CN111985771B - 基于电网频率超欠调分析的电网频率调控方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于电网频率超欠调分析的电网频率调控方法及系统，该方法是利用SCADA系统获取设定时间内的系统频率，形成系统频率数据库；根据系统频率数据库和设定的超欠调频率上下限门槛值，划分频率数据区间，得到数据区间分布图；根据数据区间分布图和设定的超欠调判定时限，分别计算单位时间内的超调次数和欠调次数；对比设定的超调、欠调次数参考值，从而判定系统频率调控是否存在超调、欠调；根据判定结果，调节调频工具参数，以解决系统存在的超调、欠调问题。本方法可准确而有效地统计系统频率的超欠调数据，给予系统频率调控评价，根据评价结果合理调节调频工具参数，提高调频工具调频准确性和有效性，保证电网正常安全稳定。

Description

基于电网频率超欠调分析的电网频率调控方法及系统
技术领域
本发明属于电力系统安全稳定监控技术领域，涉及基于SCADA的频率调控监测，特别涉及一种面向调度主站、基于电网频率超欠调分析的电网频率调控方法及系统。
背景技术
由于直流外送占比较高、直流运行方式多变、省内新能源装机容量较大、省内水电枯汛期发电能力差异显著等特点，云南省级异步电网年内、日内峰谷差率巨大，年内电网特性差异显著。
云南电网与南方电网主网异步联网运行以来，曾多次通过调整调频工具参数以适应电网特性变化，但目前还只是依据专家的经验来微调调频参数，缺乏具体的方法及应有的数据分析，为制定合理的调频方式提供依据。
因此，需要结合频率超调（频率调节过快）和欠调（频率调节过慢）数据，给予频率调控评价，为制定合理的调频方式提供实测数据支撑，从而实现频率调控效果的整体优化。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术的空缺，提供一种面向调度主站、基于电网频率超欠调分析的电网频率调控方法及系统，本方法可准确有效统计单位时间内系统频率的超欠调次数，并根据统计得到的超欠调次数评价系统调频工具频率调控情况，为调频工具参数设置提供决策辅助，保证电网正常安全运行。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种基于电网频率超欠调分析的电网频率调控方法，包括如下步骤：
步骤（1），利用SCADA系统获取设定时间内的系统频率，形成系统频率数据库；
步骤（2），根据步骤（1）得到的系统频率数据库和设定的超欠调频率上下限门槛值，划分频率数据区间，得到数据区间分布图；
步骤（3），根据步骤（2）得到的数据区间分布图和设定的超欠调判定时限，分别计算单位时间内的超调次数和欠调次数；
步骤（4），根据步骤（3）的计算结果，对比设定的超调、欠调次数参考值，从而判定系统频率调控是否存在超调、欠调。
步骤（5），根据步骤（4）的判定结果，调节调频工具参数，以解决超调、欠调的情况。
进一步，优选的是，所述步骤（1）中，SCADA采集数据通过数据接口获取。
进一步，优选的是，所述步骤（1）中，系统频率为电网中的统一频率，数据为秒级数据。
进一步，优选的是，所述步骤（2）中，在划分数据区间前，设定超欠调频率上下限；划分数据区间时，频率值越上限记为1，频率值越下限记为-1，上下限之间记为0，得到数据区间分布图。
进一步，优选的是，所述步骤（3）中，设定超调判定时限Tmin和欠调判定时限Tmax；根据数据区间分布图，判定是否是超欠调，并统计超欠调次数；其中，当数据区间分布图相邻的高值1和低值-1的时间间隔t1小于Tmin，即判定为一次超调；高值持续的时间或低值持续的时间t2大于Tmax，即判定为一次欠调。
进一步，优选的是，步骤（4）中，判定系统调频工具频率调控是否超欠调需对比设定的超调、欠调参考值，若超调次数大于设定的超调次数参考值，表明系统调频工具调频过快、调节量过大，为超调；欠调次数大于欠调次数参考值，表明系统调频工具调频过慢、调节量不足，为欠调。
进一步，优选的是，所述步骤（5）中，调频工具参数包括但不限于AGC比例增益系数。
本发明同时提供基于电网频率超欠调分析的电网频率调控系统，包括：
数据采集模块，用于利用SCADA系统获取设定时间内的系统频率，形成系统频率数据库；
第一处理模块，用于根据得到的系统频率数据库和设定的超欠调频率上下限门槛值，划分频率数据区间，得到数据区间分布图；
