CN114204571A - 一种基于调节目标设定抑制重复调节的一次调频方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于调节目标设定抑制重复调节的一次调频方法，对一次调频目标调节量进行缩放、滞后、平滑的策略处理，然后将处理后的一次调频调节量叠加至机组有功功率设定值以获取机组有功功率目标值。本发明提供的调频方法中对调节量进行缩放处理能够减小监控系统可能产生的一次调频重复调节量，而滞后策略能够兼容调速器一次调频的调节延时、平滑策略能够兼容调速器一次调频的调节速率，从而防止一次调频调节过程中监控系统下位机的重复调节，有效防止监控系统下位机对调速器系统的一次调频调节过程造成干扰，提高一次调频调节过程动态的稳定性。

Description

一种基于调节目标设定抑制重复调节的一次调频方法

技术领域

本发明属于水电调频技术领域，涉及一种基于调节目标设定抑制重复调节的一次调频方法。

背景技术

保持电网频率稳定在额定频率一定偏差范围内是电网安全的一项重要内容，而电网频率又直接取决于以及反映了整个电网电量的供需平衡，亦即电网总的发电量和总的用电量是否能保持基本的一致性。因此通过调节各并网电站的发电量(有功功率输出)，以实现电网电量的供需平衡，进而保证电网频率稳定在额定频率附近，就自然而然成为调度机构和发电机构的一项重要职能。

常规而言，对并网电站的有功功率调节主要包括一次调频调节和二次调频调节。二次调频是指当电网频率与额定频率的差值绝对值超过一个门槛值后，调度对控制范围内各并网电站的输出有功功率进行调节，使电网发电功率和消耗功率恢复平衡状态，以保证电网频率和额定频率之差在允许范围内。二次调频整个过程步骤分为：1)调度机构根据电网频率偏差量，以及电网“频率-功率”敏感系数，对使电网频率回复到额定频率而需要的发电功率变化量进行计算；2)调度根据计算结果对控制区域内各并网电站的有功功率设定值进行修正，并发出功率调节指令；3)各电站在接收到新的有功功率设定值后，由AGC将电站总有功功率设定值分配到受AGC控制的各台机组；4)各机组有功功率控制系统根据新的单机有功功率设定值对机组有功功率进行闭环反馈调节。

一次调频是指当电网频率与额定频率的差值绝对值超过一次调频门槛值(国内绝大部分电网为水电0.05Hz、火电0.03Hz)后，各机组调速器系统根据预设的“频率-功率”调节系数对机组有功功率进行调节，以在一定程度上弥补电网发电功率与消耗功率之间的失衡。与二次调频相比，由于没有统一的控制中枢对各参与一次调频的机组进行协调控制，且与调节量的计算机制有关，一次调频无法使电网频率完全恢复到额定频率，因此又被称为有差调节。

目前国内水电站的有功功率调节模式主要包括调速器功率模式和调速器开度模式；二者的区别在于：调速器功率模式下，由调速器根据机组有功功率目标值对机组有功功率实发值进行闭环反馈调节；调速器开度模式下，由监控系统根据机组有功功率目标值和机组有功功率实发值的偏差发出调节脉冲至调速器，对调速器的导叶开度设定值进行修正，调速器则根据导叶开度目标值对导叶开度进行闭环反馈调节。

在调速器开度模式下，假如对一二次调频的协调控制不做处理，则可能发生一次调频和二次调频的冲突，最常见的情况是二次调频将一次调频的调节量视为扰动，并将一次调频的调节量抵消或拉回，从而使一次调频无法达到预期的调节效果。针对这种情况，目前实践中主要采用在不同工况中或者闭锁一次调频、或者闭锁二次调频的控制策略，例如：在二次调频完成后，除非接收到新的机组有功功率设定值，否则闭锁机组的二次调频功能，二次调频功能闭锁后，即使机组有功功率实发值偏离机组有功功率设定值或目标值超过有功功率调节死区，也不再启动机组的二次调频闭环反馈调节机制。

实践证明，如上述通过闭锁手段防止一二次调频冲突的控制策略，虽然能够在一定程度上缓解一二调频的冲突问题，但仍然具有较大缺陷，主要是增加了有功功率控制策略的总体复杂性，在一次调频动作的起始和结束阶段，存在监控系统和调速器重复调节从而导致一次调频动作超调和复归超调的可能性，降低了机组有功功率调节的动态稳定性。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种基于调节目标设定抑制重复调节的一次调频方法，提高一次调频调节过程动态的稳定性。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种基于调节目标设定抑制重复调节的一次调频方法，包括以下操作：

