CN111509739B - 一种电网频率控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种电网频率控制方法及系统，该方法包括：实时采集各并网在运机组的实际负荷值，判断其是否大于最低稳燃负荷且小于额定负荷，如果是，判定实际负荷值处于负荷可调区间内，否则发出受限报警；根据电网功率变化量利用公式计算得出电网频率偏差值，判断其绝对值是否大于等于设定的频差阈值；如果是，分别计算每台并网在运机组的一次调频负荷补偿量，并计算电网一次调频总补偿负荷值；根据电网功率变化量与电网一次调频总补偿负荷值的关系，确定电网切除策略。该系统包括：并网机组调频监测单元、电网功频转换单元、电网调频能力计算单元和电网切除控制单元。通过本申请，能够大大降低不必要的切机或切负荷，提高电网频率控制效率。
Description
技术领域
本申请涉及电网网源协调控制技术领域，特别是涉及一种电网频率控制方法及系统。
背景技术
近几年，我国风电技术快速发展，风电产业发展迅猛，但风能具有间歇性、波动性和不确定性的特点，随着大规模风电集中接入电网，高风电渗透电力系统面临严峻的调频负担，同时，特高压电网的发展也加大了故障时电网频率的波动幅度，这都对目前中国电网内的常规火电机组的调频能力提出了更高的要求。
电力系统运行时必须将电网频率控制在50Hz附近的一个允许范围内，即电力系统稳定运行的前提是发电和用电的实时平衡，否则会引起系统电能质量下降，极端情况甚至会导致系统不稳定。电网对暂态频率的稳定主要依靠一次调频功能来实现，一次调频作为频率调整的重要手段，需具备快速性和有效性。快速性是指随着频率的变化，快速调整机组出力，以保证电网频率得到及时调节，由于发电机的一次调频直接作用于汽轮机的调门，故一次调频对电网系统频率变化的响应快，一般而言小于3s机组功率即有变化。目前中国绝大多数电网的新能源不参与电网频率调整，电网的主要组成部分和主要调频依托为火力发电机组，而火力发电机组的一次调频主要是通过调节DEH(Digital Electric HydraulicControl System，汽轮机数字电液控制系统)的进气调节门，利用锅炉蓄热，在电网出现异常时快速响应电网的要求，稳定电网频率，以弥补电网负荷差距，从而维持电网的安全。
《电力系统安全稳定导则》规定了我国电力系统承受大扰动能力的安全稳定的三级标准，对应的产生了电力系统安全稳定运行三道防线。第一道防线：快速可靠的继电保护、有效的预防性控制措施，确保电网在发生常见的单一故障时保持电网稳定运行和电网的正常供电；第二道防线：采用稳定控制装置及切机、切负荷等紧急控制措施，确保电网在发生概率较低的严重故障时能继续保持稳定运行；第三道防线：设置失步解列、频率及电压紧急控制装置，当电网遇到概率很低的多重严重事故而稳定破坏时，依靠这些装置防止事故扩大，防止大面积停电。
目前，电网在出现大规模功率波动时一般会采取切机或切负荷等措施，例如：对于送端电网来说，当出现特高压直流闭锁故障时，某些省级电力系统制定的自动高级切除发电机组措施就属于电力系统安全稳定运行的第三道防线范畴。这些自动高频切除发电机组方案，由调度部门定期负责制定并执行。为确保电网大规模功率缺口下电力系统的稳定，电网调度部门设置的切除策略一般是按照某固定值切除对应的机组或负荷，为追求安全该值，设置的切除数量较多。
然而，目前解决电网出现大规模功率波动的方法中，由于设置的切除数量较多，会造成不必要的切机或切负荷，反而降低电网频率控制效率。因此，有必要根据电网功率波动的大小，结合在运机组负荷的实际可调能力进行电网调控策略的调整。
发明内容
本申请提供了一种电网频率控制方法及系统，以解决现有技术中电网频率控制效率较低的问题。
为了解决上述技术问题，本申请实施例公开了如下技术方案：
一种电网频率控制方法，所述方法包括：
实时采集各并网在运机组的实际负荷值；
