CN107633138A - 基于实际出力特性的发电机频率模型建模方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于实际出力特性的发电机频率模型建模方法，包括步骤1，采集实测数据；步骤2，根据实测数据绘制曲线图；步骤3，将发电机实际出力过程分为稳态阶段、上升阶段、滑坡阶段和爬坡阶段；步骤4，在各阶段，根据功率与频率的关系构建函数表达式，最后叠加的分段函数即为发电机频率模型。本发明构建出基于实际出力特性的发电机频率模型，该分时段模型结构克服了现有模型结构过于简单或复杂、参数设置难以精准的不足，建立了兼顾仿真度与复杂度要求，且能准确反映频率大扰动的基于实际出力特性的发电机频率模型。

Description

基于实际出力特性的发电机频率模型建模方法

技术领域

本发明涉及一种基于实际出力特性的发电机频率模型建模方法，属于发电机建模领域。

背景技术

随着我国特高压输电工程越来越多投入运行，电网的复杂程度大幅增加，给大电网运行控制带来了新的问题与挑战，其中频率控制与响应问题尤为突出。比如，2015年10月20日，宾金直流逆变站发生闭锁故障，损失直流功率约3800MW，造成华东电网的频率严重跌落，14s内下降了0.2447Hz。此时，火电机组是否能有效地参与调频控制，是电网频率稳定的重要保障。

目前常用的仿真模型要么过于简单，要么过于复杂且参数设置难以精准。比如PSASP仿真软件中，常用的是I型频率模型和IV型频率模型。I型频率模型没有考虑到发电机组内部热力系统的约束；IV型频率模型虽然考虑了主蒸汽压力约束，但为了仿真简化一般设置为1；其它类型在建模时考虑的影响因素与IV型类似。在频率较大跌落的情况下，现有的发电机频率模型不能正确反映发电机真实特性，且过于乐观。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于实际出力特性的发电机频率模型建模方法。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

基于实际出力特性的发电机频率模型建模方法，包括以下步骤，

步骤1，采集实测数据；

步骤2，根据实测数据绘制曲线图；

曲线图包括频率曲线图和功率曲线图；频率曲线图以时间t为横坐标，以频率作为纵坐标，功率曲线图以时间t为横坐标，以功率作为纵坐标；

步骤3，将发电机实际出力过程分为稳态阶段、上升阶段、滑坡阶段和爬坡阶段；

步骤4，在各阶段，根据功率与频率的关系构建函数表达式，最后叠加的分段函数即为发电机频率模型。

在电网故障点安装PMU，通过PMU采集实测数据。

稳态阶段：时间范围为0＜t≤T₀，其中T₀为初始扰动时间，在该阶段中，频率和功率均稳定；

上升阶段：时间范围为T₀＜t≤T₁，其中T₁为峰值功率对应的时间，在该阶段中，功率从初始功率上升至峰值功率，频率从初始频率下降，但未到峰谷频率；

滑坡阶段：时间范围为T₁＜t≤T₂，其中T₂为AGC介入时间，在该阶段中，功率从峰值功率下降，频率下降到峰谷频率后上升；

爬坡阶段：时间范围为t＞T₂，在该阶段中，功率上升一段时间后平稳，频率上升一端时间后平稳。

在爬坡阶段，时间范围为T₂＜t≤T₃时，功率上升，频率上升，时间范围为t＞T₃时，功率和频率平稳，T₃为爬坡阶段功率和频率平稳开始的时间。

稳态阶段的函数表达式为p(t)＝P₀，其中p(t)为t时刻的发电机功率，P₀为发电机初始功率；

上升阶段的函数表达式为p(t)＝A₁(f(t)-f₀)+P₀，其中f(t)为t时刻的发电机频率，f₀为发电机初始功率，A₁表示实际调差系数的倒数；

滑坡阶段的函数表达式为p(t)＝A₂(f(t)-f₀)+P(T₁)，其中P(T₁)为T₁时刻发电机功率，A₂表示热力约束造成的滑坡系数；

爬坡阶段的函数表达式为其中P(T₂)为T₂时刻发电机功率，P(T₃)为T₃时刻发电机功率，A₃表示AGC介入过程的爬坡系数。

发电机频率模型为，

本发明所达到的有益效果：本发明构建出基于实际出力特性的发电机频率模型，该分时段模型结构克服了现有模型结构过于简单或复杂、参数设置难以精准的不足，建立了兼顾仿真度与复杂度要求，且能准确反映频率大扰动的基于实际出力特性的发电机频率模型。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为绘制的曲线图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，基于实际出力特性的发电机频率模型建模方法，包括以下步骤：

步骤1，在电网故障点安装PMU，通过PMU采集实测数据。

步骤2，根据实测数据绘制曲线图。

曲线图包括频率曲线图和功率曲线图；频率曲线图以时间t为横坐标，以频率作为纵坐标，功率曲线图以时间t为横坐标，以功率作为纵坐标；为了便于拟合比对，将其绘制在一个坐标系中，如图2所示。