第二处理模块，用于根据得到的数据区间分布图和设定的超欠调判定时限，分别计算单位时间内的超调次数和欠调次数；
第三处理模块，用于根据计算结果，对比设定的超调、欠调次数参考值，从而判定系统频率调控是否存在超调、欠调；
调控模块，用于根据判定结果，调节调频工具参数。
本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如上述基于电网频率超欠调分析的电网频率调控方法的步骤。
本发明另外提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如上述基于电网频率超欠调分析的电网频率调控方法的步骤。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
本发明基于SCADA秒级数据，对电网系统频率调控进行频率超欠调数据分析和评价，为合理调节调频工具参数提供依据，从而降低频率超欠调发生次数，提升调频工具调控准确性，减少发电单元无效调节。现有技术通常通过系统仿真建模确定调频工具参数，系统准确建模难度大、耗时长，调频工具参数难以准确整定。相比已有技术，本发明克服了现有技术的不足实现过程更为灵活、简单。
附图说明
图1是本发明基于电网频率超欠调分析的电网频率调控系统的结构示意图；
图2为本发明电子设备结构示意图。
图3是应用实例中获取到的SCADA数据；
图4是应用实例中根据SCADA数据划分的频率区间图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用材料或设备未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。
实施例1
一种基于电网频率超欠调分析的电网频率调控方法，包括如下步骤：
步骤（1），利用SCADA系统获取设定时间内的系统频率，形成系统频率数据库；
步骤（2），根据步骤（1）得到的系统频率数据库和设定的超欠调频率上下限门槛值，划分频率数据区间，得到数据区间分布图；
步骤（3），根据步骤（2）得到的数据区间分布图和设定的超欠调判定时限，分别计算单位时间内的超调次数和欠调次数；
步骤（4），根据步骤（3）的计算结果，对比设定的超调、欠调次数参考值，从而判定系统频率调控是否存在超调、欠调。
步骤（5），根据步骤（4）的判定结果，调节调频工具参数，以解决超调、欠调的情况。
实施例2
一种基于电网频率超欠调分析的电网频率调控方法，包括如下步骤：
步骤（1），利用SCADA系统获取设定时间内的系统频率，形成系统频率数据库；
步骤（2），根据步骤（1）得到的系统频率数据库和设定的超欠调频率上下限门槛值，划分频率数据区间，得到数据区间分布图；
步骤（3），根据步骤（2）得到的数据区间分布图和设定的超欠调判定时限，分别计算单位时间内的超调次数和欠调次数；
步骤（4），根据步骤（3）的计算结果，对比设定的超调、欠调次数参考值，从而判定系统频率调控是否存在超调、欠调。
步骤（5），根据步骤（4）的判定结果，调节调频工具参数，以解决超调、欠调的情况。
所述步骤（1）中，SCADA采集数据通过数据接口获取。系统频率为电网中的统一频率，数据为秒级数据。
所述步骤（2）中，在划分数据区间前，设定超欠调频率上下限；划分数据区间时，频率值越上限记为1，频率值越下限记为-1，上下限之间记为0，得到数据区间分布图。
所述步骤（3）中，设定超调判定时限Tmin和欠调判定时限Tmax；根据数据区间分布图，判定是否是超欠调，并统计超欠调次数；其中，当数据区间分布图相邻的高值1和低值-1的时间间隔t1小于Tmin，即判定为一次超调；高值持续的时间或低值持续的时间t2大于Tmax，即判定为一次欠调。
步骤（4）中，判定系统调频工具频率调控是否超欠调需对比设定的超调、欠调参考值，若超调次数大于设定的超调次数参考值，表明系统调频工具调频过快、调节量过大，为超调；欠调次数大于欠调次数参考值，表明系统调频工具调频过慢、调节量不足，为欠调。
所述步骤（5）中，调频工具参数包括但不限于AGC比例增益系数。
如图1所示，基于电网频率超欠调分析的电网频率调控系统，包括：
数据采集模块101，用于利用SCADA系统获取设定时间内的系统频率，形成系统频率数据库；
第一处理模块102，用于根据得到的系统频率数据库和设定的超欠调频率上下限门槛值，划分频率数据区间，得到数据区间分布图；
第二处理模块103，用于根据得到的数据区间分布图和设定的超欠调判定时限，分别计算单位时间内的超调次数和欠调次数；