判断所述实际负荷值是否大于并网在运机组的最低稳燃负荷且小于并网在运机组的额定负荷；
如果是，判定所述实际负荷值处于负荷可调区间内；
如果否，判定当前并网在运机组的一次调频能力受限，发出受限报警；
根据电网功率变化量，利用公式
计算得出电网频率偏差值，其中，Δf为电网频率偏差值，ΔPGRID为电网功率变化量，K为电网功率变化量和电网频率偏差值之间的比例系数；
判断所述电网频率偏差值的绝对值是否大于等于设定的频差阈值；
如果是，分别计算每台并网在运机组的一次调频负荷补偿量；
对每台并网在运机组的一次调频负荷补偿量求和，计算得出电网一次调频总补偿负荷值；
根据所述电网功率变化量与电网一次调频总补偿负荷值的关系，确定电网切除策略。
可选地，所述并网在运机组的最低稳燃负荷为：(30％-50％)*PN，其中，PN为并网在运机组的额定负荷。
可选地，所述频差阈值为0.1。
可选地，所述计算每台并网在运机组的一次调频负荷补偿量的方法，包括：
根据所述电网频率偏差，利用公式：
计算得出一次调频负荷补偿量，其中，ΔP为一次调频负荷补偿量，fD为一次调频死区，NN为并网在运机组额定转速，δ为火电机组转速不等率，且δ取值为：4％-5％。
可选地，根据所述电网功率变化量与电网一次调频总补偿负荷值的关系，确定电网切除策略的方法，包括：
当|ΔPGRID|≤|ΔPTPFC|时，不执行电网切除策略；
当|ΔPGRID|＞|ΔPTPFC|时，执行电网切除策略，且电网切除量为|ΔPGRID|-|ΔPTPFC|。
一种电网频率控制系统，所述包括：
并网机组调频监测单元，用于实时采集各并网在运机组的实际负荷值，以及，判断所述实际负荷值是否大于并网在运机组的最低稳燃负荷且小于并网在运机组的额定负荷，如果是，判定所述实际负荷值处于负荷可调区间内，否则判定当前并网在运机组的一次调频能力受限，发出受限报警；
电网功频转换单元，用于采集电网功率变化量，并根据所述电网功率变化量，利用公式
计算得出电网频率偏差值，判断所述电网频率偏差值的绝对值是否大于等于设定的频差阈值，以及，将所述电网频率偏差值输出至电网调频能力计算单元，其中，Δf为电网频率偏差值，ΔPGRID为电网功率变化量，K为电网功率变化量和电网频率偏差值之间的比例系数；
电网调频能力计算单元，用于当所述电网频率偏差值的绝对值大于等于设定的频差阈值时，分别计算每台并网在运机组的一次调频负荷补偿量，以及，对每台并网在运机组的一次调频负荷补偿量求和，计算得出电网一次调频总补偿负荷值；
电网切除控制单元，用于根据所述电网功率变化量与电网一次调频总补偿负荷值的关系，确定电网切除策略。
可选地，所述并网机组调频监测单元包括：第一模拟量采集器AI1、第一高低限报警模块HLALM1和第一模拟量发生器A1，其中，所述第一模拟量采集器AI1用于采集并网在运机组实际负荷值并通过电力专网输送至第一高低限报警模块HLALM1的输入端，第一高低限报警模块HLALM1的高限端设置为机组额定负荷值，第一高低限报警模块HLALM1的低限端用于接收第一模拟量发生器A1中设置的机组最低稳燃负荷值。
可选地，所述电网功频转换单元包括：第二模拟量采集器AI2、第一乘法器MUL1、第二乘法器MUL2、第二模拟量发生器A2、第一模拟量选择器AXSEL1以及第二高低限报警模块HLALM2，其中，第二模拟量采集器AI2用于采集电网功率变化量，并将所述电网功率变化量输送至第一乘法器MUL1的第一输入端，第一乘法器MUL1的输出端分别连接第一模拟量选择器AXSEL1的第一输入端和第二高低限报警模块HLALM2的输入端，第二高低限报警模块HLALM2的输出端连接至第一模拟量选择器AXSEL1的置位端，第二模拟量发生器A2的输出端连接第二高低限报警模块HLALM2的高限端，第二模拟量发生器A2的输出端还经第二乘法器与-1相乘后连接至第二高低限报警模块HLALM2的低限端，第一模拟量选择器AXSEL1的第二输入端设置为常量0。
