CN113422377A

CN113422377A - 一种直流调制与二次调频协调优化配置方法和装置

Info

Publication number: CN113422377A
Application number: CN202110978304.5A
Authority: CN
Inventors: 肖雄; 宋新立; 苏志达; 戴汉扬; 吴国旸; 刘涛; 穆世霞; 魏巍; 李霞; 陈刚; 刘丹; 谢岩
Original assignee: China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
Current assignee: China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
Priority date: 2021-08-25
Filing date: 2021-08-25
Publication date: 2021-09-21
Anticipated expiration: 2041-08-25
Also published as: CN113422377B

Abstract

本发明公开了一种直流调制与二次调频协调优化配置方法，包括：获取区域电网发生扰动后的直流调制动作量和电网调节需求；根据所述直流调制动作量和所述电网调节需求，确定二次调频的调节量；根据所述二次调频的调节量，调节区域电网扰动频率。解决电网发生严重扰动后，现有技术无法充分发挥AGC的调节能力，导致系统频率长期存在较大偏差的问题。

Description

一种直流调制与二次调频协调优化配置方法和装置

技术领域

本申请涉及电网调频技术领域，具体涉及一种直流调制与二次调频协调优化配置方法和装置。

背景技术

近年来，特高压电网快速发展，电网规模不断增大，部分送端电网与主网由交流同步联网转为直流异步联网。直流输电工程中的频率附加控制器（直流调制）实现了大扰动工况下两侧系统间的紧急功率支援，大大提高了系统频率稳定水平，在电网中得到广泛应用。

自动发电控制（automatic generation control，AGC）作为电网有功平衡重要手段，对于扰动后系统频率恢复及稳态频率控制起着关键作用。AGC系统主要通过系统频率及联络线功率偏差计算系统当前的功率缺额，并下发相关机组进行二次调频。

直流调制的动作大幅降低了扰动初期的系统频率偏差，但也带来AGC系统在扰动初期计算的功率缺额较实际偏低，无法充分发挥AGC的调节能力等问题，导致系统频率长期无法回归稳态运行区间，严重威胁系统的安全稳定运行。因此，亟需一种直流调制与二次调频间的协调优化配置方法。

发明内容

为解决上述问题，本申请提供一种直流调制与二次调频协调优化配置方法，包括：

获取区域电网发生扰动后的直流调制动作量和电网调节需求；

根据所述直流调制动作量和所述电网调节需求，确定二次调频的调节量；

根据所述二次调频的调节量，调节区域电网扰动频率。

可选的，获取区域电网发生扰动后的直流调制动作量，包括：

根据区域电网的实际频率、基准频率和直流调制动作死区，计算得到所述直流调制动作量；

或者，根据区域电网的直流实输送功率和直流设定输送功率，确定所述直流调制动作量。

可选的，获取电网调节需求包括：

获取区域电网发生扰动后的区域控制偏差；

根据所述区域控制偏差，获得所述电网调节需求。

可选的，所述根据所述直流调制动作量和所述电网调节需求，确定二次调频的调节量，包括：

将所述直流调制动作量叠加至所述电网调节需求，确定二次调频的调节量。

可选的，所述将所述直流调制动作量叠加至所述电网调节需求，确定二次调频的调节量，包括：

对所述电网调节需求进行滤波，得到滤波后的调节需求；

将所述直流调制动作量叠加至滤波后的调节需求，获得AGC主站下发调节量；

将所述AGC主站下发调节量确定为二次调频的调节量。

可选的，将所述直流调制动作量叠加至所述滤波后的调节需求，获得AGC主站下发调节量，包括：

根据所述直流调制动作量和各控制区的系数，得到各控制区直流调制叠加量；

将所述各控制区直流调制叠加量分别叠加至所述滤波后的调节需求，获得AGC主站下发到各控制区的调节量。

可选的，根据所述二次调频的调节量，调节区域电网扰动频率，包括：

在目标对象处于自动调节模式下，控制所述目标对象利用所述二次调频的调节量，调节区域电网的扰动频率，直至区域电网的频率恢复至稳态；其中，所述目标对象为区域电网中的二次调频电厂和/或机组。

