CN114389365A - 一种新能源场站频率高速响应控制方法、装置及终端设备 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于电力系统调频技术领域，提供了一种新能源场站频率高速响应控制方法、装置及终端设备，该方法包括：利用电力系统节点瞬时频率及相量测量单元提供的相角监测数据，计算节点频率越限并设定为启动频率响应判别条件，基于场站节点与扰动节点电气距离及相角，推导调频功率，配置响应策略表，新能源场站端构建可靠、低延时的网络切片装置控制发电单元进行有功输出。本发明利用电力现有的高速光纤通信网络及末端网络切片装置，利用监测数据快速计算触发条件及调节量，无需对现有电力监测通信及新能源场站进行大量改造，省去复杂的通信环节及控制设备，显著提高高比例新能源电力系统的频率响应速度，可靠性高，易于实现，工程应用价值高。

Description

一种新能源场站频率高速响应控制方法、装置及终端设备
技术领域
本发明属于电力系统调频技术领域，尤其涉及一种新能源场站频率高速响应控制方法、装置及终端设备。
背景技术
随着能源转型的不断深化，未来火电装机增速放缓，水电开发趋于饱和，风、光等新能源将进一步发展，装机占比不断提高。在此情境下，由于风电、光伏等电力电子化机组占比逐渐提高，电力系统将表现出低惯性、不可预测的特征，频率调节能力下降，电力系统在大功率缺额下的频率稳定性恶化。一方面，出于经济性考虑，新能源发电一般都采用最大功率跟踪输出功率，没有预留备用容量，因此无法响应电网频率变化，在火电、水电、核电等同步机容量占比较低的情况下，系统可能由于频率支撑不足而出现区域电网不稳定的问题。另一方面，由于风电和光伏本身具有出力波动性，要求系统具有额外的调节能力以应对此类间歇性电压的出力不确定性；随着风、光渗透率的上升，系统频率调节能力更显不足。
对于碳中和电力系统，新能源装机占比将超过80％，系统频率控制的结构性问题更趋严重，系统频率的快速响应成为保持电力系统安全运行的一项重要条件。然而新能源机组使用的逆变器本身结构及工作原理，决定了新能源机组无法具备传统火电机组的电磁-机电耦合的动态变化及机械转矩特性。虽然逆变器控制灵活，响应快速，具有迅速抑制系统频率变化的潜力，但受制于新能源场站通信链条架构冗长，接口转换复杂等因素，电源的有功响应速度慢。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种新能源场站频率高速响应方法、装置及终端设备，能够提高频率响应控制效率。
本发明实施例的第一方面提供了一种新能源场站频率高速响应控制方法，包括：
获取目标电力系统的电气计算数据和相角监测数据；所述电气计算数据为发电机、线路和主变的数据，所述相角监测数据为相量测量单元的数据；
基于所述电气计算数据计算所述目标电力系统在故障扰动下节点的频率变化数据；基于所述频率变化数据判别所述目标电力系统是否存在节点频率越限；
若所述目标电力系统存在节点频率越限，则确定对应的调频节点和故障扰动类型；基于所述电气计算数据计算调频电源出力，基于所述故障扰动类型、所述调频电源出力和所述调频节点，生成调频策略表；
判断所述相角监测数据是否与所述调频策略表相符；若所述相角监测数据与所述调频策略表相符，则根据所述调频策略表向场站发送调频数据。
本发明实施例的第二方面提供了一种新能源场站频率高速响应控制方法，应用于场站，包括：
获取电力调控中心发送的调频数据，所述调频数据基于调频策略表确定，所述调频策略表基于故障扰动类型、调频电源出力以及调频节点生成；
基于所述调频数据计算场站对应的各个发电单元的输出功率；
向各个发电单元发送对应的分配功率值。
本发明实施例的第三方面提供了一种新能源场站频率高速响应控制装置，包括：
第一数据获取模块，用于获取目标电力系统的电气计算数据和相角监测数据；所述电气计算数据为发电机、线路和主变的数据，所述相角监测数据为相量测量单元的数据；
频率变化数据计算模块，用于基于所述电气计算数据计算所述目标电力系统在故障扰动下节点的频率变化数据；基于所述频率变化数据判别所述目标电力系统是否存在节点频率越限；
调频策略表生成模块，用于若所述目标电力系统存在节点频率越限，则确定对应的调频节点和故障扰动类型；基于所述电气计算数据计算调频电源出力，基于所述故障扰动类型、所述调频电源出力和所述调频节点，生成调频策略表；