可选地，所述电网调频能力计算单元包括：加法器ADD、第一函数发生器F1(x)、第二函数发生器F2(x)及并网在运机组各自对应的第i函数发生器Fi(x)；
第一函数发生器F1(x)、第二函数发生器F2(x)及并网在运机组各自对应的第i函数发生器Fi(x)用于根据来自电网功频转换单元中第一模拟量选择器AXSEL1的电网频率偏差值，生成对应的一次调频负荷补偿值，并将所述一次调频负荷补偿值分别送至加法器ADD的输入端；
所述加法器ADD，用于对所有一次调频负荷补偿值求和，获取电网一次调频总补偿负荷值。
可选地，所述电网切除控制单元包括：第一绝对值模块ABS1、第二绝对值模块ABS2、比较器CMP、减法器DEV以及第二模拟量选择器AXSEL2，其中，电网功率变化量经第一绝对值模块ABS1计算之后分别输出至比较器CMP的第二输入端和减法器DEV的第一输入端，电网功频转换单元中加法器ADD的输出端经第二绝对值模块ABS2分别连接至比较器CMP的第一输入端和减法器DEV的第二输入端，比较器DEV的输出端连接至第二模拟量选择器AXSEL2的置位端，减法器DEV的输出端连接至第二模拟量选择器AXSEL2的第二输入端，第二模拟量选择器AXSEL2的第一输入端设置为常量0。
本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本申请提供一种电网频率控制方法，该方法首先实时采集各并网在运机组的实际负荷值，并判断该实际负荷值是否大于最低稳燃负荷且小于额定负荷，如果是，判定实际负荷值处于负荷可调区间内，否则判定当前并网在运机组的一次调频能力受限，发出受限报警；然后，根据电网功率变化量，利用公式
计算得出电网频率偏差值，并判断该偏差值的绝对值是否大于或等于设定的频差阈值，当大于或等于频差阈值时分别计算每台并网在运机组的一次调频负荷补偿量，其次，对每台并网在运机组的一次调频负荷补偿量求和，计算得出电网一次调频总补偿负荷值；最后，根据电网功率变化量与电网一次调频总补偿负荷值的关系，确定电网切除策略。本实施例通过实时采集机组实际负荷值，监测其一次调频能力是否受限，确保其满足电网调频需求，进而在电网大幅度功率波动时提供有效的调频补偿，确保电网安全稳定运行。通过监测到的电网功率变化量，利用求取的电网频率偏差值去判断电网内在运火电机组的一次调频总补偿负荷值，根据两者的偏差有针对性的地确定故障下电网的切除策略，从而大大降低不必要的切机或切负荷，进而提高电网频率控制效率。
本申请还提供一种电网频率控制系统，该系统主要包括：并网机组调频监测单元、电网功频转换单元、电网调频能力计算单元和电网切除控制单元四部分。通过并网机组调频监测单元采集到并网在运机组的实际负荷值，并判断其是否处于负荷可调区间，确定其一次调频能力是否受限；通过电网功频转换单元，采集到电网功率变化量，并根据电网功率变化量，利用公式计算得出电网频率偏差值，判断电网频率偏差值的绝对值是否大于等于设定的频差阈值，并将电网频率偏差输出值电网调频能力计算单元。电网调频能力计算单元用于计算每台并网在运机组的一次调频负荷补偿量，并计算电网一次调频总补偿负荷值。最后通过电网切除控制单元根据电网功率变化量与电网一次调频总补偿负荷值的关系，确定电网切除策略。本实施例中并网机组调频监测单元的设置，能够实时采集到机组实际负荷，并监测其是否符合电网调频要求，从而能够确保电网大幅度功率波动时提供有效的调频补偿，有利于提高电网运行的稳定性。电网功频转换单元、电网调频能力计算单元和电网切除控制单元的设置，能够通过监测到的电网功率变化量，求取的电网频率偏差值，并根据该偏差值去判断电网内在运火电机组的一次调频总补偿负荷值，根据两者的偏差有针对性的地确定故障下电网的切除策略，从而大大降低不必要的切机或切负荷，进而提高电网频率控制效率。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例所提供的一种电网频率控制方法的流程示意图；