步骤3，将发电机实际出力过程分为稳态阶段、上升阶段、滑坡阶段和爬坡阶段。

稳态阶段：时间范围为0＜t≤T₀，其中T₀为初始扰动时间，在该阶段中，频率和功率均稳定。

上升阶段：时间范围为T₀＜t≤T₁，其中T₁为峰值功率对应的时间，在该阶段中，功率从初始功率上升至峰值功率，频率从初始频率下降，但未到峰谷频率。

滑坡阶段：当频率下降较大时，发电机实际有功出力受热力约束并不能无限增大，即功率上升到某一极限后下降，时间范围为T₁＜t≤T₂，其中T₂为AGC介入时间，在该阶段中，功率从峰值功率下降，频率下降到峰谷频率后上升。

爬坡阶段：时间范围为t＞T₂，在该阶段中，功率上升一段时间后平稳，频率上升一端时间后平稳；根据具体的是，在爬坡阶段，时间范围为T₂＜t≤T₃时，功率上升，频率上升，时间范围为t＞T₃时，功率和频率平稳，T₃为爬坡阶段功率和频率平稳开始的时间。

步骤4，在各阶段，根据功率与频率的关系构建函数表达式，最后叠加的分段函数即为发电机频率模型。

各阶段的函数表达式如下：

稳态阶段的函数表达式为p(t)＝P₀，其中p(t)为t时刻的发电机功率，P₀为发电机初始功率。

上升阶段的函数表达式为p(t)＝A₁(f(t)-f₀)+P₀，其中f(t)为t时刻的发电机频率，f₀为发电机初始功率，A₁表示实际调差系数的倒数。

滑坡阶段的函数表达式为p(t)＝A₂(f(t)-f₀)+P(T₁)，其中P(T₁)为T₁时刻发电机功率，A₂表示热力约束造成的滑坡系数。

爬坡阶段的函数表达式为用于描述AGC的作用效果，其中P(T₂)为T₂时刻发电机功率，P(T₃)为T₃时刻发电机功率，A₃表示AGC介入过程的爬坡系数。

最后叠加的发电机频率模型为：

其中，

本上述方法构建出基于实际出力特性的发电机频率模型，该分时段模型结构克服了现有模型结构过于简单或复杂、参数设置难以精准的不足，建立了兼顾仿真度与复杂度要求，且能准确反映频率大扰动的基于实际出力特性的发电机频率模型。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.基于实际出力特性的发电机频率模型建模方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤1，采集实测数据；

步骤2，根据实测数据绘制曲线图；

曲线图包括频率曲线图和功率曲线图；频率曲线图以时间t为横坐标，以频率作为纵坐标，功率曲线图以时间t为横坐标，以功率作为纵坐标；

步骤3，将发电机实际出力过程分为稳态阶段、上升阶段、滑坡阶段和爬坡阶段；

步骤4，在各阶段，根据功率与频率的关系构建函数表达式，最后叠加的分段函数即为发电机频率模型。

2.根据权利要求1所述的基于实际出力特性的发电机频率模型建模方法，其特征在于：在电网故障点安装PMU，通过PMU采集实测数据。

3.根据权利要求1所述的基于实际出力特性的发电机频率模型建模方法，其特征在于：稳态阶段：时间范围为0＜t≤T₀，其中T₀为初始扰动时间，在该阶段中，频率和功率均稳定；

上升阶段：时间范围为T₀＜t≤T₁，其中T₁为峰值功率对应的时间，在该阶段中，功率从初始功率上升至峰值功率，频率从初始频率下降，但未到峰谷频率；

滑坡阶段：时间范围为T₁＜t≤T₂，其中T₂为AGC介入时间，在该阶段中，功率从峰值功率下降，频率下降到峰谷频率后上升；

爬坡阶段：时间范围为t＞T₂，在该阶段中，功率上升一段时间后平稳，频率上升一端时间后平稳。

4.根据权利要求3所述的基于实际出力特性的发电机频率模型建模方法，其特征在于：在爬坡阶段，时间范围为T₂＜t≤T₃时，功率上升，频率上升，时间范围为t＞T₃时，功率和频率平稳，T₃为爬坡阶段功率和频率平稳开始的时间。

5.根据权利要求4所述的基于实际出力特性的发电机频率模型建模方法，其特征在于：稳态阶段的函数表达式为p(t)＝P₀，其中p(t)为t时刻的发电机功率，P₀为发电机初始功率；

上升阶段的函数表达式为p(t)＝A₁(f(t)-f₀)+P₀，其中f(t)为t时刻的发电机频率，f₀为发电机初始功率，A₁表示实际调差系数的倒数；

滑坡阶段的函数表达式为p(t)＝A₂(f(t)-f₀)+P(T₁)，其中P(T₁)为T₁时刻发电机功率，A₂表示热力约束造成的滑坡系数；

爬坡阶段的函数表达式为其中P(T₂)为T₂时刻发电机功率，P(T₃)为T₃时刻发电机功率，A₃表示AGC介入过程的爬坡系数。

6.根据权利要求5所述的基于实际出力特性的发电机频率模型建模方法，其特征在于：发电机频率模型为，