S1100)监控系统下位机接收调度机构以二次调频指令下发的机组有功功率设定值p_s；

S1200)监控系统下位机计算一次调频目标功率调节量p_f，当一次调频功能未投入时，p_f为0；投入时，p_f＝机组额定容量×一次调频功率调节系数×Δf，Δf为电网频率与额定频率的一次调频计算用偏差；

S1300)监控系统下位机对一次调频目标功率调节量p_f执行缩放策略、滞后策略、平滑策略中的一种或多种的组合，得到机组有功功率叠加值变量Δp；

其中，缩放策略是基于缩放系数对一次调频目标调节量进行缩放的策略；

滞后策略是基于中间数组对一次调频目标调节量按顺序进行周期性迭代的策略；

平滑策略是基于梯度参数对一次调频目标调节量进行梯度变化的策略；

S1400)监控系统计算机组有功功率目标值p_t，p_t＝p_s+Δp；

以水电站有功功率调速器开度调节模式，监控系统下位机通过预设的有功功率闭环调节功能计算增/减导叶开度开出脉冲的长度并通过继电器发送给调速器系统；

S1500)调速器系统根据接收到的来自监控系统下位机的增导叶开度开出脉冲的长度或减导叶开度开出脉冲的长度，对导叶开度设定值进行修正，然后叠加一次调频的目标开度调节量，得到导叶开度目标值；

S1600)调速器系统按照调速器常规策略，根据导叶开度目标值对导叶开度进行闭环反馈调节，使导叶开度实际值趋向于导叶开度目标值，并最终稳定在导叶开度目标值的导叶开度调节死区范围内。

所述监控系统下位机计算一次调频的目标功率调节量包括以下操作：

S1210)计算电网频率与额定频率的一次调频计算用偏差Δf，包括：

S1211)当电网频率与额定频率的差值绝对值小于等于水电一次调频门槛值时，Δf＝0；

S1212)当电网频率大于额定频率，且两者的差值绝对值大于水电一次调频门槛值时，Δf等于额定频率减去电网频率再加上水电一次调频门槛值；

S1213)当电网频率小于额定频率，且两者的差值绝对值大于水电一次调频门槛值时，Δf等于额定频率减去电网频率再减去水电一次调频门槛值；

S1220)当一次调频功能未投入时，一次调频目标功率调节量p_f为0；

S1230)当一次调频投入时，一次调频目标功率调节量p_f＝机组额定容量×一次调频功率调节系数×Δf，其中一次调频调节系数由调度机构预先给定。

所述缩放策略、滞后策略、平滑策略的执行包括以下操作：

S1310)设置机组有功功率叠加值变量Δp，以及参与运算的中间变量Δp₁、Δp₂、Δp₃；

S1320)对一次调频目标功率调节量进行缩放策略的执行包括：

S1321)设置缩放系数k₁，k₄<k₁<1；其中k₄为机组一次调频功率调节量的下限门槛系数；

S1322)当对一次调频目标功率调节量进行缩放策略被设置为有效时，Δp₁＝p_f×k₁；

S1323)当对一次调频目标功率调节量进行缩放策略被设置为无效时，Δp₁＝p_f；

S1330)对一次调频目标功率调节量进行滞后策略的执行包括：

S1331)设置用于对一次调频目标调节量进行滞后的中间数组[i₁、i₂、i₃、…、i_n]，其中数组长度n等于将一次调频目标功率调节量进行滞后的周期数量；

S1332)在初始周期对中间数组的每个变量赋值为Δp₁，即i_n＝Δp₁，i_n-1＝Δp₁，…，i₂＝Δp₁，i₁＝Δp₁；

S1333)在初始周期之后的每个周期，按从后往前的顺序，将中间数组的每个变量赋值给排序加1的数组变量，即i_n＝i_n-1，i_n-1＝i_n-2，…，i₃＝i₂，i₂＝i₁；