可选的，所述方法还包括：

若所述目标对象不处于自动调节模式，则切换目标对象为自动调节模式。

可选的，所述调节区域电网的扰动频率，直至区域电网的频率恢复至稳态的步骤之后，还包括：

将所述目标对象由自动调节模式切换为区域电网发生扰动前的运行模式。

本申请同时提供一种直流调制与二次调频协调优化配置装置，包括：

直流调制动作量和调节需求获取单元，用于获取区域电网发生扰动后的直流调制动作量和电网调节需求；

调节量确定单元，用于根据所述直流调制动作量和所述电网调节需求，确定二次调频的调节量；

调节单元，用于根据所述二次调频的调节量，调节区域电网扰动频率。

可选的，调节单元，包括：

稳态恢复子单元，用于在目标对象处于自动调节模式下，控制所述目标对象利用所述二次调频的调节量，调节区域电网的扰动频率，直至区域电网的频率恢复至稳态；其中，所述目标对象为区域电网中的二次调频电厂和/或机组。

可选的，还包括：

切换单元，用于若所述目标对象不处于自动调节模式，则切换目标对象为自动调节模式。

本申请同时提供一种计算机设备，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，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一项所述方法的步骤。

本申请同时提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述的方法的步骤。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种直流调制与二次调频协调优化配置方法的流程示意图；

图2是本申请实施例涉及的系统频偏对比图；

图3是本申请实施例涉及的区域总调节功率对比图；

图4是本申请实施例涉及的控制区出力变化对比图；

图5是本申请实施例提供的一种直流调制与二次调频协调优化配置装置示意图；

图6是本申请实施例提供的计算机设备的结构图。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。

图1是本申请实施例提供的一种直流调制与二次调频协调优化配置方法的流程示意图，下面结合图1对本申请实施例提供的方法进行详细说明。

步骤S101，获取区域电网发生扰动后的直流调制动作量和电网调节需求。

其中，直流调制动作量为当直流输电线路所连接的一侧交流系统的频率发生波动时，直流频率附加控制器产生一个调节量，调节HVDC的传输功率值，该调节量即为直流调制动作量。

区域电网发生大扰动后，可以通过如下两种方法获得计算直流调制动作量。第一种是通过AGC主站侧计算直流调制动作量，第二种是通过直流功率差值方法计算直流调制动作量。其中，在AGC主站侧，根据区域电网的实际频率、基准频率和直流调制动作死区，计算得到所述直流调制动作量，具体通过如下公式获得：

式中，为直流调制动作量，为比例系数，为积分系数，为微分系数，为实际频率，基准频率，为直流调制动作死区，i为控制区内的直流编号，n为控制区内的直流总数量，s为积分因子，为直流i的比例系数，为直流i的积分系数，为直流i的微分系数；

通过直流功率差值计算获得直流调制动作量，包括：根据直流实际输送功率和直流设定输送功率，确定所述直流调制动作量，具体通过如下公式获得：

式中，为直流实际输送功率，为直流设定输送功率，为直流调制动作死区，i为控制区内的直流编号，n为控制区内的直流总数量，为直流i的实际输送功率，为直流i的设定输送功率。可选的，电网调节需求包括：获取区域电网发生扰动后的区域控制偏差；根据所述区域控制偏差，获得所述电网调节需求。

其中，区域控制偏差的定义为区域内有功功率不平衡量，计算方法与区域AGC所采用的控制模式相关。

其中，获取区域控制偏差ACE的具体公式如下：

（3）

式中，为频率偏差系数；为系统频偏，具体为频率基准值与系统实际值之差；为联络线偏差，具体为联络线基准值与联络线实际值之差；为频率分量系数，区域AGC采用FFC（定频率控制）及TBC（频率联络线偏差控制）控制模式为1，FTC（定联络线控制）控制模式为0；为联络线分量系数，区域AGC采用FTC及TBC控制模式为1，FFC控制模式为0；