图2为本申请实施例所提供的一种电网频率控制系统的结构示意图；
图3为本申请实施例中并网机组调频监测单元的结构示意图；
图4为本申请实施例中电网功频转换单元、电网调频能力计算单元和电网切除控制单元的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
为了更好地理解本申请，下面结合附图来详细解释本申请的实施方式。
实施例一
参见图1，图1为本申请实施例所提供的一种电网频率控制方法的流程示意图，由图1可知，本实施例中的电网频率控制方法，主要包括如下过程：
S1：实时采集各并网在运机组的实际负荷值。
S2：判断实际负荷值是否大于并网在运机组的最低稳燃负荷且小于并网在运机组的额定负荷。
本实施例中判断机组是否处于负荷可调区间时，可以依据GB/T 30370《火力发电机组一次调频试验及性能验收导则》中规定要求和机组性能试验来具体设定。机组参与一次调频的调频负荷变化幅度下限应大于机组最低稳燃负荷，根据机组性能试验机组稳燃负荷范围一般为30％-50％PN，其中PN为并网在运机组的额定负荷。故当并网机组的实际负荷大于最低稳燃负荷且小于额定负荷时，判定为并网机组的功率在可调范围内；若超出此范围则自动发出受限预警，实时通知机组调整，以确保调频能力满足GB/T 31464《电网运行准则》等标准规定的要求。
如果实际负荷值大于并网在运机组的最低稳燃负荷且小于并网在运机组的额定负荷，执行步骤S3：判定实际负荷值处于负荷可调区间内。
否则，实际负荷值不在最低稳燃负荷和额定负荷之间，判定实际负荷值处于负荷可调区间以外，执行步骤S4：判定当前并网在运机组的一次调频能力受限，发出受限报警。通过相应处理，需要将当前并网在运机组的一次调频能力调整至可调区间内。
由步骤S1-S3可知，在进行电网频率控制时，本实施例首先采集在运行中的各并网机组的实际负荷值，监测该实际负荷值是否处于负荷可调区间内，判断各台并网在运机组的一次调频能力是否存在受限问题，从而能够确保一次调频能力满足电网的调频需求，进而在电网发生大幅度频率波动时提供有效的调频补偿，有利于电网安全稳定运行。
继续参见图1可知，执行完毕步骤S3和S4之后，继续执行步骤S5：根据电网功率变化量，利用公式
计算得出电网频率偏差值。
其中，Δf为电网频率偏差值，ΔPGRID为电网功率变化量，K为电网功率变化量和电网频率偏差值之间的比例系数。根据该公式可知，电网功率变化量与电网频率偏差值之间的关系为负比例关系，可以根据电网运行历史数据中两盒的对应关系确定比例系数K。中国电网频率为50Hz，Δf＝50-fAcutal，当电网提供的功率值降低，ΔPGRID＜0，供小于求时，电网频率降低，Δf＞0；当电网需要的功率值降低，供大于求时，ΔPGRID＞0，电网频率升高，Δf＜0。
S6：判断电网频率偏差值的绝对值是否大于等于设定的频差阈值。
本实施例中设定的频差阈值大小可以根据GB/T 15945《电能质量电力系统频率偏差》及各区域电网规定的频率偏差限值来设定。本实施例中频差阈值取值为0.1，即：判断电网频率偏差值的绝对值是否满足|Δf|≥0.1，电网频率小于49.9Hz或大于50.1Hz，也就是当电网频率偏差值小于-0.1Hz或者大于0.1Hz时，判定为超出规定的频差阈值。
如果电网频率偏差值的绝对值大于等于设定的频差阈值，执行步骤S7：分别计算每台并网在运机组的一次调频负荷补偿量。
步骤S7具体为：
根据所述电网频率偏差，利用公式：
计算得出一次调频负荷补偿量，其中，ΔP为一次调频负荷补偿量，fD为一次调频死区，NN为并网在运机组额定转速，δ为火电机组转速不等率，且δ取值为：4％-5％。