S1334)在初始周期之后的每个周期，对i₁赋值为当期的Δp₁，即i₁＝Δp₁；

S1335)在初始周期之后的每个周期，如果对一次调频目标功率调节量进行滞后策略被设置为有效，则Δp₂＝i_n；

S1336)在初始周期之后的每个周期，如果对一次调频目标功率调节量进行滞后策略被设置为无效，则Δp₂＝Δp₁；

S1340)对一次调频目标功率调节量进行平滑策略的执行包括：

S1341)设置一次调频目标功率调节量变化的梯度参数k₂，0<k₂；

S1342)如果对一次调频目标功率调节量进行平滑策略被设置为无效，则Δp₃＝Δp₂；

S1343)如果对一次调频目标功率调节量进行平滑策略被设置为有效，且abs(Δp₃－Δp₂)≤k₂，则Δp₃＝Δp₂，其中abs()为求绝对值函数；

S1344)如果对一次调频目标功率调节量进行平滑策略被设置为有效，且Δp₃－Δp₂＞k₂，则Δp₃＝Δp₃－k₂；

S1345)如果对一次调频目标功率调节量进行平滑策略被设置为有效，且Δp₂－Δp₃＞k₂，则Δp₃＝Δp₃+k₂；

S1350)监控系统下位机得到机组有功功率叠加值变量Δp，Δp＝Δp₃。

监控系统下位机参与以下机组有功功率闭环反馈调节：

S1410)当机组有功功率目标值p_t大于机组有功功率实发值p，且两者间的差值绝对值大于机组有功功率调节死区p_d时，监控系统下位机通过预设的有功功率闭环调节功能计算增导叶开度继电器开出脉冲长度t_up，同时将减导叶开度继电器的开出脉冲长度t_dw设置为0；

S1421)当机组有功功率目标值p_t小于机组有功功率实发值p，且两者间的差值绝对值大于机组有功功率调节死区p_d时，监控系统下位机通过预设的有功功率闭环调节功能计算减导叶开度继电器的开出脉冲长度t_dw，同时将增导叶开度继电器的开出脉冲长度t_up设置为0。

所述叶开度目标值的获取包括以下操作：

调速器系统根据接收到的来自监控系统下位机的增导叶开度开出脉冲的长度t_up或减导叶开度开出脉冲的长度t_dw，对导叶开度设定值g_s进行修正；

然后调速器系统计算一次调频的目标开度调节量：

若电网频率与额定频率的差值绝对值小于等于水电一次调频门槛值，或一次调频功能未投入时，一次调频目标功率调节量g_f为0；

若当电网频率与额定频率的差值绝对值大于水电一次调频门槛值且一次调频投入时，一次调频目标功率调节量g_f＝一次调频导叶调节系数×Δf，其中一次调频导叶调节系数为预先设置参数；

调速器系统计算导叶开度目标值g_t，g_t＝g_s+g_f。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提供的基于调节目标设定抑制重复调节的一次调频方法，对一次调频目标调节量进行缩放、滞后、平滑的策略处理，然后将处理后的一次调频调节量叠加至机组有功功率设定值以获取机组有功功率目标值；其中对调节量进行缩放处理能够减小监控系统可能产生的一次调频重复调节量，而滞后策略能够兼容调速器一次调频的调节延时、平滑策略能够兼容调速器一次调频的调节速率，从而防止一次调频调节过程中监控系统下位机的重复调节，有效防止监控系统下位机对调速器系统的一次调频调节过程造成干扰，提高一次调频调节过程动态的稳定性。

本发明设计了抑制监控系统和调速器系统重复调节的3种可选策略，由于监控系统闭环调节特性、调速器闭环调节特性、水流惯性、机械惯性等的差异，不同机组在监控系统与调速器的配合调节上，会表现出不同的特性，所以应对不同的状况时可采用不同的策略组合，也会表现出不同的调节效果。

附图说明

图1为本发明抑制重复调节的一次调频方法的流程图；

图2为本发明构建的抑制重复调节仿真模型之一；

图3为本发明构建的抑制重复调节仿真模型之二；

图4为一次调频重复调节与常规模式调节效果对比图；

图5为本发明的缩放策略生效调节与重复调节效果对比图；

图6为本发明的滞后策略生效调节与重复调节效果对比图；

图7为本发明的平滑策略生效调节与重复调节效果对比图；

图8为本发明的滞后及平滑策略生效调节与重复调节效果对比图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细描述，所述是对本发明的解释而不是限定。