根据区域控制偏差，获得区域电网调节需求，具体通过如下公式获得：

（4）

式中，为区域电网调节需求，，分别为比例增益系数与积分增益系数，为比例分量，为积分分量，为CPS分量，为CPS分量比例增益系数，为滤波后的系统频率偏差，E _ACE为区域控制偏差，I _ACE为区域控制偏差积分分量，通常写作ACE积分分量。

可选地，根据区域控制偏差，初步计算区域电网调节需求后，对区域电网调节需求进行数字低通滤波，降低坏数据及高频分量带来的不利影响。对区域电网调节需求进行数字低通滤波，可以在本步骤完成，也可以在下一步骤S102中完成，其效果相同，只需在确定二次调频的调节量之前确定即可。数字低通滤波方法如下：

（5）

式中，K为滤波序号，为离散滤波因子，PR _FIL为滤波后值，PR _RAW为生数据。

步骤S102，根据所述直流调制动作量和所述电网调节需求，确定二次调频的调节量。

在本发明实施例中，在确定区域电网调节需求后，并不能直接根据所述区域电网调节需求进行调频，还需确定二次调频下发调节量。二次调频下发调节量，是将直流调制动作量叠加至对应区域电网调节需求，获得的AGC主站下发调节量。

可选地，将所述直流调制动作量叠加至所述电网调节需求，确定二次调频的调节量。

可选地，对所述电网调节需求进行滤波，得到滤波后的调节需求；将所述直流调制动作量叠加至滤波后的调节需求，获得AGC主站下发调节量；将所述AGC主站下发调节量确定为二次调频的调节量。

在本发明实施例中，根据所述直流调制动作量和各控制区的系数，得到各控制区直流调制叠加量；将所述各控制区直流调制叠加量分别叠加至所述滤波后的调节需求，获得AGC主站下发到各控制区的调节量。

获得AGC主站下发各控制区的调节量，如下，

（6）

（7）

式中，为下发各控制区直流调制叠加量，下发各控制区的系数，为滤波后的调节需求，为主站实际下发到各控制区的调节量。

步骤S103，根据所述二次调频的调节量，调节区域电网扰动频率。

稳态情况下，考虑电网运行经济性、稳定性等问题，参与AGC调节的电厂和/或机组运行方式可分为AUTO（自动）模式、SCHE（计划）模式和BASE（人工基点模式）模式。

系统发生大扰动后（系统频偏大于设定门槛、持续时间超出设定时间），将参与AGC调节的电厂和\或机组运行方式统一切换为自动调节模式，充分发挥机组调节能力。

然后，根据AGC主站下发调节量，协同二次调频电厂和\或机组进行二次调频，自动调节区域电网扰动频率，直至区域电网频率恢复至稳态。

可选地，在目标对象处于自动调节模式下，控制所述目标对象利用所述二次调频的调节量，调节区域电网的扰动频率，直至区域电网的频率恢复至稳态；其中，所述目标对象为区域电网中的二次调频电厂和/或机组。若所述目标对象不处于自动调节模式，则切换目标对象为自动调节模式。

在区域电网频率恢复至稳态后（系统频偏小于设定门槛、持续时间超出设定时间），此时AGC应充分考虑其运行的经济性，将二次调电厂和\或机组运行模式切换为扰动前对应运行方式。即将所述目标对象由自动调节模式切换为区域电网发生扰动前的运行模式。

切换过程中，严格控制进行切换的电厂/机组总数量及功率回退最大步长，避免切换过程重新造成扰动。

应用实施例：

本发明所述方法已经在PSD-FDS软件中得到验证并成功应用于国内某区域电网。

该电网与其他电网异步运行，通过5条大容量直流与其他电网互联，其中4条直流的直流调制功能启用。直流调制典型死区为0.07Hz，调制量PI典型值分别为K_P=50，K_I=0，动作限幅典型值为向上调节不超过额定容量5%，向下调节不超过额定容量10%。