当设定的频差阈值为0.1时，火电机组的一次调频负荷补偿值需满足GB/T30370《火力发电机组一次调频试验及性能验收导则》、Q/GDW 669《火力发电机组一次调频试验导则》等相关技术标准要求，机组参与一次调频死区应不大于|±0.033|Hz，火电机组转速不等率应为4％-5％，以常用的5％转速不等率进行计算，以频差阈值0.1Hz为基准，额定转速NN为3000r/min，计算求得频率偏差与单台机组一次调频负荷补偿值之间的对应关系：
S8：对每台并网在运机组的一次调频负荷补偿量求和，计算得出电网一次调频总补偿负荷值。
还是以设定的频差阈值取值0.1为例，电网频率偏差值与电网一次调频总补偿负荷值ΔPTPFC之间的对应关系为
采集到电网频率变化量，并计算得出电网一次调频总补偿负荷值之后，执行步骤S9：根据电网功率变化量与电网一次调频总补偿负荷值的关系，确定电网切除策略。
具体地，步骤S9包括：
S91：当|ΔPGRID|≤|ΔPTPFC|时，不执行电网切除策略。
S92：当|ΔPGRID|＞|ΔPTPFC|时，执行电网切除策略，且电网切除量为|ΔPGRID|-|ΔPTPFC|。
由以上步骤S91和S92可知，当|ΔPGRID|≤|ΔPTPFC|时，说明并网在运机组的一次调频补偿量能够快速补偿电网功率缺口需求，不执行电网切除策略。当|ΔPGRID|＞|ΔPTPFC|时，说明此时并网在运机组的一次调频补偿量不能快速补偿电网功率缺口需求，需要执行电网切除策略，且电网切除量为|ΔPGRID|-|ΔPTPFC|。
本实施例通过监测电网功率变化量，并结合电网功率变化量利用公式计算得出电网频率偏差值，再根据电网频率偏差值去判断电网内在运火电机组的一次调频总补偿负荷值，从而根据两者的偏差，有针对性地确定故障下的电网切除策略，减少不必要的切机或切负荷，有利于提高提高电网频率控制效率。
实施例二
在图1所示实施例的基础之上参见图2，图2为本申请实施例所提供的一种电网频率控制系统的结构示意图。由图2可知，本实施例中的电网频率控制系统主要包括：并网机组调频监测单元、电网功频转换单元、电网调频能力计算单元和电网切除控制单元四部分。
其中，并网机组调频监测单元，用于实时采集各并网在运机组的实际负荷值，以及，判断实际负荷值是否大于并网在运机组的最低稳燃负荷且小于并网在运机组的额定负荷，如果是，判定实际负荷值处于负荷可调区间内，否则判定当前并网在运机组的一次调频能力受限，发出受限报警。电网功频转换单元，用于采集电网功率变化量，并根据电网功率变化量，利用公式
计算得出电网频率偏差值，判断电网频率偏差值的绝对值是否大于等于设定的频差阈值，以及，将电网频率偏差值输出至电网调频能力计算单元，其中，Δf为电网频率偏差值，ΔPGRID为电网功率变化量，K为电网功率变化量和电网频率偏差值之间的比例系数。
电网调频能力计算单元，用于当电网频率偏差值的绝对值大于等于设定的频差阈值时，分别计算每台并网在运机组的一次调频负荷补偿量，以及，对每台并网在运机组的一次调频负荷补偿量求和，计算得出电网一次调频总补偿负荷值。电网切除控制单元，用于根据电网功率变化量与电网一次调频总补偿负荷值的关系，确定电网切除策略。
进一步地，本申请实施例中并网机组调频监测单元的结构示意图可以参见图3，由图3可知，本实施例中的并网机组调频监测单元包括：第一模拟量采集器AI1、第一高低限报警模块HLALM1和第一模拟量发生器A1三部分。其中，第一模拟量采集器AI1用于采集并网在运机组实际负荷值并通过电力专网输送至第一高低限报警模块HLALM1的输入端，第一高低限报警模块HLALM1的高限端设置为机组额定负荷值，第一高低限报警模块HLALM1的低限端用于接收第一模拟量发生器A1中设置的机组最低稳燃负荷值。