如图1所示，一种基于调节目标设定抑制重复调节的一次调频方法，包括以下操作：

S1100)监控系统下位机接收调度机构以二次调频指令下发的机组有功功率设定值p_s；

S1200)监控系统下位机计算一次调频目标功率调节量p_f，当一次调频功能未投入时，p_f为0；投入时，p_f＝机组额定容量×一次调频功率调节系数×Δf，Δf为电网频率与额定频率的一次调频计算用偏差；

S1300)监控系统下位机对一次调频目标功率调节量p_f执行缩放策略、滞后策略、平滑策略中的一种或多种的组合，得到机组有功功率叠加值变量Δp；

其中，缩放策略是基于缩放系数对一次调频目标调节量进行缩放的策略；

滞后策略是基于中间数组对一次调频目标调节量按顺序进行周期性迭代的策略；

平滑策略是基于梯度参数对一次调频目标调节量进行梯度变化的策略；

S1400)监控系统下位机计算机组有功功率目标值p_t，p_t＝p_s+Δp；

以水电站有功功率调速器开度调节模式，监控系统下位机通过预设的有功功率闭环调节功能计算增/减导叶开度开出脉冲的长度并通过继电器发送给调速器系统；

S1500)调速器系统根据接收到的来自监控系统下位机的增导叶开度开出脉冲的长度或减导叶开度开出脉冲的长度，对导叶开度设定值进行修正，然后叠加一次调频的目标开度调节量，得到导叶开度目标值；

S1600)调速器系统按照调速器常规策略，根据导叶开度目标值对导叶开度进行闭环反馈调节，使导叶开度实际值趋向于导叶开度目标值，并最终稳定在导叶开度目标值的导叶开度调节死区范围内。

进一步，所述缩放策略、滞后策略、平滑策略的执行包括以下操作：

S1310)设置机组有功功率叠加值变量Δp，以及参与运算的中间变量Δp₁、Δp₂、Δp₃；

S1320)对一次调频目标功率调节量进行缩放策略的执行包括：

S1321)设置缩放系数k₁，k₄<k₁<1；其中k₄为机组一次调频功率调节量的下限门槛系数；

S1322)当对一次调频目标功率调节量进行缩放策略被设置为有效时，Δp₁＝p_f×k₁；

S1323)当对一次调频目标功率调节量进行缩放策略被设置为无效时，Δp₁＝p_f；

S1330)对一次调频目标功率调节量进行滞后策略的执行包括：

S1331)设置用于对一次调频目标调节量进行滞后的中间数组[i₁、i₂、i₃、…、i_n]，其中数组长度n等于将一次调频目标功率调节量进行滞后的周期数量；

S1332)在初始周期对中间数组的每个变量赋值为Δp₁，即i_n＝Δp₁，i_n-1＝Δp₁，…，i₂＝Δp₁，i₁＝Δp₁；

S1333)在初始周期之后的每个周期，按从后往前的顺序，将中间数组的每个变量赋值给排序加1的数组变量，即i_n＝i_n-1，i_n-1＝i_n-2，…，i₃＝i₂，i₂＝i₁；

S1334)在初始周期之后的每个周期，对i₁赋值为当期的Δp₁，即i₁＝Δp₁；

S1335)在初始周期之后的每个周期，如果对一次调频目标功率调节量进行滞后策略被设置为有效，则Δp₂＝i_n；

S1336)在初始周期之后的每个周期，如果对一次调频目标功率调节量进行滞后策略被设置为无效，则Δp₂＝Δp₁；

S1340)对一次调频目标功率调节量进行平滑策略的执行包括：

S1341)设置一次调频目标功率调节量变化的梯度参数k₂，0<k₂；

S1342)如果对一次调频目标功率调节量进行平滑策略被设置为无效，则Δp₃＝Δp₂；

S1343)如果对一次调频目标功率调节量进行平滑策略被设置为有效，且abs(Δp₃－Δp₂)≤k₂，则Δp₃＝Δp₂，其中abs()为求绝对值函数；

S1344)如果对一次调频目标功率调节量进行平滑策略被设置为有效，且Δp₃－Δp₂＞k₂，则Δp₃＝Δp₃－k₂；

S1345)如果对一次调频目标功率调节量进行平滑策略被设置为有效，且Δp₂－Δp₃＞k₂，则Δp₃＝Δp₃+k₂；

S1350)监控系统下位机得到机组有功功率叠加值变量Δp，Δp＝Δp₃。

监控系统下位机参与以下机组有功功率闭环反馈调节：

S1410)当机组有功功率目标值p_t大于机组有功功率实发值p，且两者间的差值绝对值大于机组有功功率调节死区p_d时，监控系统下位机通过预设的有功功率闭环调节功能计算增导叶开度继电器开出脉冲长度t_up，同时将减导叶开度继电器的开出脉冲长度t_dw设置为0；

