CN113255485B - 一种水力发电机组并网模式的识别方法及装置 - Google Patents

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CN113255485B CN202110520700.3A CN202110520700A CN113255485B CN 113255485 B CN113255485 B CN 113255485B CN 202110520700 A CN202110520700 A CN 202110520700A CN 113255485 B CN113255485 B CN 113255485B
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Abstract

本申请公开了一种水力发电机组并网模式的识别方法及装置，包括：先获取水力发电机组的实时运行参数及稳态参数；接着，根据发电机的实时输出功率、接力器的实时行程及水力发电机组的稳态参数，获取水力发电机组的加速功率、频率变化率及等效惯性常数；最后，获取预设的孤立电网频率限值及水力发电机组的实时频率超过孤立电网频率限值的总时间值，并根据水力发电机组的等效惯性常数及总时间值，识别水力发电机组的并网模式。本申请解决了由于检测手段及判别手段的缺失，现有的识别方法仅能识别大电网运行模式与孤立电网运行模式这两种并网模式，所以无法保证电网及水力发电机组的运行稳定性的问题，提高了并网模式识别准确性。

Description

一种水力发电机组并网模式的识别方法及装置
技术领域
本申请涉及水力发电机组控制技术领域，尤其涉及一种水力发电机组并网模式的识别方法及装置。
背景技术
水力发电机组是一种将水的位能转化为电能的能量转换装置，是水电站生产电能的主要动力设备。水力发电机组主要包括水轮机、发电机及调速器，水电站引用的水流经过水轮机时，水轮机将水能转换为驱使机械旋转的机械能，发电机又将机械能转换为输出电能，调速器识别水力发电机组的并网模式，并根据识别到的并网模式自动调节参数或切换控制模式后，将发电机的输出电能并入电网，保证电网及水力发电机组的运行稳定性。
目前，除了常见的大电网运行模式外，水力发电机组的并网模式还包括异步互联送端电网运行模式、孤立电网运行负荷模式及单机带负荷运行模式等。这些不同的并网模式之间的运行特性差异较大，如果不加以区别地将水力发电机组采用同样的控制逻辑与控制参数并入电网，会导致电网出现振荡或失稳。因此，识别水力发电机组的并网模式十分必要。
但是由于检测手段及判别手段的缺失，现有的识别方法仅能识别大电网运行模式与孤立电网运行模式这两种并网模式，所以无法保证电网及水力发电机组的运行稳定性。
发明内容
为了解决由于检测手段及判别手段的缺失，现有的识别方法仅能识别大电网运行模式与孤立电网运行模式这两种并网模式，所以无法保证电网及水力发电机组的运行稳定性的问题，本申请通过以下实施例公开了一种水力发电机组并网模式的识别方法及装置。
本申请第一方面公开了一种水力发电机组并网模式的识别方法，包括：
获取水力发电机组的实时运行参数，所述水力发电机组的实时运行参数包括所述水力发电机组的实时频率、发电机的实时输出功率及接力器的实时行程，所述接力器为调速器的执行机构；
根据所述水力发电机组的实时运行参数，获取所述水力发电机组的稳态参数，所述水力发电机组的稳态参数包括所述水力发电机组工作在稳态工况下时，所述发电机的输出功率及所述水力发电机组工作在稳态工况下时，所述接力器的行程；
根据所述发电机的实时输出功率、所述接力器的实时行程及所述水力发电机组的稳态参数，获取所述水力发电机组的加速功率及所述水力发电机组的频率变化率；
获取所述水力发电机组的等效惯性常数，所述水力发电机组的等效惯性常数为所述水力发电机组的加速功率与所述水力发电机组的频率变化率之间的比值；
获取预设的孤立电网频率限值；
获取所述水力发电机组的实时频率超过所述孤立电网频率限值的总时间值；
根据所述水力发电机组的等效惯性常数及所述总时间值，识别所述水力发电机组的并网模式，所述水力发电机组的并网模式为大电网运行模式、异步互联送端电网运行模式、孤立电网运行负荷模式或单机带负荷运行模式。
可选的，所述根据所述水力发电机组的实时运行参数，获取所述水力发电机组的稳态参数，包括：
获取所述水力发电机组的频率差，所述频率差为所述水力发电机组的实时频率与所述水力发电机组的频率给定值之间的差值；
获取所述水力发电机组的一次调频死区，所述一次调频死区为电网频率变化在预设范围内的情况下，所述水力发电机组不参与调频的区域；
当所述频率差在所述一次调频死区的区域内时，若所述接力器的行程变化小于1％且持续时间超过预设时长，则从所述水力发电机组的实时频率超出所述一次调频死区的时刻起，获取向前预设时长内所述接力器的行程平均值作为所述水力发电机组工作在稳态工况下时，所述接力器的行程，以及获取向前预设时长内所述发电机的输出功率平均值作为所述水力发电机组工作在稳态工况下时，所述发电机的输出功率。