本实施例中电网功频转换单元、电网调频能力计算单元和电网切除控制单元的结构示意图，可以参见图4。由图4可知，电网功频转换单元包括：第二模拟量采集器AI2、第一乘法器MUL1、第二乘法器MUL2、第二模拟量发生器A2、第一模拟量选择器AXSEL1以及第二高低限报警模块HLALM2。其中，第二模拟量采集器AI2用于采集电网功率变化量，并将电网功率变化量输送至第一乘法器MUL1的第一输入端，第一乘法器MUL1的输出端分别连接第一模拟量选择器AXSEL1的第一输入端和第二高低限报警模块HLALM2的输入端，第二高低限报警模块HLALM2的输出端连接至第一模拟量选择器AXSEL1的置位端，第二模拟量发生器A2的输出端连接第二高低限报警模块HLALM2的高限端，第二模拟量发生器A2的输出端还经第二乘法器与-1相乘后连接至第二高低限报警模块HLALM2的低限端，第一模拟量选择器AXSEL1的第二输入端设置为常量0。第二模拟量发生器A2的数值通常设定为0.1Hz。
电网调频能力计算单元包括：加法器ADD、第一函数发生器F1(x)、第二函数发生器F2(x)及并网在运机组各自对应的第i函数发生器Fi(x)。其中，第一函数发生器F1(x)、第二函数发生器F2(x)及并网在运机组各自对应的第i函数发生器Fi(x)用于根据来自电网功频转换单元中第一模拟量选择器AXSEL1的电网频率偏差值，生成对应的一次调频负荷补偿值，并将一次调频负荷补偿值分别送至加法器ADD的输入端；加法器ADD，用于对所有一次调频负荷补偿值求和，获取电网一次调频总补偿负荷值。
电网切除控制单元包括：第一绝对值模块ABS1、第二绝对值模块ABS2、比较器CMP、减法器DEV以及第二模拟量选择器AXSEL2。其中，电网功率变化量经第一绝对值模块ABS1计算之后分别输出至比较器CMP的第二输入端和减法器DEV的第一输入端，电网功频转换单元中加法器ADD的输出端经第二绝对值模块ABS2分别连接至比较器CMP的第一输入端和减法器DEV的第二输入端，比较器DEV的输出端连接至第二模拟量选择器AXSEL2的置位端，减法器DEV的输出端连接至第二模拟量选择器AXSEL2的第二输入端，第二模拟量选择器AXSEL2的第一输入端设置为常量0。
下面以华北电网区域内某省电网为例，根据该省电网上一年度电网功率变化量与电网频率偏差对应关系，两者之间的比例系数K＝20000。某日电网直调的并网运行机组90台，监测各机组的实际负荷值均在可调范围内，不存在一次调频能力受限问题。某时刻该电网发生直流极I闭锁，电网瞬间损失外网输送来的电量2412MW，即ΔPGRID＝-1937MW，根据公式ΔPGRID＝-K×Δf，可得
此时电网频率偏差值大于0.1Hz超出规定的频差阈值，进行电网一次调频总补偿负荷值计算。
如图4所示，采集到的ΔPGRID＝-1937，经过第一乘法器MUL1计算求得Δf＝0.1206，分别输送至第一模拟量选择器AXSEL1的第一输入端X1和第二高低限报警模块HLALM2的输入端X，由于第二高低限报警模块HLALM2的高低限值分别为0.1和-0.1，而0.1206＞0.1，则第二高低限报警模块HLALM2的输出为频差值越限，即高电平1信号输送至第一模拟量选择器AXSEL1的置位端S，第一模拟量选择器AXSEL1将第一输入端X1的值即0.1206分别送至90台并网在运机组，通过各自对应的第i函数发生器Fi(x)进行一次调频负荷补偿值的计算。
根据以0.1Hz为基准，计算求得频率偏差与单台机组一次调频负荷补偿值之间的对应关系：
PLC1为300MW机组，其对应的一次调频负荷补偿值为
依次求出各自数值，送至加法器ADD的输入端进行求和，求得ΔPTPFC＝1238.16MW。
此时，比较器CMP的第一输入端X1和第二输入端X2的输入值分别为1238.16和2412，由于1238.16＜2412，则比较器CMP的输出为低电平0，即此时第二模拟量选择器AXSEL2的置位端S为低电平0，第二模拟量选择器AXSEL2选择将第二输入端X2的值输出，即此时输出的切除量为减法器DEV计算结果2412-1238.16＝1173.84MW，此时并网在运机组的一次调频补偿量不能快速补偿电网功率缺口需求，需进行下一步切除策略，电网切除量为1173.84MW，不必按电网功率总变化量进行切除，能够有效降低电网故障下的操作量，提高电网频率控制效率。