S1421)当机组有功功率目标值p_t小于机组有功功率实发值p，且两者间的差值绝对值大于机组有功功率调节死区p_d时，监控系统下位机通过预设的有功功率闭环调节功能计算减导叶开度继电器的开出脉冲长度t_dw，同时将增导叶开度继电器的开出脉冲长度t_up设置为0。

下面结合实施例对各步骤和调节策略进行具体的说明。

一种基于调节目标设定抑制重复调节的一次调频方法，包括以下操作：

S1100)监控系统下位机接收调度机构以二次调频指令下发的机组有功功率设定值p_s；

S1200)监控系统下位机计算一次调频的目标功率调节量：

S1210)计算电网频率与额定频率的一次调频计算用偏差Δf，包括：

S1211)当电网频率与额定频率的差值绝对值小于等于水电一次调频门槛值时，Δf＝0；

S1212)当电网频率大于额定频率，且两者的差值绝对值大于水电一次调频门槛值时，Δf等于额定频率减去电网频率再加上水电一次调频门槛值；

S1213)当电网频率小于额定频率，且两者的差值绝对值大于水电一次调频门槛值时，Δf等于额定频率减去电网频率再减去水电一次调频门槛值。

目前国内绝大多数电网设置的水电一次调频门槛值为0.05Hz，则根据S1210所述，假设电网频率为50.03、50.06、49.98、49.93Hz时，电网频率与额定频率的一次调频计算用偏差Δf分别为0、－0.01、0、0.02Hz。

S1220)当一次调频功能未投入时，一次调频目标功率调节量p_f为0；

S1230)当一次调频投入时，一次调频目标功率调节量p_f＝机组额定容量×一次调频功率调节系数×Δf，其中一次调频调节系数由调度机构预先给定；比如根据南方电网一次调频考核计算公式，一次调频目标功率调节量＝Δf÷50÷5％×机组额定容量，则本方法的一次调频调节系数＝1÷50÷5％＝0.4，于是本方法的一次调频目标功率调节量p_f＝机组额定容量×0.4×Δf。

S1300)对一次调频目标功率调节量进行策略处理

对一次调频目标功率调节量p_f执行缩放、滞后和/或平滑的策略是为了抑制监控系统和调速器系统的重复调节；

为显示策略效果，基于构建如图2、图3所示的仿真模型来进行展示，当抑制监控系统和调速器系统重复调节的可选策略被设置为无效时，相应功能模块被设置为穿透。当所有可选策略均被设置为无效时，监控系统和调速器系统重复调节产生的效果，常规模式无冲突情况下(即一次调频动作时闭锁二次调频)调节产生的效果，两者对比如图4所示(15秒时一次调频动作)。

S1310)设置机组有功功率叠加值变量Δp，以及参与运算的中间变量Δp₁、Δp₂、Δp₃；

S1320)对一次调频目标功率调节量进行缩放的策略：

S1221)设置缩放系数k₁，k₄<k₁<1；其中k₄为机组一次调频功率调节量的下限门槛系数；

S1222)当对一次调频目标功率调节量进行缩放策略被设置为有效时，Δp₁＝p_f×k₁；

S1223)当对一次调频目标功率调节量进行缩放策略被设置为无效时，Δp₁＝p_f。

当所有可选策略均被设置为无效时的重复调节产生的效果，与缩放策略被设置为生效时的调节效果，两者对比如图5所示(15秒时一次调频动作，缩放系数设置为0.7)。

S1330)在监控系统下位机设置对一次调频目标功率调节量进行滞后的策略，在调速器一次调频存在较大的调节延时的情况下，需要用滞后策略来对调速器一次调频的调节延时进行兼容，包括：