可选的，所述根据所述发电机的实时输出功率、所述接力器的实时行程及所述水力发电机组的稳态参数，获取所述水力发电机组的加速功率及所述水力发电机组的频率变化率，包括：
通过如下公式获取所述接力器的行程增量：
Figure BDA0003063839060000021
其中，y表示所述接力器的行程增量，Y表示所述接力器的实时行程，Y0表示所述水力发电机组工作在稳态工况下时，所述接力器的行程，Ymax表示所述接力器的最大行程，所述最大行程为所述接力器的设备参数；
通过如下公式获取水轮机的功率增量：
Figure BDA0003063839060000022
其中，Δpm表示水轮机的功率增量，Tw表示水流惯性的时间常数，s表示拉普拉斯算子；通过如下公式获取发电机的功率增量：
Figure BDA0003063839060000023
其中，Δpe表示发电机的功率增量，P表示所述发电机的实时输出功率，P0表示所述水力发电机组工作在稳态工况下时，所述发电机的输出功率，Pr表示所述发电机的额定有功功率；
通过如下公式获取所述水力发电机组的加速功率：
Δpa＝Δpm-Δpe；
其中，Δpa表示所述水力发电机组的加速功率；
通过如下公式获取所述水力发电机组的频率变化率：
Figure BDA0003063839060000031
其中，dx/dt表示所述水力发电机组的频率变化率，fi表示当前时刻获取的所述水力发电机组的频率，fi-1为前一个时刻获取的所述水力发电机组的频率，ΔT表示当前时刻与前一个时刻的时间间隔。
可选的，所述根据所述水力发电机组的等效惯性常数及所述总时间值，识别所述水力发电机组的并网模式，包括：
根据以下四种情况的判别依据，获取所述水力发电机组的并网模式：
11)若TM＜2Ta，则获取所述水力发电机组的并网模式为单机带负荷运行模式；
12)若2Ta＜TM＜nTa，则获取所述水力发电机组的并网模式为孤立电网运行负荷模式；
13)若TM＞nTa且Tf＞t，则获取所述水力发电机组的并网模式为异步互联送端电网运行模式；
14)若TM＞nTa且Tf＜t，则获取所述水力发电机组的并网模式为大电网运行模式；
其中，TM表示所述水力发电机组的等效惯性常数，Ta表示水力发电机组的机械惯性时间常数，n表示根据电网的不同容量预设的大于2的常数，t表示预设时间阈值，所述总时间值小于所述时间阈值。
本申请第二方面公开了一种水力发电机组并网模式的识别装置，所述识别装置应用于本申请第一方面所述的一种水力发电机组并网模式的识别方法，包括：
实时运行参数获取模块，用于获取水力发电机组的实时运行参数，所述水力发电机组的实时运行参数包括所述水力发电机组的实时频率、发电机的实时输出功率及接力器的实时行程，所述接力器为调速器的执行机构；
稳态参数获取模块，用于根据所述水力发电机组的实时运行参数，获取所述水力发电机组的稳态参数，所述水力发电机组的稳态参数包括所述水力发电机组工作在稳态工况下时，所述发电机的输出功率及所述水力发电机组工作在稳态工况下时，所述接力器的行程；
加速功率及频率变化率获取模块，用于根据所述发电机的实时输出功率、所述接力器的实时行程及所述水力发电机组的稳态参数，获取所述水力发电机组的加速功率及所述水力发电机组的频率变化率；
等效惯性常数获取模块，用于获取所述水力发电机组的等效惯性常数，所述水力发电机组的等效惯性常数为所述水力发电机组的加速功率与所述水力发电机组的频率变化率之间的比值；
孤立电网频率限值获取模块，用于获取预设的孤立电网频率限值；
总时间值获取模块，用于获取所述水力发电机组的实时频率超过所述孤立电网频率限值的总时间值；
并网模式识别模块，用于根据所述水力发电机组的等效惯性常数及所述总时间值，识别所述水力发电机组的并网模式，所述水力发电机组的并网模式为大电网运行模式、异步互联送端电网运行模式、孤立电网运行负荷模式或单机带负荷运行模式。
可选的，所述稳态参数获取模块，包括：
频率差获取单元，用于获取所述水力发电机组的频率差，所述频率差为所述水力发电机组的实时频率与所述水力发电机组的频率给定值之间的差值；
一次调频死区获取单元，用于获取所述水力发电机组的一次调频死区，所述一次调频死区为电网频率变化在预设范围内的情况下，所述水力发电机组不参与调频的区域；
稳态参数获取单元，用于当所述频率差在所述一次调频死区的区域内时，若所述接力器的行程变化小于1％且持续时间超过预设时长，则从所述水力发电机组的实时频率超出所述一次调频死区的时刻起，获取向前预设时长内所述接力器的行程平均值作为所述水力发电机组工作在稳态工况下时，所述接力器的行程，以及获取向前预设时长内所述发电机的输出功率平均值作为所述水力发电机组工作在稳态工况下时，所述发电机的输出功率。
