CN107437812B - 基于时间点综合处理的一次调频考核指标计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于时间点综合处理的一次调频考核指标计算方法，按照国家规定标准GB/T 30370‑2013和Q/GDW 669‑2011中的要求，根据电网主站端采集到的机组实时功率值和频率值，分别计算第3s时机组的转速变动率L₃、第15s时机组的转速变动率L₁₅、第30s时机组的转速变动率L₃₀，对计算出的L₃、L₁₅、L₃₀3个转速变动率进行选大处理，以其中的最大值L_综合作为机组一次调频性能指标中的转速变动率来进行考核，判断一次调频是否合格。本发明能进行多点转速变动率计算，提升一次调频考核指标的有效性和准确性，确保机组满足电网对一次调频动作做功的快速性、稳定性需求，保障电网的安全稳定运行。

Description

基于时间点综合处理的一次调频考核指标计算方法

技术领域

本发明涉及机组调频领域，尤其涉及一种基于时间点综合处理的一次调频考核指标计算方法。

背景技术

随着新能源并网、负荷增长和电网规模的不断增大，在特高压电网和大区电网互联的新形势下，各级电网联系日渐紧密，电网和机组之间协调配合的要求也越来越高，网厂协调功能中的一次调频成为稳定电网的有效手段之一。发电机组一次调频功能是汽轮发电机组固有的功能，主要是通过调节DEH系统的进汽调节门，利用锅炉蓄热，在电网出现异常的情况下，快速响应电网的要求，稳定电网频率，以弥补电网负荷差距，维持电网的安全。华北、华中西北等各区域电网为保障各自电网及并网发电机组的安全运行，提高电能质量，规范辅助服务管理，均根据《电力监管条例》和《关于印发发电厂并网运行管理意见的通知》(电监市场[2003]23号)等有关法规和规章，制定了区域发电厂并网运行管理实施细则及区域并网发电厂辅助服务管理实施细则，明确了发电机组一次调频运行考核管理办法，进行相应的大修后验收试验以及一次调频动作性能考核。

现有技术中，电网调度管理对机组的一次调频性能考核计算参数基本来源于调度计划和EMS(能量管理系统)。其中机组对应的频率、有功等测点信息定义在WAMS(广域监测系统)遥测定义表中，根据WAMS中定义遥测信息从PMU(同步向量测量装置)实时库中获取一次调频扰动计算的频率、有功、转速、一次调频前后指令等遥测数据。电网发生频率波动时，按照转速变动率或一次调频积分电量，要求火电机组转速变动率不大于5％或一次调频积分电量不低于规定的百分值，如图1所示，机组根据电网频率波动自动进行负荷调节。比如《西北电网发电机组一次调频技术管理规定》中要求：发电机组一次调频月度总实际积分电量与理论月度积分电量之比的百分数，即一次调频月度平均合格率不小于60％；《华北区域发电厂并网运行管理实施细则》中要求，转速变动率低于5％，但未明确机组负荷如何取值。

其中，按照标准规定，转速变动率的计算公式为

公式1中：

P_T：扰动期间T时刻机组负荷；

P₀：频率超出死区起始时刻机组负荷；

f_T：扰动期间T时刻频率值；

f_N：额定频率50Hz；

P_N：机组的额定负荷力

同时，现有技术中需要对D5000系统一次调频扰动就行测试与评价工作，如图2所示，通过系统不定期对机组一次调频进行频率扰动测试，也需要对调频动作性能进行合理、公正的评价和考核。

在GB/T 30370-2013《火力发电机组一次调频试验及性能验收导则》和Q/GDW 669-2011《火力发电机组一次调频试验导则》等技术标准中明确要求：火电机组转速变动率不大于5％；机组参与一次调频的响应时间应小于3s；机组一次调频的负荷响应速度应满足：燃煤机组达到75％目标负荷的时间应不大于15s，达到90％目标负荷的时间应不大于30s。现有技术在实际运行中发现，存在以下的问题：