S1331)设置用于对一次调频目标调节量进行滞后的中间数组[i₁、i₂、i₃、…、i_n]，其中数组长度n等于将一次调频目标功率调节量进行滞后的周期数量；

S1332)在初始周期对中间数组的每个变量赋值为Δp₁，即i_n＝Δp₁，i_n-1＝Δp₁，…，i₂＝Δp₁，i₁＝Δp₁；

S1333)在初始周期之后的每个周期，按从后往前的顺序，将中间数组的每个变量赋值给排序加1的数组变量，即i_n＝i_n-1，i_n-1＝i_n-2，…，i₃＝i₂，i₂＝i₁；

S1334)在初始周期之后的每个周期，对i₁赋值为当期的Δp₁，即i₁＝Δp₁；

S1335)在初始周期之后的每个周期，如果对一次调频目标功率调节量进行滞后的策略被设置为有效，则Δp₂＝i_n；

S1336)在初始周期之后的每个周期，如果对一次调频目标功率调节量进行滞后的策略被设置为无效，则Δp₂＝Δp₁。

当所有可选策略均被设置为无效时的重复调节产生的效果，与滞后策略被设置为生效时的调节效果，两者对比如图6所示(15秒时一次调频动作，滞后时间设置为5秒)。

S1340)在监控系统下位机设置对一次调频目标功率调节量进行平滑的策略，考虑到调速器一次调频客观存在的调节速率的，为取得较优的兼容调节效果，需要用平滑策略来对调速器一次调频的调节速率进行兼容，通过设置变化梯度，一次调频目标功率调节量从一次性叠加到单机有功功率设定值，改变为平滑叠加到单机有功功率设定值，包括：

S1341)设置一次调频目标功率调节量变化的梯度参数k₂，0<k₂；

S1342)如果对一次调频目标功率调节量进行平滑策略被设置为无效，则Δp₃＝Δp₂；

S1343)如果对一次调频目标功率调节量进行平滑策略被设置为有效，且abs(Δp₃－Δp₂)≤k₂，则Δp₃＝Δp₂，其中abs()为求绝对值函数；

S1344)如果对一次调频目标功率调节量进行平滑策略被设置为有效，且Δp₃－Δp₂＞k₂，则Δp₃＝Δp₃－k₂；

S1345)如果对一次调频目标功率调节量进行平滑策略被设置为有效，且Δp₂－Δp₃＞k₂，则Δp₃＝Δp₃+k₂。

S1350)得到机组有功功率叠加值变量Δp，即Δp＝Δp₃。

当所有可选策略均被设置为无效时的重复调节产生的效果，与平滑策略被设置为生效时的调节效果，两者对比如图7所示(15秒时一次调频动作，一次调频目标功率调节量叠加时的变化梯度设置为5MW/s)。

S1400)计算机组有功功率目标值p_t，p_t＝p_s+Δp；

S1410)监控系统下位机参照水电站有功功率调速器开度调节模式的常规逻辑，参与机组有功功率闭环反馈调节，包括：

S1420)当机组有功功率目标值p_t大于机组有功功率实发值p，且两者间的差值绝对值大于机组有功功率调节死区p_d时，监控系统下位机通过预设的有功功率闭环调节功能计算增导叶开度继电器开出脉冲长度t_up，同时将减导叶开度继电器的开出脉冲长度t_dw设置为0；

S1430)当机组有功功率目标值p_t小于机组有功功率实发值p，且两者间的差值绝对值大于机组有功功率调节死区p_d时，监控系统下位机通过预设的有功功率闭环调节功能计算减导叶开度继电器的开出脉冲长度t_dw，同时将增导叶开度继电器的开出脉冲长度t_up设置为0。

S1500)调速器系统采用调速器常规策略，根据接收到的来自监控系统下位机的增导叶开度开出脉冲的长度t_up或减导叶开度开出脉冲的长度t_dw，对导叶开度设定值g_s进行修正；

调速器系统计算一次调频的目标开度调节量，包括：

S1510)当电网频率与额定频率的差值绝对值小于等于水电一次调频门槛值，或一次调频功能未投入时，一次调频目标功率调节量g_f为0；

S1520)当电网频率与额定频率的差值绝对值大于水电一次调频门槛值且一次调频投入时，一次调频目标功率调节量g_f＝一次调频导叶调节系数×Δf，其中一次调频导叶调节系数为预先设置参数。