第三处理模块104，用于根据计算结果，对比设定的超调、欠调次数参考值，从而判定系统频率调控是否存在超调、欠调；
调控模块105，用于根据判定结果，调节调频工具参数。
在本发明实施例中，数据采集模块101利用SCADA系统获取设定时间内的系统频率，形成系统频率数据库；然后，第一处理模块102根据得到的系统频率数据库和设定的超欠调频率上下限门槛值，划分频率数据区间，得到数据区间分布图；接着，第二处理模块103根据得到的数据区间分布图和设定的超欠调判定时限，分别计算单位时间内的超调次数和欠调次数；第三处理模块104再根据计算结果，对比设定的超调、欠调次数参考值，从而判定调频工具的调控是否存在超调、欠调；最后，调控模块105根据判定结果，调节调频工具参数。
本发明实施例提供的一种基于电网频率超欠调分析的电网频率调控系统，该系统能较为直观的判断是否出现超、欠调，从而能较快的调节调频工具参数，以解决超调、欠调的情况。
本发明实施例提供的系统是用于执行上述各方法实施例的，具体流程和详细内容请参照上述实施例，此处不再赘述。
图2为本发明实施例提供的电子设备结构示意图，参照图2，该电子设备可以包括：处理器(processor)201、通信接口(Communications Interface)202、存储器(memory)203和通信总线204，其中，处理器201，通信接口202，存储器203通过通信总线204完成相互间的通信。处理器201可以调用存储器203中的逻辑指令，以执行如下方法：利用SCADA系统获取设定时间内的系统频率，形成系统频率数据库；根据得到的系统频率数据库和设定的超欠调频率上下限门槛值，划分频率数据区间，得到数据区间分布图；根据得到的数据区间分布图和设定的超欠调判定时限，分别计算单位时间内的超调次数和欠调次数；根据计算结果，对比设定的超调、欠调次数参考值，从而判定系统频率调控是否存在超调、欠调；根据判定结果，调节调频工具参数。
此外，上述的存储器203中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的基于电网频率超欠调分析的电网频率调控方法，例如包括：利用SCADA系统获取设定时间内的系统频率，形成系统频率数据库；根据得到的系统频率数据库和设定的超欠调频率上下限门槛值，划分频率数据区间，得到数据区间分布图；根据得到的数据区间分布图和设定的超欠调判定时限，分别计算单位时间内的超调次数和欠调次数；根据计算结果，对比设定的超调、欠调次数参考值，从而判定系统频率调控是否存在超调、欠调；于根据判定结果，调节调频工具参数。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件来实现。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
应用实例
一种基于电网频率超欠调分析的电网频率调控方法，包括以下步骤：
步骤（1）：利用现有的SCADA系统，获取一天内系统频率，形成系统频率数据库，其中，SCADA采集数据需要通过数据接口获取，系统频率为电网中的统一频率，数据均为秒级数据，如图3所示；
步骤（2）：根据步骤（1）得到的系统频率数据，划分数据区间得到如图4的数据区间分布图，其中频率值越上限记为1，频率值越下限记为-1，上下限之间记为0，并以此划分系统频率为1（越上限），0（合理区），-1（越下限）区间；
所述步骤（2）中，在划分数据区间前，设定超欠调频率上限、下限定值；如图3所示，本实例中设置虚线值为超欠调频率上限定值（50.05Hz）、下限定值（49.95Hz），根据定值形成纵轴方向为1、0、-1、0、1交替出现的类方波曲线，如图4；
步骤（3）：根据步骤（2）得到的频率方波曲线，如图4，判断该段时间内是否发生超欠调；设置超调判定时限Tmin、欠调时限Tmax；若相邻的高值（1）和低值（-1）时间间隔t1小于Tmin，即判定出现一次超调；高（低）值持续的时间t2大于Tmax，即判定出现一次欠调；
统计该段时间内的超欠调次数，并计算出单位时间内的超调次数、欠调次数；注：单位时间可以小时、日、月等；
步骤（4）：根据步骤（3）的计算结果，对比设定的超调、欠调次数参考值，从而判定系统频率调控是否存在超调、欠调。
若步骤（3）中计算得到的单位超调次数大于设定的超调次数参考值，表明该段时间内系统调频工具调频过快、调节量过大，系统呈现超调状态；若步骤（3）中计算得到的单位欠调次数大于设定的欠调次数参考值，表明系统调频工具调频过慢、调节量不足，系统呈现欠调状态。