该实施例中电网频率控制系统的工作原理和工作方法，在图1所示的实施例中已经详细阐述，两个实施例之间可以互相参照，在此不再赘述。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种电网频率控制方法，其特征在于，所述方法包括：
实时采集各并网在运机组的实际负荷值；
判断所述实际负荷值是否大于并网在运机组的最低稳燃负荷且小于并网在运机组的额定负荷；
如果是，判定所述实际负荷值处于负荷可调区间内；
如果否，判定当前并网在运机组的一次调频能力受限，发出受限报警；
根据电网功率变化量，利用公式
计算得出电网频率偏差值，其中，Δf为电网频率偏差值，ΔPGRID为电网功率变化量，K为电网功率变化量和电网频率偏差值之间的比例系数；
判断所述电网频率偏差值的绝对值是否大于等于设定的频差阈值；
如果是，分别计算每台并网在运机组的一次调频负荷补偿量；
对每台并网在运机组的一次调频负荷补偿量求和，计算得出电网一次调频总补偿负荷值；
根据所述电网功率变化量与电网一次调频总补偿负荷值的关系，确定电网切除策略；
其中，所述计算每台并网在运机组的一次调频负荷补偿量的方法，包括：
根据所述电网频率偏差，利用公式：
计算得出一次调频负荷补偿量，其中，ΔP为一次调频负荷补偿量，fD为一次调频死区，NN为并网在运机组额定转速，δ为火电机组转速不等率，且δ取值为：4％-5％， PN 为并网在运机组的额定负荷 。
2.根据权利要求1所述的一种电网频率控制方法，其特征在于，所述并网在运机组的最低稳燃负荷为：(30％-50％)*PN，其中，PN为并网在运机组的额定负荷。
3.根据权利要求1所述的一种电网频率控制方法，其特征在于，所述频差阈值为0.1。
4.根据权利要求1所述的一种电网频率控制方法，其特征在于，根据所述电网功率变化量与电网一次调频总补偿负荷值的关系，确定电网切除策略的方法，包括：
当|ΔPGRID|≤|ΔPTPFC|时，不执行电网切除策略，所述ΔPTPFC为电网一次调频总补偿负荷值；
当|ΔPGRID|>|ΔPTPFC|时，执行电网切除策略，且电网切除量为|ΔPGRID|-|ΔPTPFC|。
5.一种电网频率控制系统，其特征在于，所述系统包括：
并网机组调频监测单元，用于实时采集各并网在运机组的实际负荷值，以及，判断所述实际负荷值是否大于并网在运机组的最低稳燃负荷且小于并网在运机组的额定负荷，如果是，判定所述实际负荷值处于负荷可调区间内，否则判定当前并网在运机组的一次调频能力受限，发出受限报警；
电网功频转换单元，用于采集电网功率变化量，并根据所述电网功率变化量，利用公式
计算得出电网频率偏差值，判断所述电网频率偏差值的绝对值是否大于等于设定的频差阈值，以及，将所述电网频率偏差值输出至电网调频能力计算单元，其中，Δf为电网频率偏差值，ΔPGRID为电网功率变化量，K为电网功率变化量和电网频率偏差值之间的比例系数；
电网调频能力计算单元，用于当所述电网频率偏差值的绝对值大于等于设定的频差阈值时，分别计算每台并网在运机组的一次调频负荷补偿量，以及，对每台并网在运机组的一次调频负荷补偿量求和，计算得出电网一次调频总补偿负荷值，其中，所述计算每台并网在运机组的一次调频负荷补偿量的方法，包括：根据所述电网频率偏差，利用公式：
计算得出一次调频负荷补偿量，其中，ΔP为一次调频负荷补偿量，fD为一次调频死区，NN为并网在运机组额定转速，δ为火电机组转速不等率，且δ取值为：4％-5％， PN 为并网在运机组的额定负荷 ；