基于2018年异步试验中的直流功率速降2000MW工况，说明改进策略的具体应用效果。试验期间，为保证电网具有充足调节能力，总调控制区内电厂全部转为AUTO运行方式（正常工况下，总调控制区仅一座水电运行于AUTO方式，其余均运行于SCHE或BASE方式）。其中，AGC下发调节量不叠加直流调制动作量为策略一，本发明提出的AGC下发调节量叠加直流调制动作量为策略二。

表1 AGC系统运行参数

通过策略一和策略二运行表1的运行参数，得到策略一和策略二对应的系统频偏对比，区域总调节功率对比和机组功率变化量对比，如图2、图3、图4所示，可见，采用本发明所提策略后，系统频率恢复速度显著提高。整体恢复耗时减少约170s，恢复速率提高30%以上。

若总调控制区电厂按照正常控制方式设置，则本发明所提改进策略（策略二）效果更加明显。

基于同一发明构思，本申请提供一种直流调制与二次调频协调优化配置装置500，如图5所示，包括：

直流调制动作量和调节需求获取单元510，用于获取区域电网发生扰动后的直流调制动作量和电网调节需求；

调节量确定单元520，用于根据所述直流调制动作量和所述电网调节需求，确定二次调频的调节量；

调节单元530，用于根据所述二次调频的调节量，调节区域电网扰动频率。

可选的，调节单元，包括：

可选的，还包括：

图6是本申请实施例提供的计算机设备的结构。该电子设备可以是第一设备和第二设备中的任一个或两者、或与它们独立的单机设备，该单机设备可以与第一设备和第二设备进行通信，以从它们接收所采集到的输入信号。图6图示了根据本公开实施例的电子设备的框图。如图6所示，电子设备包括一个或多个处理器61和存储器62。

处理器61可以是中央处理单元（CPU）或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其他形式的处理单元，并且可以控制电子设备中的其他组件以执行期望的功能。

存储器62可以包括一个或多个计算机程序产品，所述计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。所述易失性存储器例如可以包括随机存取存储器（RAM）和/或高速缓冲存储器（cache）等。所述非易失性存储器例如可以包括只读存储器（ROM）、硬盘、闪存等。在所述计算机可读存储介质上可以存储一个或多个计算机程序指令，处理器61可以运行所述程序指令，以实现上文所述的本公开的各个实施例的软件程序的对历史变更记录进行信息挖掘的方法以及/或者其他期望的功能。在一个示例中，电子设备还可以包括：输入装置63和输出装置64，这些组件通过总线系统和/或其他形式的连接机构（未示出）互连。

此外，该输入装置63还可以包括例如键盘、鼠标等等。

该输出装置64可以向外部输出各种信息。该输出设备64可以包括例如显示器、扬声器、打印机、以及通信网络及其所连接的远程输出设备等等。

当然，为了简化，图6中仅示出了该电子设备中与本公开有关的组件中的一些，省略了诸如总线、输入/输出接口等等的组件。除此之外，根据具体应用情况，电子设备还可以包括任何其他适当的组件。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种直流调制与二次调频协调优化配置方法，其特征在于，包括：

根据所述二次调频的调节量，调节区域电网扰动频率。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取区域电网发生扰动后的直流调制动作量，包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取电网调节需求包括：

获取区域电网发生扰动后的区域控制偏差；

根据所述区域控制偏差，获得所述电网调节需求。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述直流调制动作量和所述电网调节需求，确定二次调频的调节量，包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将所述直流调制动作量叠加至所述电网调节需求，确定二次调频的调节量，包括：

对所述电网调节需求进行滤波，得到滤波后的调节需求；

将所述AGC主站下发调节量确定为二次调频的调节量。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，将所述直流调制动作量叠加至所述滤波后的调节需求，获得AGC主站下发调节量，包括：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述二次调频的调节量，调节区域电网扰动频率，包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述调节区域电网的扰动频率，直至区域电网的频率恢复至稳态的步骤之后，还包括：

10.一种直流调制与二次调频协调优化配置装置，其特征在于，包括：

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，调节单元，包括：

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，还包括：

13.一种计算机设备，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计算机程序时实现权利要求1至9中任一项所述方法的步骤。

14.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至9中任一项所述的方法的步骤。