当电网频差出现前期，如果机组无动作或动作迟缓，后期机组负荷达到规定要求，则该类机组的一次调频动作性能，会造成电网故障初期频率跌落过大，会引起系统的不稳定、发生振荡，会导致距离保护误动作,更严重时会直接导致系统解列。或者电网频差出现前期机组负荷迅速上涨，但不能够保持在规定的负荷值上，则该类机组的一次调频动作性能不利于电网频率快速回归至50Hz。上述这两种情况，无论是按照转速变动率还是一次调频积分电量来计算，其计算结果都可能会是合格的，不能真实反映出机组的调频性能。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提出了一种基于时间点综合处理的一次调频考核指标计算方法，该方法能按照国家规定标准进行多点转速变动率计算，提升一次调频考核指标的有效性和准确性，确保机组满足电网对一次调频动作做功的快速性、稳定性需求，保障电网的安全稳定运行。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于时间点综合处理的一次调频考核指标计算方法，按照国家规定标准GB/T30370-2013和Q/GDW 669-2011中的要求，根据电网主站端采集到的机组实时功率值和频率值，分别计算第3s时机组的转速变动率L₃、第15s时机组的转速变动率L₁₅、第30s时机组的转速变动率L₃₀，然后对计算出的L₃、L₁₅、L₃₀3个转速变动率进行选大处理，以其中的最大值L_综合作为机组一次调频性能指标中的转速变动率来进行考核，判断一次调频是否合格。

(1)所述的转速变动率L₃根据以下步骤得到：如果电网频率小于50Hz，即机组需增长负荷以弥补电网功率缺口，若此时机组负荷变化值大于0，即P₃-P₀＞0，则L₃直接赋值为5％，即合格值；若此时机组负荷变化值不大于0，即P₃-P₀≤0，则为动作不合格，L₃赋以大于5％的数值，如6％，即不合格值；转速变动率L₃计算公式为

式中：

P₀：频率超出死区起始时刻机组负荷，

P₃：扰动期间3s时刻机组负荷；

如果电网频率大于50Hz，即机组需减少负荷以降低电网多余功率保持电网供需平衡，若此时机组负荷变化值小于0，即P₃-P₀＜0，则L₃直接赋值为5％，即合格值；若此时机组负荷变化值不大于0，即P₃-P₀≥0，则为动作不合格，L₃赋以大于5％的数值，如6％，即不合格值；转速变动率L₃计算公式为：

(2)根据电网主站采集到的功率值和频率值计算第15s时机组的转速变动率L₁₅；

所述转速变动率L₁₅通过以下步骤得到：依据国家标准中机组达到75％目标负荷的时间应不大于15s，转速变动率L₁₅计算公式为：

式中：

P₀：频率超出死区起始时刻机组负荷，

P₁₅：扰动期间15s时刻机组负荷，

P_N：机组的额定负荷，

f₁₅：扰动期间15s时刻频率值；

(3)根据电网主站采集到的功率值和频率值计算第30s时机组的转速变动率L₃₀；

所述转速变动率L₃₀通过以下步骤得到：依据国家标准中机组达到90％目标负荷的时间应不大于30s，转速变动率L₃₀计算公式为：

式中：

P₀：频率超出死区起始时刻机组负荷，

P₃₀：扰动期间30s时刻机组负荷，

P_N：机组的额定负荷，

f₃₀：扰动期间30s时刻频率值；

(4)机组最终速度变动率

L_综合＝max{L₃，L₁₅，L₃₀}

如果L_综合小于5％，则该次一次调频为合格；若L_综合大于5％，则该次一次调频为不合格。

本发明的有益效果是：

1)并网机组的一次调频性能的好坏直接影响电网频率的稳定，通过本发明能够按照国家规定标准进行多点转速变动率计算，提升一次调频考核指标的有效性和准确性，确保机组满足电网对一次调频动作做功的快速性、稳定性需求，保障电网的安全稳定运行，解决了现有技术中由于电网故障初期频率跌落过大引起的系统不稳定、发生振荡，甚至导致距离保护误动作，系统解列的问题。