可选的，所述加速功率及频率变化率获取模块，包括：
第一计算单元，用于通过如下公式获取所述接力器的行程增量：
Figure BDA0003063839060000041
其中，y表示所述接力器的行程增量，Y表示所述接力器的实时行程，Y0表示所述水力发电机组工作在稳态工况下时，所述接力器的行程，Ymax表示所述接力器的最大行程，所述最大行程为所述接力器的设备参数；
第二计算单元，用于通过如下公式获取水轮机的功率增量：
Figure BDA0003063839060000042
其中，Δpm表示水轮机的功率增量，Tw表示水流惯性的时间常数，s表示拉普拉斯算子；
第三计算单元，用于通过如下公式获取发电机的功率增量：
Figure BDA0003063839060000043
其中，Δpe表示发电机的功率增量，P表示所述发电机的实时输出功率，P0表示所述水力发电机组工作在稳态工况下时，所述发电机的输出功率，Pr表示所述发电机的额定有功功率；
第四计算单元，用于通过如下公式获取所述水力发电机组的加速功率：
Δpa＝Δpm-Δpe；
其中，Δpa表示所述水力发电机组的加速功率；
第五计算单元，用于通过如下公式获取所述水力发电机组的频率变化率：
Figure BDA0003063839060000044
其中，dx/dt表示所述水力发电机组的频率变化率，fi表示当前时刻获取的所述水力发电机组的频率，fi-1为前一个时刻获取的所述水力发电机组的频率，ΔT表示当前时刻与前一个时刻的时间间隔。
可选的，所述并网模式识别模块，包括：
根据以下四种情况的判别依据，获取所述水力发电机组的并网模式：
11)若TM＜2Ta，则获取所述水力发电机组的并网模式为单机带负荷运行模式；
12)若2Ta＜TM＜nTa，则获取所述水力发电机组的并网模式为孤立电网运行负荷模式；
13)若TM＞nTa且Tf＞t，则获取所述水力发电机组的并网模式为异步互联送端电网运行模式；
14)若TM＞nTa且Tf＜t，则获取所述水力发电机组的并网模式为大电网运行模式；
其中，TM表示所述水力发电机组的等效惯性常数，Ta表示水力发电机组的机械惯性时间常数，n表示根据电网的不同容量预设的大于2的常数，t表示预设时间阈值，所述总时间值小于所述时间阈值。
本申请实施例公开了一种水力发电机组并网模式的识别方法及装置，包括：首先，获取水力发电机组的实时运行参数，并根据所述水力发电机组的实时运行参数，获取所述水力发电机组的稳态参数；接着，根据所述发电机的实时输出功率、所述接力器的实时行程及所述水力发电机组的稳态参数，获取所述水力发电机组的加速功率、所述水力发电机组的频率变化率及所述水力发电机组的等效惯性常数；最后，获取预设的孤立电网频率限值及所述水力发电机组的实时频率超过所述孤立电网频率限值的总时间值，并根据所述水力发电机组的等效惯性常数及所述总时间值，识别所述水力发电机组的并网模式。
利用上述一种水力发电机组并网模式的识别方法及装置解决由于检测手段及判别手段的缺失，现有的识别方法仅能识别大电网运行模式与孤立电网运行模式这两种并网模式，所以无法保证电网及水力发电机组的运行稳定性的问题，本申请通过对实时运行参数及稳态参数中多个参数进行监测及获取，并通过等效惯性常数这一特征参数获取水力发电机组的并网模式，克服了现有技术只能识别大电网运行模式与孤立电网运行模式两种并网模式的缺陷，并且，本申请通过特征参数大小、水力发电机组的实时频率超过所述孤立电网频率限值的总时间值共同构成判据，克服了现有技术通过延时判断导致的识别时间长的不足，提高了并网模式识别的快速性与准确性，识别速度更快、准确度更高。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例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为本申请实施例公开的一种水力发电机组并网模式的识别方法的工作流程示意图；
图2为本申请实施例公开的一种水力发电机组并网模式的识别装置的结构示意图；
图3为本申请实施例公开的又一种水力发电机组并网模式的识别装置的结构示意图。
具体实施方式
为了解决由于检测手段及判别手段的缺失，现有的识别方法仅能识别大电网运行模式与孤立电网运行模式这两种并网模式，所以无法保证电网及水力发电机组的运行稳定性的问题，本申请通过以下实施例公开了一种水力发电机组并网模式的识别方法及装置。
本申请第一实施例公开了一种水力发电机组并网模式的识别方法，参见图1所示的工作流程示意图，包括：
步骤S1、获取水力发电机组的实时运行参数，所述水力发电机组的实时运行参数包括所述水力发电机组的实时频率、发电机的实时输出功率及接力器的实时行程，所述接力器为调速器的执行机构。