S1600)调速器系统计算导叶开度目标值g_t，g_t＝g_s+g_f；

调速器系统按照调速器常规策略，根据导叶开度目标值对导叶开度进行闭环反馈调节，使导叶开度实际值趋向于导叶开度目标值，并最终稳定在导叶开度目标值的导叶开度调节死区范围内。

本发明为抑制监控系统和调速器系统重复调节的3种可选策略，可以自由组合，例如当所有可选策略均被设置为无效时的系统重复调节产生的效果，滞后及平滑策略同时被设置为生效时的调节效果，两者对比如图8所示(15秒时一次调频动作，一次调频目标功率调节量叠加时的变化梯度设置为10MW/s，滞后时间设置为3秒)。

由图4-图8可以看出，本发明提出的缩放策略(减小监控系统可能产生的一次调频重复调节量)、滞后策略(兼容调速器一次调频的调节延时)、平滑策略(兼容调速器一次调频的调节速率)，可以有效防止监控系统下位机对调速器系统的一次调频调节过程造成干扰，提高一次调频调节过程动态的稳定性。

以上给出的实施例是实现本发明较优的例子，本发明不限于上述实施例。本领域的技术人员根据本发明技术方案的技术特征所做出的任何非本质的添加、替换，均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于调节目标设定抑制重复调节的一次调频方法，其特征在于，包括以下操作：

S1100)监控系统下位机接收调度机构以二次调频指令下发的机组有功功率设定值p_s；

S1200)监控系统下位机计算一次调频目标功率调节量p_f，当一次调频功能未投入时，p_f为0；投入时，p_f＝机组额定容量×一次调频功率调节系数×Δf，Δf为电网频率与额定频率的一次调频计算用偏差；

S1300)监控系统下位机对一次调频目标功率调节量p_f执行缩放策略、滞后策略、平滑策略中的一种或多种的组合，得到机组有功功率叠加值变量Δp；

其中，缩放策略是基于缩放系数对一次调频目标调节量进行缩放的策略；

滞后策略是基于中间数组对一次调频目标调节量按顺序进行周期性迭代的策略；

平滑策略是基于梯度参数对一次调频目标调节量进行梯度变化的策略；

S1400)监控系统下位机计算机组有功功率目标值p_t，p_t＝p_s+Δp；

以水电站有功功率调速器开度调节模式，监控系统下位机通过预设的有功功率闭环调节功能计算增/减导叶开度开出脉冲的长度并通过继电器发送给调速器系统；

S1500)调速器系统根据接收到的来自监控系统下位机的增导叶开度开出脉冲的长度或减导叶开度开出脉冲的长度，对导叶开度设定值进行修正，然后叠加一次调频的目标开度调节量，得到导叶开度目标值；

S1600)调速器系统按照调速器常规策略，根据导叶开度目标值对导叶开度进行闭环反馈调节，使导叶开度实际值趋向于导叶开度目标值，并最终稳定在导叶开度目标值的导叶开度调节死区范围内。