2)通过电网考核系统中有针对性的考核机组一次调频功率变化量相关指标，可有效监控机组调频的性能，提高火电机组对调度一次调频响应的准确性，满足电网对机组一次调频动作做功的需求，进而确保其调频能力，降低电网系统的频率波动。

附图说明

图1为电网频率波动下一次调频动作示意图；

图2为D5000系统一次调频扰动测试与评价功能模块；

图3为电网测试系统人为频率扰动下一次调频动作曲线。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：

一种基于时间点综合处理的一次调频考核指标计算方法，包括以下步骤：

按照国家规定标准GB/T 30370-2013和Q/GDW 669-2011中的要求，根据电网主站端采集到的机组实时功率值和频率值，分别计算3个时间点的转速变动率L₃、L₁₅、L₃₀，然后对计算出的3个转速变动率进行选大处理，以其中的最大值L_综合作为机组一次调频性能指标中的转速变动率来进行考核，具体步骤包括：

(1)根据电网主站采集到的功率值和频率值计算第3s时机组的转速变动率L₃；依据国家标准中机组参与一次调频的响应时间应小于3s。

如果电网频率小于50Hz，即机组需增长负荷以弥补电网功率缺口，若此时机组负荷变化值大于0，即P₃-P₀＞0，则L₃直接赋值为5％，即合格值；若此时机组负荷变化值不大于0，即P₃-P₀≤0，则为动作不合格，L₃赋以大于5％的数值，如6％，即不合格值；转速变动率L₃计算公式为

式中：

P₀：频率超出死区起始时刻机组负荷，

P₃：扰动期间3s时刻机组负荷；

如果电网频率大于50Hz，即机组需减少负荷以降低电网多余功率保持电网供需平衡，若此时机组负荷变化值小于0，即P₃-P₀＜0，则L₃直接赋值为5％，即合格值；若此时机组负荷变化值不大于0，即P₃-P₀≥0，则为动作不合格，L₃赋以大于5％的数值，如6％，即不合格值；转速变动率L₃计算公式为

(2)根据电网主站采集到的功率值和频率值计算第15s时机组的转速变动率L₁₅；

依据国家标准中机组达到75％目标负荷的时间应不大于15s，即此时转速变动率L₁₅计算公式应为

式中：

P₀：频率超出死区起始时刻机组负荷，

P₁₅：扰动期间15s时刻机组负荷，

P_N：机组的额定负荷，

f₁₅：扰动期间15s时刻频率值；

(3)根据电网主站采集到的功率值和频率值计算第30s时机组的转速变动率L₃₀；

依据国家标准中机组达到90％目标负荷的时间应不大于30s，即此转速变动率L₃₀计算公式应为

式中：

P₀：频率超出死区起始时刻机组负荷，

P₃₀：扰动期间30s时刻机组负荷，

P_N：机组的额定负荷，

f₃₀：扰动期间30s时刻频率值；

(4)机组最终速度变动率

L_综合＝max{L₃，L₁₅，L₃₀}

如果L_综合小于5％，则该次一次调频为合格；若L_综合大于5％，则该次一次调频为不合格。

具体示例1：

以山东电网为例，电网在D5000系统中实现山东电网300MW及以上直调发电机组频率扰动试验触发功能，电厂侧DCS系统接收触发信号并实现机组一次调频动作响应。如果1个月度内电网发生频率波动，则以实际电网频率扰动计算结果进行考核；如果未发生频率波动，则以D5000中测试系统进行测试考核。测试系统优化前，转速变动率计算公式