具体的，所述水力发电机组的实时频率也表示为所述水力发电机组的实时转速，所述接力器主要用于控制水力发电机组中导水机构的开闭来调整水轮机的过流量，以此控制水轮机的动力矩，接力器的实时行程为接力器活塞运动的实时位移，通过调整位移的大小和方向可以控制水力发电机组输出功率的变化。这里通过对多个参量的监测，保证了水力发电机组并网模式的识别范围更加广范。
步骤S2、根据所述水力发电机组的实时运行参数，获取所述水力发电机组的稳态参数，所述水力发电机组的稳态参数包括所述水力发电机组工作在稳态工况下时，所述发电机的输出功率及所述水力发电机组工作在稳态工况下时，所述接力器的行程。
进一步的，所述根据所述水力发电机组的实时运行参数，获取所述水力发电机组的稳态参数，包括：
获取所述水力发电机组的频率差，所述频率差为所述水力发电机组的实时频率与所述水力发电机组的频率给定值之间的差值。
获取所述水力发电机组的一次调频死区，所述一次调频死区为电网频率变化在预设范围内的情况下，所述水力发电机组不参与调频的区域。
当所述频率差在所述一次调频死区的区域内时，若所述接力器的行程变化小于1％且持续时间超过预设时长，则从所述水力发电机组的实时频率超出所述一次调频死区的时刻起，获取向前预设时长内所述接力器的行程平均值作为所述水力发电机组工作在稳态工况下时，所述接力器的行程，以及获取向前预设时长内所述发电机的输出功率平均值作为所述水力发电机组工作在稳态工况下时，所述发电机的输出功率。
具体的，所述预设时长为本领域技术人员根据实际应用场景所预设的时间值，一般为了保证机组运行的稳定性，所述预设时长为20秒，在电网频率变化较小的情况下水力发电机组运行在不灵敏区，即不参与一次调频过程，这个不灵敏区就叫作一次调频死区。若所述接力器的行程变化小于1％且持续时间超过20秒，则从所述水力发电机组的实时频率超出所述一次调频死区的时刻起，获取向前20秒内所述接力器的行程平均值作为所述水力发电机组工作在稳态工况下时，所述接力器的行程，以及获取向前预设时长内所述发电机的输出功率平均值作为所述水力发电机组工作在稳态工况下时，所述发电机的输出功率。
步骤S3、根据所述发电机的实时输出功率、所述接力器的实时行程及所述水力发电机组的稳态参数，获取所述水力发电机组的加速功率及所述水力发电机组的频率变化率。
进一步的，所述根据所述发电机的实时输出功率、所述接力器的实时行程及所述水力发电机组的稳态参数，获取所述水力发电机组的加速功率及所述水力发电机组的频率变化率，包括：
通过如下公式获取所述接力器的行程增量：
Figure BDA0003063839060000071
其中，y表示所述接力器的行程增量，Y表示所述接力器的实时行程，Y0表示所述水力发电机组工作在稳态工况下时，所述接力器的行程，Ymax表示所述接力器的最大行程，所述最大行程为所述接力器的设备参数。
通过如下公式获取水轮机的功率增量：
Figure BDA0003063839060000072
其中，Δpm表示水轮机的功率增量，Tw表示水流惯性的时间常数，s表示拉普拉斯算子。
通过如下公式获取发电机的功率增量：
Figure BDA0003063839060000073
其中，Δpe表示发电机的功率增量，P表示所述发电机的实时输出功率，P0表示所述水力发电机组工作在稳态工况下时，所述发电机的输出功率，Pr表示所述发电机的额定有功功率。
通过如下公式获取所述水力发电机组的加速功率：
Δpa＝Δpm-Δpe；
其中，Δpa表示所述水力发电机组的加速功率。
通过如下公式获取所述水力发电机组的频率变化率：
Figure BDA0003063839060000074
其中，dx/dt表示所述水力发电机组的频率变化率，fi表示当前时刻获取的所述水力发电机组的频率，fi-1为前一个时刻获取的所述水力发电机组的频率，ΔT表示当前时刻与前一个时刻的时间间隔。
步骤S4、获取所述水力发电机组的等效惯性常数，所述水力发电机组的等效惯性常数为所述水力发电机组的加速功率与所述水力发电机组的频率变化率之间的比值。
具体的，所述等效惯性常数与水力发电机组的固有特性以及动态特性有关，用以反映整个水力发电机组并入电网的惯性，通过计算等效惯性常数这一特征参数判定水力发电机组并入电网的模式，克服了现有技术只能识别孤立电网运行负荷模式和大电网运行模式两种并网模式的缺陷，可以识别孤立电网运行负荷模式、单机带负荷运行模式、异步互联送端电网运行模式和大电网运行模式等多种不同的并网运行模式。
步骤S5、获取预设的孤立电网频率限值。
具体的，所述孤立电网一般泛指脱离大电网的小容量电网。
步骤S6、获取所述水力发电机组的实时频率超过所述孤立电网频率限值的总时间值。
具体的，所述总时间值为所述水力发电机组的实时频率超过所述孤立电网频率限值的所有时间的累加值。
步骤S7、根据所述水力发电机组的等效惯性常数及所述总时间值，识别所述水力发电机组的并网模式，所述水力发电机组的并网模式为大电网运行模式、异步互联送端电网运行模式、孤立电网运行负荷模式或单机带负荷运行模式。
