CN110417031B - 一种自动发电控制系统频率偏差系数分段整定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种自动发电控制系统频率偏差系数分段整定方法，包括以下步骤：通过电力系统全过程动态仿真程序离线计算电网自然频率特性系数，找出直流系统频率调制功能启动门槛值对应的曲线拐点，对自动发电控制的系统频率偏差系数进行分段。省级控制区的自动发电控制根据电网实际频率偏差实时匹配频率偏差系数，计算出本控制区的调节需求量。在电网故障后的电网频率恢复过程中，频率偏差系数随直流系统频率调制功能投退反馈的频率变化而变化，实现了在电网发生故障后自动发电控制与直流频率调制功能的协调配合，确保了电网故障后自动发电控制系统的精准控制和电网频率快速恢复。
Description
技术领域
本发明属于电力系统技术领域，涉及在直流异步联网的电网发生故障后自动发电控制系统与直流频率调制功能的优化配合，具体为一种自动发电控制系统频率偏差系数分段整定方法。
背景技术
随着我国直流工程规模不断扩大，直流输电运行方式对交流系统的稳定影响不断加深，与受端负荷中心系统相比，送端能源基地的交流系统普遍具有规模小、装机规模大、网架结构薄弱等特点，系统发生扰动后送端交流系统频率问题更加突出。
在系统出现大的功率波动而导致频率变化的范围较大时按照传统处理方法计算所得的频率偏差系数会有差别，这将导致传统算法会产生误差。如果这个时候采用传统小偏差范围内计算的频率偏差系数用于自动发电控制系统运行，难免会造成一定的误差。
文献一《三段式频率偏差系数及其在互联电网调频中的应用》(电力系统自动化2010年第34卷第19期第59页)披露了一种基于电力系统中火电、水电通常设置不同的一次调频死区，提出了三段式频率偏差系数设定方法。
文献二《基于平均加权方法的大尺度范围电网功频特性》(电网技术2013年第37卷第2期第438页)披露了基于平均加权方法的大尺度范围电网功频特性系数整定方法，分析了频率偏差较大时，频率特性系数值产生误差的机制，并给出频率偏差在大尺度范围内的功频特性系数的计算方法。
文献三《基于改进固定系数法的互联电网频率特性系数实测方法及应用》(电气应用2017年第36卷第23期第30页)披露了一种基于改进固定系数法的互联电网频率特性系数测算方法，在固定系数法的基础上进行改进，提出了定步长增减出力的电源扰动方法实测电网频率静态特性系数，对数据进行最小二乘法分析拟合再设定频率偏差系数。
文献一提出了三段式频率偏差系数设定方法未能考虑直流异步联网下直流频率调制对频率偏差系数的影响，当直流频率调制功能启动后，频率偏差系数将发生显著变化。
文献二基于概率统计理论，采用数据拟合方式设定频率偏差系数，对数据量要求高，在线采用优化算法，推广至工程化使用难度大。
文献三根据电网实际运行数据，采用最小二乘法拟合电网频率偏差系数用于实际电网，未能考虑不同频率偏差下不同调频资源投入情况对电网频率偏差系数的影响，难以抑制超调和欠调现象。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明公开一种自动发电控制(Automatic GenerationControl，AGC)系统频率偏差系数分段整定方法，解决直流异步联网的电网发生故障后自动发电控制系统与直流频率调制功能的优化配合，同时填补对直流异步联网下的自动发电控制系统频率偏差系数整定方法相关研究的空白。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种自动发电控制系统频率偏差系数分段整定方法，包括下列步骤：
步骤1：建立电力系统动态仿真的数据模型；
步骤2：计算电网自然频率特性系数；
步骤3：根据直流系统频率调制功能启动的电网频率偏差门槛，由于直流频率调制系统的频率特性与电网的频率特性差异较大，该门槛将是频率特性曲线的一个拐点，根据不同的频率偏差，确定不同电网频率偏差下的分段频率偏差系数，将这些不同电网频率偏差下的分段偏差系统连接成曲线，形成电网自然频率特性系数曲线；