电网切除控制单元，用于根据所述电网功率变化量与电网一次调频总补偿负荷值的关系，确定电网切除策略。
6.根据权利要求5所述一种电网频率控制系统，其特征在于，所述并网机组调频监测单元包括：第一模拟量采集器AI1、第一高低限报警模块HLALM1和第一模拟量发生器A1，其中，所述第一模拟量采集器AI1用于采集并网在运机组实际负荷值并通过电力专网输送至第一高低限报警模块HLALM1的输入端，第一高低限报警模块HLALM1的高限端设置为机组额定负荷值，第一高低限报警模块HLALM1的低限端用于接收第一模拟量发生器A1中设置的机组最低稳燃负荷值。
7.根据权利要求5所述一种电网频率控制系统，其特征在于，所述电网功频转换单元包括：第二模拟量采集器AI2、第一乘法器MUL1、第二乘法器MUL2、第二模拟量发生器A2、第一模拟量选择器AXSEL1以及第二高低限报警模块HLALM2，其中，第二模拟量采集器AI2用于采集电网功率变化量，并将所述电网功率变化量输送至第一乘法器MUL1的第一输入端，第一乘法器MUL1的输出端分别连接第一模拟量选择器AXSEL1的第一输入端和第二高低限报警模块HLALM2的输入端，第二高低限报警模块HLALM2的输出端连接至第一模拟量选择器AXSEL1的置位端，第二模拟量发生器A2的输出端连接第二高低限报警模块HLALM2的高限端，第二模拟量发生器A2的输出端还经第二乘法器与-1相乘后连接至第二高低限报警模块HLALM2的低限端，第一模拟量选择器AXSEL1的第二输入端设置为常量0。
8.根据权利要求7所述一种电网频率控制系统，其特征在于，所述电网调频能力计算单元包括：加法器ADD、第一函数发生器F1(x)、第二函数发生器F2(x)及并网在运机组各自对应的第i函数发生器Fi(x)；
第一函数发生器F1(x)、第二函数发生器F2(x)及并网在运机组各自对应的第i函数发生器Fi(x)用于根据来自电网功频转换单元中第一模拟量选择器AXSEL1的电网频率偏差值，生成对应的一次调频负荷补偿值，并将所述一次调频负荷补偿值分别送至加法器ADD的输入端；
所述加法器ADD，用于对所有一次调频负荷补偿值求和，获取电网一次调频总补偿负荷值。
9.根据权利要求7所述一种电网频率控制系统，其特征在于，所述电网切除控制单元包括：第一绝对值模块ABS1、第二绝对值模块ABS2、比较器CMP、减法器DEV以及第二模拟量选择器AXSEL2，其中，电网功率变化量经第一绝对值模块ABS1计算之后分别输出至比较器CMP的第二输入端和减法器DEV的第一输入端，电网功频转换单元中加法器ADD的输出端经第二绝对值模块ABS2分别连接至比较器CMP的第一输入端和减法器DEV的第二输入端，比较器CMP 的输出端连接至第二模拟量选择器AXSEL2的置位端，减法器DEV的输出端连接至第二模拟量选择器AXSEL2的第二输入端，第二模拟量选择器AXSEL2的第一输入端设置为常量0。
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Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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| CN205429751U (zh) * | 2015-12-09 | 2016-08-03 | 国网山东省电力公司电力科学研究院 | 基于阀门运行方式自动调整的一次调频控制装置 |
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| 燃气轮机联合循环机组一次调频能力分析与优化方法研究;孙鹏等;《节能技术》;20191126;第37卷(第6期);493-508 * |
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