进一步的，所述根据所述水力发电机组的等效惯性常数及所述总时间值，识别所述水力发电机组的并网模式，包括：
根据以下四种情况的判别依据，获取所述水力发电机组的并网模式：
11)若TM＜2Ta，则获取所述水力发电机组的并网模式为单机带负荷运行模式。
12)若2Ta＜TM＜nTa，则获取所述水力发电机组的并网模式为孤立电网运行负荷模式。
13)若TM＞nTa且Tf＞t，则获取所述水力发电机组的并网模式为异步互联送端电网运行模式。
14)若TM＞nTa且Tf＜t，则获取所述水力发电机组的并网模式为大电网运行模式。
其中，TM表示所述水力发电机组的等效惯性常数，Ta表示水力发电机组的机械惯性时间常数，n表示根据电网的不同容量预设的大于2的常数，t表示预设时间阈值，所述总时间值小于所述时间阈值。
具体的，所述预设时间阈值为系统设置的限制时间，需要根据实际情况进行调整,所述水力发电机组的实时频率超过所述孤立电网频率限值的总时间值一定要小于所述预设时间阈值，才能保证系统的稳定运行。其中，Ta表征发电机组的机械惯性，n为大于2的常数，需要根据不同电网容量进行适当设置，通过等效惯性常数大小、及所述总时间值共同构成判据，克服了现有技术通过延时判断导致的识别时间长的不足，提高了识别并网模式的快速性与准确性，识别速度更快、准确度更高。
本申请实施例公开了一种水力发电机组并网模式的识别方法及装置，包括：首先，获取水力发电机组的实时运行参数，并根据所述水力发电机组的实时运行参数，获取所述水力发电机组的稳态参数；接着，根据所述发电机的实时输出功率、所述接力器的实时行程及所述水力发电机组的稳态参数，获取所述水力发电机组的加速功率、所述水力发电机组的频率变化率及所述水力发电机组的等效惯性常数；最后，获取预设的孤立电网频率限值及所述水力发电机组的实时频率超过所述孤立电网频率限值的总时间值，并根据所述水力发电机组的等效惯性常数及所述总时间值，识别所述水力发电机组的并网模式。
利用上述一种水力发电机组并网模式的识别方法及装置解决由于检测手段及判别手段的缺失，现有的识别方法仅能识别大电网运行模式与孤立电网运行模式这两种并网模式，所以无法保证电网及水力发电机组的运行稳定性的问题，本申请通过对实时运行参数及稳态参数中多个参数进行监测及获取，并通过等效惯性常数这一特征参数获取水力发电机组的并网模式，克服了现有技术只能识别大电网运行模式与孤立电网运行模式两种并网模式的缺陷，并且，本申请通过特征参数大小、水力发电机组的实时频率超过所述孤立电网频率限值的总时间值共同构成判据，克服了现有技术通过延时判断导致的识别时间长的不足，提高了并网模式识别的快速性与准确性，识别速度更快、准确度更高。
下述为本申请公开的装置实施例，用于执行上述方法实施例，针对装置实施例中未披露的细节，请参照方法实施例。
本申请第二实施例公开了一种水力发电机组并网模式的识别装置，所述识别装置应用于本申请第一实施例所述的一种水力发电机组并网模式的识别方法，参见图2及图3所示的结构示意图(其中，图3中的箭头表示数据信号的传输方向)，包括：
实时运行参数获取模块10，用于获取水力发电机组的实时运行参数，所述水力发电机组的实时运行参数包括所述水力发电机组的实时频率、发电机的实时输出功率及接力器的实时行程，所述接力器为调速器的执行机构。
具体的，所述实时运行参数获取模块10包括实时频率获取单元101、实时输出功率获取单元102及实时行程获取单元103，所述实时频率获取单元101用于获取所述水力发电机组的实时频率；所述实时输出功率获取单元102用于获取发电机的实时输出功率；所述实时行程获取单元103，用于获取接力器的实时行程。
稳态参数获取模块20，用于根据所述水力发电机组的实时运行参数，获取所述水力发电机组的稳态参数，所述水力发电机组的稳态参数包括所述水力发电机组工作在稳态工况下时，所述发电机的输出功率及所述水力发电机组工作在稳态工况下时，所述接力器的行程。
进一步的，所述稳态参数获取模块20，包括：
频率差获取单元，用于获取所述水力发电机组的频率差，所述频率差为所述水力发电机组的实时频率与所述水力发电机组的频率给定值之间的差值。
一次调频死区获取单元，用于获取所述水力发电机组的一次调频死区，所述一次调频死区为电网频率变化在预设范围内的情况下，所述水力发电机组不参与调频的区域。
稳态参数获取单元，用于当所述频率差在所述一次调频死区的区域内时，若所述接力器的行程变化小于1％且持续时间超过预设时长，则从所述水力发电机组的实时频率超出所述一次调频死区的时刻起，获取向前预设时长内所述接力器的行程平均值作为所述水力发电机组工作在稳态工况下时，所述接力器的行程，以及获取向前预设时长内所述发电机的输出功率平均值作为所述水力发电机组工作在稳态工况下时，所述发电机的输出功率。