步骤（5）：根据步骤（4）的判定结果，调节调频工具参数，以解决超调、欠调的情况。若系统呈现超调状态，减小AGC比例增益系数；若系统呈现欠调状态，增大AGC比例增益系数；
所述步骤（5）中，调频工具参数包括但不限于AGC比例增益系数；若系统呈现超调状态，通过减小AGC比例增益系数，可减少AGC系统动作量，从而降低超调发生次数；若系统呈现超调状态，通过增大AGC比例增益系数，可增大AGC系统动作量，从而降低欠调发生次数。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种基于电网频率超欠调分析的电网频率调控方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤（1），利用SCADA系统获取设定时间内的系统频率，形成系统频率数据库；
步骤（2），根据步骤（1）得到的系统频率数据库和设定的超欠调频率上下限门槛值，划分频率数据区间，得到数据区间分布图；
步骤（3），根据步骤（2）得到的数据区间分布图和设定的超欠调判定时限，分别计算单位时间内的超调次数和欠调次数；
步骤（4），根据步骤（3）的计算结果，对比设定的超调、欠调次数参考值，从而判定系统频率调控是否存在超调、欠调；
步骤（5），根据步骤（4）的判定结果，调节调频工具参数；
所述步骤（2）中，在划分数据区间前，设定超欠调频率上下限；划分数据区间时，频率值越上限记为1，频率值越下限记为-1，上下限之间记为0，得到数据区间分布图；
所述步骤（3）中，设定超调判定时限Tmin和欠调判定时限Tmax；根据数据区间分布图，判定是否是超欠调，并统计超欠调次数；其中，当数据区间分布图相邻的高值1和低值-1的时间间隔t1小于Tmin，即判定为一次超调；高值持续的时间或低值持续的时间t2大于Tmax，即判定为一次欠调。
2.根据权利要求1所述的基于电网频率超欠调分析的电网频率调控方法，其特征在于：所述步骤（1）中，SCADA采集数据通过数据接口获取。
3.根据权利要求1所述的基于电网频率超欠调分析的电网频率调控方法，其特征在于：所述步骤（1）中，系统频率为电网中的统一频率，数据为秒级数据。
4.根据权利要求1所述的基于电网频率超欠调分析的电网频率调控方法，其特征在于：步骤（4）中，判定系统调频工具频率调控是否超欠调需对比设定的超调、欠调参考值，若超调次数大于设定的超调次数参考值，表明系统调频工具调频过快、调节量过大，为超调；欠调次数大于欠调次数参考值，表明系统调频工具调频过慢、调节量不足，为欠调。
5.根据权利要求1所述的基于电网频率超欠调分析的电网频率调控方法，其特征在于：所述步骤（5）中，调频工具参数包括AGC比例增益系数。
6.基于电网频率超欠调分析的电网频率调控系统，其特征在于，包括：
数据采集模块，用于利用SCADA系统获取设定时间内的系统频率，形成系统频率数据库；
第一处理模块，用于根据得到的系统频率数据库和设定的超欠调频率上下限门槛值，划分频率数据区间，得到数据区间分布图；
第二处理模块，用于根据得到的数据区间分布图和设定的超欠调判定时限，分别计算单位时间内的超调次数和欠调次数；
第三处理模块，用于根据计算结果，对比设定的超调、欠调次数参考值，从而判定系统频率调控是否存在超调、欠调；
调控模块，用于根据判定结果，调节调频工具参数；
在划分数据区间前，设定超欠调频率上下限；划分数据区间时，频率值越上限记为1，频率值越下限记为-1，上下限之间记为0，得到数据区间分布图；
设定超调判定时限Tmin和欠调判定时限Tmax；根据数据区间分布图，判定是否是超欠调，并统计超欠调次数；其中，当数据区间分布图相邻的高值1和低值-1的时间间隔t1小于Tmin，即判定为一次超调；高值持续的时间或低值持续的时间t2大于Tmax，即判定为一次欠调。
7.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至5任一项所述基于电网频率超欠调分析的电网频率调控方法的步骤。
8.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述基于电网频率超欠调分析的电网频率调控方法的步骤。
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