式中：

P_max：扰动期间机组最大负荷，

P₀：频率超出死区起始时刻机组负荷，

f_max：扰动期间频率最大值，

f_N：额定频率50Hz，

P_N：机组的额定负荷。

以山东电网内某330MW亚临界、一次中间再热、自然循环汽包炉机组为例。电网通过D5000系统进行频率扰动试验，下发49.9Hz频率值，即此时频率低于标准50Hz频率0.1Hz，机组需立即进行负荷增长，以促使电网频率回归至标准50Hz。其中，P₀＝240.0，P₃＝242.2，P₁₅＝244.4，P₃₀＝248.5，P_max＝249.9，f_max＝f₀＝f₁₅＝f₃₀＝49.9

如图3所示，若按照公式5

计算结果为合格。

若按照本发明方法，则

(1)由于小于50Hz，即机组需增长负荷以弥补电网功率缺口，因为此时机组实际测量所得的功率偏差P₃-P₀＝242.2-240.0＝2.2＞0，故L3可直接赋值为5％，即L₃＝5％；

(2)由于P₀＝240.0，P₁₅＝244.4，转速变动率L₁₅计算公式为

(3)由于P₀＝240.0，P₃₀＝248.5，转速变动率L₃₀计算公式为

(4)机组最终速度变动率

L_综合＝max{L₃，L₁₅，L₃₀}＝7.53％

因为L_综合大于5％，故该次一次调频为不合格。

从图3可以明显看出，该次一次调频动作时，机组前期反应较慢，不满足电网对调频快速性的要求，但由于后期负荷调节超过规定要求，故若按原有取大值计算转速变动率或求一次调频动作面积占比的话均为合格，而实际为不合格。故本发明能有效的判别出机组一次调频动作的快速性和有效性，满足国家相关规定标准要求。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (2)

1.一种基于时间点综合处理的一次调频考核指标计算方法，其特征是，按照国家规定标准GB/T 30370-2013和Q/GDW 669-2011中的要求，根据电网主站端采集到的机组实时功率值和频率值，分别计算第3s时机组的转速变动率L₃、第15s时机组的转速变动率L₁₅、第30s时机组的转速变动率L₃₀，然后对计算出的L₃、L₁₅、L₃₀3个转速变动率进行选大处理，以其中的最大值L_综合作为机组一次调频性能指标中的转速变动率来进行考核，判断一次调频是否合格；

所述转速变动率L₃根据以下步骤得到：如果电网频率小于50Hz，即机组需增长负荷以弥补电网功率缺口，若此时机组负荷变化值大于0，即P₃-P₀>0，则L₃直接赋值为5％，即合格值；若此时机组负荷变化值不大于0，即P₃-P₀≤0，则为动作不合格，L₃赋值6％，即不合格值；转速变动率L₃计算公式为：

式中：

P₀：频率超出死区起始时刻机组负荷，

P₃：扰动期间3s时刻机组负荷；

如果电网频率大于50Hz，即机组需减少负荷以降低电网多余功率保持电网供需平衡，若此时机组负荷变化值小于0，即P₃-P₀<0，则L₃直接赋值为5％，即合格值；若此时机组负荷变化值不大于0，即P₃-P₀≥0，则为动作不合格，L₃赋值6％，即不合格值；转速变动率L₃计算公式为：

所述转速变动率L₁₅通过以下步骤得到：依据国家标准中机组达到75％目标负荷的时间应不大于15s，转速变动率L₁₅计算公式为：

式中：

P₀：频率超出死区起始时刻机组负荷，

P₁₅：扰动期间15s时刻机组负荷，

P_N：机组的额定负荷，

f₁₅：扰动期间15s时刻频率值；

所述转速变动率L₃₀通过以下步骤得到：依据国家标准中机组达到90％目标负荷的时间应不大于30s，转速变动率L₃₀计算公式为：

式中：

P₀：频率超出死区起始时刻机组负荷，

P₃₀：扰动期间30s时刻机组负荷，

P_N：机组的额定负荷，

f₃₀：扰动期间30s时刻频率值。

2.如权利要求1所述的一种基于时间点综合处理的一次调频考核指标计算方法，其特征是，所述转速变动率最大值L_综合小于5％，则该次一次调频为合格；若L_综合大于5％，则该次一次调频为不合格。

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