加速功率及频率变化率获取模块30，用于根据所述发电机的实时输出功率、所述接力器的实时行程及所述水力发电机组的稳态参数，获取所述水力发电机组的加速功率及所述水力发电机组的频率变化率。
进一步的，所述加速功率及频率变化率获取模块30，包括：
第一计算单元301，用于通过如下公式获取所述接力器的行程增量：
Figure BDA0003063839060000091
其中，y表示所述接力器的行程增量，Y表示所述接力器的实时行程，Y0表示所述水力发电机组工作在稳态工况下时，所述接力器的行程，Ymax表示所述接力器的最大行程，所述最大行程为所述接力器的设备参数。
第二计算单元302，用于通过如下公式获取水轮机的功率增量：
Figure BDA0003063839060000101
其中，Δpm表示水轮机的功率增量，Tw表示水流惯性的时间常数，s表示拉普拉斯算子。
第三计算单元303，用于通过如下公式获取发电机的功率增量：
Figure BDA0003063839060000102
其中，Δpe表示发电机的功率增量，P表示所述发电机的实时输出功率，P0表示所述水力发电机组工作在稳态工况下时，所述发电机的输出功率，Pr表示所述发电机的额定有功功率。
第四计算单元304，用于通过如下公式获取所述水力发电机组的加速功率：
Δpa＝Δpm-Δpe；
其中，Δpa表示所述水力发电机组的加速功率。
第五计算单元305，用于通过如下公式获取所述水力发电机组的频率变化率：
Figure BDA0003063839060000103
其中，dx/dt表示所述水力发电机组的频率变化率，fi表示当前时刻获取的所述水力发电机组的频率，fi-1为前一个时刻获取的所述水力发电机组的频率，ΔT表示当前时刻与前一个时刻的时间间隔。
等效惯性常数获取模块40，用于获取所述水力发电机组的等效惯性常数，所述水力发电机组的等效惯性常数为所述水力发电机组的加速功率与所述水力发电机组的频率变化率之间的比值。
孤立电网频率限值获取模块50，用于获取预设的孤立电网频率限值。
总时间值获取模块60，用于获取所述水力发电机组的实时频率超过所述孤立电网频率限值的总时间值。
并网模式识别模块70，用于根据所述水力发电机组的等效惯性常数及所述总时间值，识别所述水力发电机组的并网模式，所述水力发电机组的并网模式为大电网运行模式、异步互联送端电网运行模式、孤立电网运行负荷模式或单机带负荷运行模式。
进一步的，所述并网模式识别模块70，包括：
根据以下四种情况的判别依据，获取所述水力发电机组的并网模式：
11)若TM＜2Ta，则获取所述水力发电机组的并网模式为单机带负荷运行模式。
12)若2Ta＜TM＜nTa，则获取所述水力发电机组的并网模式为孤立电网运行负荷模式。
13)若TM＞nTa且Tf＞t，则获取所述水力发电机组的并网模式为异步互联送端电网运行模式。
14)若TM＞nTa且Tf＜t，则获取所述水力发电机组的并网模式为大电网运行模式。
其中，TM表示所述水力发电机组的等效惯性常数，Ta表示水力发电机组的机械惯性时间常数，n表示根据电网的不同容量预设的大于2的常数，t表示预设时间阈值，所述总时间值小于所述时间阈值。
在具体应用场景中，首先，实时运行参数获取模块10中的实时频率获取单元101获取所述水力发电机组的实时频率，实时输出功率获取单元102获取发电机的实时输出功率，实时行程获取单元103获取接力器的实时行程，稳态参数获取模块20根据实时运行参数，获取模块10中的数据信息获取水力发电机组的稳态参数；接着，加速功率及频率变化率获取模块30中的第一计算单元301根据实时行程获取单元103及稳态参数获取模块20中的数据信息，获取接力器的行程增量，第二计算单元302根据第一计算单元301中的数据信息，获取水轮机的功率增量，第三计算单元303根据第二计算单元302、实时输出功率获取单元102及稳态参数获取模块20中的数据信息获取发电机的功率增量、第四计算单元304根据第三计算单元303中的数据信息获取水力发电机组的加速功率，第五计算单元305根据第四计算单元304及实时频率获取单元101中的数据信息获取水力发电机组的频率变化率；最后等效惯性常数获取模块40根据加速功率及频率变化率获取模块30中的数据信息获取水力发电机组的等效惯性常数，孤立电网频率限值获取模块50获取预设的孤立电网频率限值，总时间值获取模块60根据孤立电网频率限值获取模块50中的数据信息获取所述水力发电机组的实时频率超过所述孤立电网频率限值的总时间值，并网模式识别模块70根据总时间值获取模块60及等效惯性常数获取模块40中的数据信息获取所述水力发电机组的并网模式。
