CN107633138B - 基于实际出力特性的发电机频率模型建模方法 - Google Patents

基于实际出力特性的发电机频率模型建模方法 Download PDF

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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
Figure BDA0001414590610000031
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，
Figure BDA0001414590610000032
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
Figure BDA0001414590610000051
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：
Figure BDA0001414590610000052
其中，
Figure BDA0001414590610000053
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 (3)

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；
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
Figure FDA0002776458120000021
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；
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：发电机频率模型为，
Figure FDA0002776458120000022
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