步骤4：将计算出的不同电网频率偏差下的分段频率偏差系数设置在省级电网AGC系统中；
步骤5：AGC系统根据电网运行数据，根据分段频率偏差系数计算出各省级电网自动发电控制系统的功率调节量。
具体地，步骤3中，所述不同的频率偏差是指跟理想电网中频率特性系数是一个固定值不同，有些电网中的频率特性系数跟电网频率(或者说频率偏差-频率偏差等于实际频率-额定频率(50Hz)有关)，所以这里的不同的频率偏差也可以理解为不同的频率，频率偏差对电网调度人员更容易理解、分析以及计算。
优选地，所述步骤1中，在基于电力系统全过程动态仿真的数据模型中搭建准确的与电网频率动态响应特性密切相关的元件模型，包括发电机组调速器、AGC系统、电网负荷模型和直流系统频率调制装置。
优选地，所述步骤2中，运用直流异步联网的电网频率和联络线功率量测数据，通过电力系统动态仿真程序进行动态稳定仿真，按功率变化量从小到大设置功率扰动事件，直到超过触发直流系统频率调制启动门槛，计算直流系统频率调制功能启动前后输送功率变化量以及对应的电网频率偏差值，计算电网自然频率特性系数。这里的电网频率和联络线功率量测数据为电网内部通用数据，本领域技术人员可直接从电网内部获取。
具体地，当功率变化量达到直流系统频率调制启动门槛时，触发直流系统频率调制功能启动，当功率变化量超过直流系统频率调制启动门槛时，计算直流系统频率调制功能启动前后输送功率变化量以及对应的电网频率偏差值。
具体地，功率变化量的计算靠联络线功率量测变化得到。
优选地，所述步骤3中，对照直流频率调制功能启动的频偏门槛计算电网自然频率特性系数，绘制电网自然频率特性系数曲线，确定曲线拐点设置不同电网频率偏差下用于自动发电控制系统的分段频率偏差系数。
具体地，电网自然频率特性系数是电网在某一时刻当前电网运行状态下的一个运行参数，这个参数会根据机组开机方式、电网负荷的不同而不同，所以步骤2和3都根据不同的运行状态进行了计算。
优选地，所述步骤5中，省级电网自动发电控制系统实时读取电网频率偏差量和省级电网之间联络线功率偏差量，并对频率偏差量数据进行延时处理，当电网频率偏差持续大于预设分段频率偏差系数切换门槛值5s后，AGC系统中采用预先设定的分段频率偏差系数，并根据分段频率偏差系数计算出省级电网自动发电控制系统的功率调节量；
ACE＝-10BΔf+ΔP(1)
式中：ACE为省级电网自动发电控制系统的功率调节量，单位为MW；B为频率偏差系数，单位为MW/0.1Hz；Δf为电网频率偏差，单位为Hz；ΔP为省级电网之间联络线功率偏差，单位为MW。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提出的一种自动发电控制系统频率偏差系数分段整定方法，通过对自动发电控制系统的频率偏差系数进行分段，确保了扰动后电网频率快速恢复和安全高效运行。
附图说明
图1为根据实施例的本发明方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
一种适用电网故障恢复过程的自动发电控制(Automatic Generation Control，AGC)系统频率偏差系数分段整定方法，其特征在于，包括下列步骤：
步骤1：建立西南异步电网电力系统动态仿真的数据模型；步骤1中在基于电力系统全过程动态仿真的数据模型中搭建准确的与电网频率动态响应特性密切相关的元件模型，包括水火电发电机组调速器、AGC系统、电网负荷模型和直流系统频率调制装置。
步骤2：计算电网自然频率特性系数；步骤2中运用西南异步电网的电网频率和联络线功率量测数据，通过电力系统动态仿真程序进行动态稳定仿真，按功率变化量从小到大设置功率扰动事件，直到超过触发直流系统频率调制启动门槛，计算直流系统频率调制功能启动前后输送功率变化量以及对应的电网频率偏差值，计算电网自然频率特性系数。