以上结合具体实施方式和范例性实例对本申请进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本申请的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本申请精神和范围的情况下，可以对本申请技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本申请的范围内。本申请的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种水力发电机组并网模式的识别方法，其特征在于，包括：
获取水力发电机组的实时运行参数，所述水力发电机组的实时运行参数包括所述水力发电机组的实时频率、发电机的实时输出功率及接力器的实时行程，所述接力器为调速器的执行机构；
根据所述水力发电机组的实时运行参数，获取所述水力发电机组的稳态参数，所述水力发电机组的稳态参数包括所述水力发电机组工作在稳态工况下时，所述发电机的输出功率及所述水力发电机组工作在稳态工况下时，所述接力器的行程；
根据所述发电机的实时输出功率、所述接力器的实时行程及所述水力发电机组的稳态参数，获取所述水力发电机组的加速功率及所述水力发电机组的频率变化率；
获取所述水力发电机组的等效惯性常数，所述水力发电机组的等效惯性常数为所述水力发电机组的加速功率与所述水力发电机组的频率变化率之间的比值；
获取预设的孤立电网频率限值；
获取所述水力发电机组的实时频率超过所述孤立电网频率限值的总时间值；
根据所述水力发电机组的等效惯性常数及所述总时间值，识别所述水力发电机组的并网模式，所述水力发电机组的并网模式为大电网运行模式、异步互联送端电网运行模式、孤立电网运行负荷模式或单机带负荷运行模式；
所述根据所述水力发电机组的实时运行参数，获取所述水力发电机组的稳态参数，包括：
获取所述水力发电机组的频率差，所述频率差为所述水力发电机组的实时频率与所述水力发电机组的频率给定值之间的差值；
获取所述水力发电机组的一次调频死区，所述一次调频死区为电网频率变化在预设范围内的情况下，所述水力发电机组不参与调频的区域；
当所述频率差在所述一次调频死区的区域内时，若所述接力器的行程变化小于1％且持续时间超过预设时长，则从所述水力发电机组的实时频率超出所述一次调频死区的时刻起，获取向前预设时长内所述接力器的行程平均值作为所述水力发电机组工作在稳态工况下时，所述接力器的行程，以及获取向前预设时长内所述发电机的输出功率平均值作为所述水力发电机组工作在稳态工况下时，所述发电机的输出功率；
所述根据所述发电机的实时输出功率、所述接力器的实时行程及所述水力发电机组的稳态参数，获取所述水力发电机组的加速功率及所述水力发电机组的频率变化率，包括：
通过如下公式获取所述接力器的行程增量：
Figure FDA0003528895790000011
其中，y表示所述接力器的行程增量，Y表示所述接力器的实时行程，Y0表示所述水力发电机组工作在稳态工况下时，所述接力器的行程，Ymax表示所述接力器的最大行程，所述最大行程为所述接力器的设备参数；
通过如下公式获取水轮机的功率增量：
Figure FDA0003528895790000012
其中，Δpm表示水轮机的功率增量，Tw表示水流惯性的时间常数，s表示拉普拉斯算子；
通过如下公式获取发电机的功率增量：
Figure FDA0003528895790000021
其中，Δpe表示发电机的功率增量，P表示所述发电机的实时输出功率，P0表示所述水力发电机组工作在稳态工况下时，所述发电机的输出功率，Pr表示所述发电机的额定有功功率；
通过如下公式获取所述水力发电机组的加速功率：
Δpa＝Δpm-Δpe；
其中，Δpa表示所述水力发电机组的加速功率；
通过如下公式获取所述水力发电机组的频率变化率：
Figure FDA0003528895790000022
其中，dx/dt表示所述水力发电机组的频率变化率，fi表示当前时刻获取的所述水力发电机组的频率，fi-1为前一个时刻获取的所述水力发电机组的频率，ΔT表示当前时刻与前一个时刻的时间间隔；
所述根据所述水力发电机组的等效惯性常数及所述总时间值，识别所述水力发电机组的并网模式，包括：
根据以下四种情况的判别依据，获取所述水力发电机组的并网模式：
11)若TM＜2Ta，则获取所述水力发电机组的并网模式为单机带负荷运行模式；
12)若2Ta＜TM＜nTa，则获取所述水力发电机组的并网模式为孤立电网运行负荷模式；
13)若TM＞nTa且Tf＞t，则获取所述水力发电机组的并网模式为异步互联送端电网运行模式；
14)若TM＞nTa且Tf＜t，则获取所述水力发电机组的并网模式为大电网运行模式；
其中，TM表示所述水力发电机组的等效惯性常数，Ta表示水力发电机组的机械惯性时间常数，n表示根据电网的不同容量预设的大于2的常数，t表示预设时间阈值，所述总时间值小于所述时间阈值。
2.一种水力发电机组并网模式的识别装置，其特征在于，所述识别装置应用于权利要求1所述的一种水力发电机组并网模式的识别方法，包括：