2.如权利要求1所述的基于调节目标设定抑制重复调节的一次调频方法，其特征在于，所述监控系统下位机计算一次调频的目标功率调节量包括以下操作：

S1210)计算电网频率与额定频率的一次调频计算用偏差Δf，包括：

S1211)当电网频率与额定频率的差值绝对值小于等于水电一次调频门槛值时，Δf＝0；

S1212)当电网频率大于额定频率，且两者的差值绝对值大于水电一次调频门槛值时，Δf等于额定频率减去电网频率再加上水电一次调频门槛值；

S1213)当电网频率小于额定频率，且两者的差值绝对值大于水电一次调频门槛值时，Δf等于额定频率减去电网频率再减去水电一次调频门槛值；

S1220)当一次调频功能未投入时，一次调频目标功率调节量p_f为0；

S1230)当一次调频投入时，一次调频目标功率调节量p_f＝机组额定容量×一次调频功率调节系数×Δf，其中一次调频调节系数由调度机构预先给定。

3.如权利要求1所述的基于调节目标设定抑制重复调节的一次调频方法，其特征在于，所述缩放策略、滞后策略、平滑策略的执行包括以下操作：

S1310)设置机组有功功率叠加值变量Δp，以及参与运算的中间变量Δp₁、Δp₂、Δp₃；

S1320)对一次调频目标功率调节量进行缩放策略的执行包括：

S1321)设置缩放系数k₁，k₄<k₁<1；其中k₄为机组一次调频功率调节量的下限门槛系数；

S1322)当对一次调频目标功率调节量进行缩放策略被设置为有效时，Δp₁＝p_f×k₁；

S1323)当对一次调频目标功率调节量进行缩放策略被设置为无效时，Δp₁＝p_f；

S1330)对一次调频目标功率调节量进行滞后策略的执行包括：

S1331)设置用于对一次调频目标调节量进行滞后的中间数组[i₁、i₂、i₃、…、i_n]，其中数组长度n等于将一次调频目标功率调节量进行滞后的周期数量；

S1332)在初始周期对中间数组的每个变量赋值为Δp₁，即i_n＝Δp₁，i_n-1＝Δp₁，…，i₂＝Δp₁，i₁＝Δp₁；

S1333)在初始周期之后的每个周期，按从后往前的顺序，将中间数组的每个变量赋值给排序加1的数组变量，即i_n＝i_n-1，i_n-1＝i_n-2，…，i₃＝i₂，i₂＝i₁；

S1334)在初始周期之后的每个周期，对i₁赋值为当期的Δp₁，即i₁＝Δp₁；

S1335)在初始周期之后的每个周期，如果对一次调频目标功率调节量进行滞后策略被设置为有效，则Δp₂＝i_n；

S1336)在初始周期之后的每个周期，如果对一次调频目标功率调节量进行滞后策略被设置为无效，则Δp₂＝Δp₁；

S1340)对一次调频目标功率调节量进行平滑策略的执行包括：

S1341)设置一次调频目标功率调节量变化的梯度参数k₂，0<k₂；

S1342)如果对一次调频目标功率调节量进行平滑策略被设置为无效，则Δp₃＝Δp₂；

S1343)如果对一次调频目标功率调节量进行平滑策略被设置为有效，且abs(Δp₃－Δp₂)≤k₂，则Δp₃＝Δp₂，其中abs()为求绝对值函数；

S1344)如果对一次调频目标功率调节量进行平滑策略被设置为有效，且Δp₃－Δp₂＞k₂，则Δp₃＝Δp₃－k₂；

S1345)如果对一次调频目标功率调节量进行平滑策略被设置为有效，且Δp₂－Δp₃＞k₂，则Δp₃＝Δp₃+k₂；

S1350)监控系统下位机得到机组有功功率叠加值变量Δp，Δp＝Δp₃。

4.如权利要求1所述的基于调节目标设定抑制重复调节的一次调频方法，其特征在于，监控系统下位机参与以下机组有功功率闭环反馈调节：

S1410)当机组有功功率目标值p_t大于机组有功功率实发值p，且两者间的差值绝对值大于机组有功功率调节死区p_d时，监控系统下位机通过预设的有功功率闭环调节功能计算增导叶开度继电器开出脉冲长度t_up，同时将减导叶开度继电器的开出脉冲长度t_dw设置为0；

S1421)当机组有功功率目标值p_t小于机组有功功率实发值p，且两者间的差值绝对值大于机组有功功率调节死区p_d时，监控系统下位机通过预设的有功功率闭环调节功能计算减导叶开度继电器的开出脉冲长度t_dw，同时将增导叶开度继电器的开出脉冲长度t_up设置为0。

5.如权利要求1所述的基于调节目标设定抑制重复调节的一次调频方法，其特征在于，所述叶开度目标值的获取包括以下操作：

调速器系统根据接收到的来自监控系统下位机的增导叶开度开出脉冲的长度t_up或减导叶开度开出脉冲的长度t_dw，对导叶开度设定值g_s进行修正；

然后调速器系统计算一次调频的目标开度调节量：

若电网频率与额定频率的差值绝对值小于等于水电一次调频门槛值，或一次调频功能未投入时，一次调频目标功率调节量g_f为0；

若当电网频率与额定频率的差值绝对值大于水电一次调频门槛值且一次调频投入时，一次调频目标功率调节量g_f＝一次调频导叶调节系数×Δf，其中一次调频导叶调节系数为预先设置参数；

调速器系统计算导叶开度目标值g_t，g_t＝g_s+g_f。

Images