步骤3：根据西南电网火电发电机组调速器死区0.033Hz、水电发电机组调速器死区0.05Hz，直流系统频率调制功能启动的电网频率偏差门槛0.07Hz，形成的频率区间进行分段拟合，确定不同电网频率偏差下的分段频率偏差系数；步骤3中对照直流频率调制功能启动的频偏门槛计算西南异步电网自然频率特性系数，绘制电网自然频率特性系数曲线，确定曲线拐点设置不同电网频率偏差下用于自动发电控制系统的3段频率偏差系数。
步骤3中计算的3段频率偏差系数，当电网频率偏差在0Hz-0.051Hz之间时，频率偏差系数设定为-300MW/0.1Hz；当电网频率偏差在0.052Hz-0.072Hz之间时，频率偏差系数设定为-700MW/0.1Hz；当电网频率偏差在0.073Hz以上时，频率偏差系数设定为-1400MW/0.1Hz。
步骤4：将计算出的不同电网频率偏差下的分段频率偏差系数设置在省级电网AGC系统中。
步骤5：各省级控制区的AGC系统根据电网运行数据，根据分段频率偏差系数计算出各控制区的调节需求量。
步骤5中，省级电网自动发电控制系统实时读取电网频率偏差量和省级电网间联络线功率偏差量，并对频率偏差量数据进行延时处理，当电网频率偏差持续大于预设分段频率偏差系数切换门槛值5s后，AGC系统中采用预先设定的分段频率偏差系数，并根据分段频率偏差系数计算出省级电网自动发电控制系统的功率调节量；
ACE＝-10BΔf+ΔP (1)
式中：ACE为为省级控制区的调节需求量，单位为MW；B为频率偏差系数，单位为MW/0.1Hz；Δf为电网频率偏差，单位为Hz；ΔP为省级电网之间联络线功率偏差，单位为MW。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (2)
1.一种自动发电控制系统频率偏差系数分段整定方法，其特征在于，包括下列步骤：
步骤1：建立电力系统动态仿真的数据模型；所述步骤1中，在基于电力系统全过程动态仿真的数据模型中搭建准确的与电网频率动态响应特性密切相关的元件模型，包括发电机组调速器、AGC系统、电网负荷模型和直流系统频率调制装置；
步骤2：运用直流异步联网的电网频率和联络线功率量测数据，通过电力系统动态仿真程序进行动态稳定仿真，按功率变化量从小到大设置功率扰动事件，直到超过触发直流系统频率调制启动门槛，计算直流系统频率调制功能启动前后输送功率变化量以及对应的电网频率偏差值，计算电网自然频率特性系数；
步骤3：根据直流系统频率调制功能启动的电网频率偏差门槛，由于直流频率调制系统的频率特性与电网的频率特性差异较大，该门槛将是频率特性曲线的一个拐点，根据不同的频率偏差，确定不同电网频率偏差下的分段频率偏差系数，将这些不同电网频率偏差下的分段偏差系统连接成曲线，形成电网自然频率特性系数曲线；所述步骤3中，对照直流频率调制功能启动的频偏门槛计算电网自然频率特性系数，绘制电网自然频率特性系数曲线，确定曲线拐点设置不同电网频率偏差下用于自动发电控制系统的分段频率偏差系数；
步骤4：将计算出的不同电网频率偏差下的分段频率偏差系数设置在省级电网AGC系统中；
步骤5：AGC系统根据电网运行数据，根据分段频率偏差系数计算出各省级电网自动发电控制系统的功率调节量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤5中，省级电网自动发电控制系统实时读取电网频率偏差量和省级电网之间联络线功率偏差量，并对频率偏差量数据进行延时处理，当电网频率偏差持续大于预设分段频率偏差系数切换门槛值5s后，AGC系统中采用预先设定的分段频率偏差系数，并根据分段频率偏差系数计算出省级电网自动发电控制系统的功率调节量；
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式中：ACE为省级电网自动发电控制系统的功率调节量，单位为MW；B为频率偏差系数，单位为MW/0.1Hz；Δf为电网频率偏差，单位为Hz；ΔP为省级电网之间联络线功率偏差，单位为MW。
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