实时运行参数获取模块，用于获取水力发电机组的实时运行参数，所述水力发电机组的实时运行参数包括所述水力发电机组的实时频率、发电机的实时输出功率及接力器的实时行程，所述接力器为调速器的执行机构；
稳态参数获取模块，用于根据所述水力发电机组的实时运行参数，获取所述水力发电机组的稳态参数，所述水力发电机组的稳态参数包括所述水力发电机组工作在稳态工况下时，所述发电机的输出功率及所述水力发电机组工作在稳态工况下时，所述接力器的行程；
加速功率及频率变化率获取模块，用于根据所述发电机的实时输出功率、所述接力器的实时行程及所述水力发电机组的稳态参数，获取所述水力发电机组的加速功率及所述水力发电机组的频率变化率；
等效惯性常数获取模块，用于获取所述水力发电机组的等效惯性常数，所述水力发电机组的等效惯性常数为所述水力发电机组的加速功率与所述水力发电机组的频率变化率之间的比值；
孤立电网频率限值获取模块，用于获取预设的孤立电网频率限值；
总时间值获取模块，用于获取所述水力发电机组的实时频率超过所述孤立电网频率限值的总时间值；
并网模式识别模块，用于根据所述水力发电机组的等效惯性常数及所述总时间值，识别所述水力发电机组的并网模式，所述水力发电机组的并网模式为大电网运行模式、异步互联送端电网运行模式、孤立电网运行负荷模式或单机带负荷运行模式。
3.根据权利要求2所述的一种水力发电机组并网模式的识别装置，其特征在于，所述稳态参数获取模块，包括：
频率差获取单元，用于获取所述水力发电机组的频率差，所述频率差为所述水力发电机组的实时频率与所述水力发电机组的频率给定值之间的差值；
一次调频死区获取单元，用于获取所述水力发电机组的一次调频死区，所述一次调频死区为电网频率变化在预设范围内的情况下，所述水力发电机组不参与调频的区域；
稳态参数获取单元，用于当所述频率差在所述一次调频死区的区域内时，若所述接力器的行程变化小于1％且持续时间超过预设时长，则从所述水力发电机组的实时频率超出所述一次调频死区的时刻起，获取向前预设时长内所述接力器的行程平均值作为所述水力发电机组工作在稳态工况下时，所述接力器的行程，以及获取向前预设时长内所述发电机的输出功率平均值作为所述水力发电机组工作在稳态工况下时，所述发电机的输出功率。
4.根据权利要求2所述的一种水力发电机组并网模式的识别装置，其特征在于，所述加速功率及频率变化率获取模块，包括：
第一计算单元，用于通过如下公式获取所述接力器的行程增量：
Figure FDA0003528895790000031
其中，y表示所述接力器的行程增量，Y表示所述接力器的实时行程，Y0表示所述水力发电机组工作在稳态工况下时，所述接力器的行程，Ymax表示所述接力器的最大行程，所述最大行程为所述接力器的设备参数；
第二计算单元，用于通过如下公式获取水轮机的功率增量：
Figure FDA0003528895790000032
其中，Δpm表示水轮机的功率增量，Tw表示水流惯性的时间常数，s表示拉普拉斯算子；
第三计算单元，用于通过如下公式获取发电机的功率增量：
Figure FDA0003528895790000041
其中，Δpe表示发电机的功率增量，P表示所述发电机的实时输出功率，P0表示所述水力发电机组工作在稳态工况下时，所述发电机的输出功率，Pr表示所述发电机的额定有功功率；
第四计算单元，用于通过如下公式获取所述水力发电机组的加速功率：
Δpa＝Δpm-Δpe；
其中，Δpa表示所述水力发电机组的加速功率；
第五计算单元，用于通过如下公式获取所述水力发电机组的频率变化率：
Figure FDA0003528895790000042
其中，dx/dt表示所述水力发电机组的频率变化率，fi表示当前时刻获取的所述水力发电机组的频率，fi-1为前一个时刻获取的所述水力发电机组的频率，ΔT表示当前时刻与前一个时刻的时间间隔。
5.根据权利要求2所述的一种水力发电机组并网模式的识别装置，其特征在于，所述并网模式识别模块，包括：
根据以下四种情况的判别依据，获取所述水力发电机组的并网模式：
11)若TM＜2Ta，则获取所述水力发电机组的并网模式为单机带负荷运行模式；
12)若2Ta＜TM＜nTa，则获取所述水力发电机组的并网模式为孤立电网运行负荷模式；
13)若TM＞nTa且Tf＞t，则获取所述水力发电机组的并网模式为异步互联送端电网运行模式；
14)若TM＞nTa且Tf＜t，则获取所述水力发电机组的并网模式为大电网运行模式；
其中，TM表示所述水力发电机组的等效惯性常数，Ta表示水力发电机组的机械惯性时间常数，n表示根据电网的不同容量预设的大于2的常数，t表示预设时间阈值，所述总时间值小于所述时间阈值。
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