次调频频率稳定点后1s的频率平均值，fk为发电机组第k次启动一次调频时频率，fref为频率的标准值，f为一次调频动作频率，
N1为发电机组一次调频正确动作的次数，N2为在考核的时段内发电机组一次调频动作的次数，N为统计时段内启动一次调频的次数，
Tl1为一次调频投运时间，TL为考核的时间，T是广域测量系统数据采样间隔，t0为一次调频有功功率朝频率恢复方向变化的时刻，t1为一次调频动作结束后的时刻，t2表示频率超过死区后发出一次调频动作信号的时刻，t3表示频率稳定的时刻，t∈[t0,t1]，
P1为一次调频有功功率开始发生变化点前1s的发电机组有功功率平均值，P2为一次调频有功功率稳定点后1s的发电机组有功功率平均值，PN为发电机组的额定有功功率，P0为t0时刻机组的有功出力，Pt为t时刻机组的有功出力，Pmax为调节过程中发电机组有功功率的最大值，Pmin为调节过程中发电机组的有功功率的最小值，P∞为调节过程结束后发电机组的有功功率的稳态值，
U表示机组的状态，U＝0表示机组的AGC或计划指令不调整负荷，U＝1表示机组正受AGC或计划指令作用进行减负荷调整，U＝-1表示机组正受AGC或计划指令作用进行增负荷调整，R为机组的平均爬坡速率，
Δf(t)是t时刻的频率与调频阈值的偏差，所述调频阈值Tf计算公式为
为调节死区，δ为调差系数，Hr为贡献率，tlag为滞后时间，α为超调量，tstable为稳定时间，I为正确动作率，Tt为投运率。
3.根据权利要求1中所述的综合评价方法，其特征在于，所述步骤(2)中规范化处理发电机组一次调频性能指标的方法为：
当j＝IV、Ⅴ、Ⅵ或Ⅶ时按公式规范化处理；
当j＝Ⅲ、Ⅷ、或Ⅸ时按公式规范化处理；
当j＝Ⅰ时按公式规范化处理；
当j＝II时按公式规范化处理；
式中，xij'为规范化处理之前的发电机组i的第j项一次调频性能指标，xij为规范化处理之后的发电机组i的第j项一次调频性能指标，minx′ij为发电机组i的第j项一次调频性能指标的取值下界，midx′ij为发电机组i的第j项一次调频性能指标的取值拐点，maxx′ij为发电机组i的第j项一次调频性能指标的取值上界，[best1x′ij,best2x′ij]为发电机组i的第j项一次调频性能指标的最佳取值区间，bestx′ij为发电机组i的第j项一次调频性能指标的最佳取值点。
4.根据权利要求1中所述的综合评价方法，其特征在于，所述步骤(3)中采用主客观权重结合法确定发电机组一次调频性能指标的权重的步骤为：
(31)采用层次分析法求发电机组i一次调频性能指标的主观权重；
(32)采用熵权法求发电机组i一次调频性能指标的客观权重；
(33)根据公式ωij＝aω'ij+(1-a)ω”ij求发电机组i第j项一次调频性能指标的权重；
式中，ω'ij为发电机组i的第j项一次调频性能指标的主观权重值，ω”ij为发电机组i第j项一次调频性能指标的客观权重。
5.根据权利要求4中所述的综合评价方法，其特征在于，所述步骤(31)中采用层次分析法求发电机组一次调频性能指标的主观权重的步骤为：
(311)任意选择发电机组i中的两个一次调频性能指标，比较两两之间的重要程度，并用数值表示发电机组i一次调频性能指标重要程度，得到Vij，
(312)构建发电机组i的判断矩阵，所述矩阵中第j行第s列的元素ajs通过公式计算，
(313)求发电机组i的判断矩阵的最大特征值对应的特征向量，并将最大特征值对应的特征向量进行归一化，得到向量ω'i＝[ω'i1,...,ω'ij,...,ω'i9]T，
式中，Vij为发电机组i第j项一次调频性能指标的重要程度值，Vis为发电机组i第s项一次调频性能指标的重要程度值，ω'ij为发电机组i的第j项一次调频性能指标的主观权重值。
6.根据权利要求4中所述的综合评价方法，其特征在于，所述步骤(32)采用熵权法求发电机组一次调频性能指标的客观权重的步骤为：
(321)构建评价矩阵，评价矩阵中的第i行第j列的元素xij为规范化处理后的发电机组i的第j项一次调频性能指标值，并将评价矩阵标准化，标准化的评价矩阵为X”＝[xij”]n×9，
(322)根据公式计算发电机组i的第j项一次调频性能指标的熵值，
(323)根据公式计算发电机组i的第j项一次调频性能指标的客观权重，
式中，规定当pij＝0时，pijlnpij＝0，ω”ij为发电机组i第j项一次调频性能指标的客观权重，x″ij为标准化的评价矩阵第i行第j列元素。
7.根据权利要求1中所述的综合评价方法，其特征在于，所述步骤(43)中计算发电机组一次调频性能与每一等级的贴近度步骤为：
(431)根据公式确定待评发电机组i物元，
(432)根据公式计算发电机组i一次调频性能和第q等级的贴近度；
式中，Ri0为待发电机组i物元，Pi0表示实测的发电机组i一次调频性能，cij表示实测的发电机组i第j项一次调频性能指标，vij是发电机组i第j项一次调频性能指标的实测数据，
Niq(Pi0)是发电机组i一次调频性能和第q等级的贴近度，ωij为步骤(3)中计算出发电机组i第j项一次调频性能指标的权重，Diq(vij)是发电机组i一次调频性能指标实测值和经典域的距离，利用公式计算。
8.根据权利要求1中所述的综合评价方法，其特征在于，所述步骤(44)中评定发电机组i一次调频性能等级的步骤为，
(441)根据公式Niq'(Pi0)＝max{Niq(Pi0)}，确定发电机组i一次调频性能位于q'等级，
(442)根据公式确定发电机组i一次调频性能等级偏离相邻等级的程度，
式中，Niq'(Pi0)是最大的贴近度，Niq(Pi0)为发电机组i一次调频性能和第q等级的贴近度，q'为最大的贴近度值对应的等级，q*为电机组一次调频性能等级偏离相邻等级的程度，利用公式计算
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| GR01 | Patent grant | ||
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Granted publication date: 20180921 Termination date: 20190822 |