调频数据发送模块，用于判断所述相角监测数据是否与所述调频策略表相符；若所述相角监测数据与所述调频策略表相符，则根据所述调频策略表向场站发送调频数据。
本发明实施例的第四方面提供了一种新能源场站频率高速响应控制装置，包括：
第二数据获取模块，用于获取电力调控中心发送的调频数据，所述调频数据基于调频策略表确定，所述调频策略表基于故障扰动类型、调频电源出力以及调频节点生成；
输出功率计算模块，用于基于所述调频数据计算场站对应的各个发电单元的输出功率；
分配功率值发送模块，用于向各个发电单元发送对应的分配功率值。
本发明实施例的第五方面提供了一种新能源场站频率高速响应控制系统，包括：
主场站，用于接收电力调控中心调频指令，向发电单元发送有功输出指令，
新能源场站5G通信服务器，用于接收电力调控中心功率分配指令，将分配功率值通过网络切片发送至对应发电单元控制柜；
发电单元控制柜，用于接收所述分配功率值，并输出分配功率，完成频率响应。
本发明实施例的第六方面提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述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如上所述方法的步骤。
本发明实施例的第七方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述方法的步骤。
本发明实施例的第八方面提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在终端设备上运行时，使得电子设备执行上述第一方面中任一项所述方法的步骤。
本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本发明实施例提供一种新能源场站频率高速响应控制方法，包括获取目标电力系统的电气计算数据和相角监测数据；电气计算数据为发电机、线路和主变的数据，相角监测数据为相量测量单元的数据；基于电气计算数据计算目标电力系统在故障扰动下节点的频率变化数据；基于频率变化数据判别目标电力系统是否存在节点频率越限；若目标电力系统存在节点频率越限，则确定对应的调频节点和故障扰动类型；基于电气计算数据计算调频电源出力，基于故障扰动类型、调频电源出力和调频节点，生成调频策略表；判断相角监测数据是否与调频策略表相符；若相角监测数据与调频策略表相符，则根据调频策略表向场站发送调频数据。本发明实施例提供的新能源场站频率高速响应控制方法能够在扰动故障发生后，准确计算并及时发送调频数据，提高频率响应控制效率，保障目标电力系统的稳定运行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的新能源场站频率高速响应控制方法应用的系统结构示意图；
图2是本发明实施例提供的新能源场站频率高速响应控制方法的实现流程示意图；
图3是本发明实施例提供的新能源场站频率高速响应控制方法的又一实现流程示意图；
图4是本发明实施例提供的新能源场站频率高速响应控制方法的另一实现流程示意图；
图5是本发明实施例提供的新能源场站频率高速响应控制方法中发电单元通信和控制部分的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的新能源场站频率高速响应控制方法的应用场景示意图；
图7是现有技术中扰动后频率变化示意图；
图8是本发明实施例提供的新能源场站频率高速响应控制方法的扰动后频率变化示意图；
图9是本发明实施例提供的本发明实施例提供的新能源场站频率高速响应控制装置的示意图；
图10是本发明实施例提供的本发明实施例提供的新能源场站频率高速响应控制装置的又一示意图；
图11是本发明实施例提供的终端设备的示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
图1示出了本发明实施例提供的新能源场站频率高速响应控制方法应用的系统结构示意图。参见图1，在于一个具体的应用场景中，电力调度中心PDC通过光纤传输OT与主场站HS实现信息交互。主场站HS通过5G网络的虚拟网络管理功能VNFMDC与集中单元CU实现信息交互。进一步的，集中单元CU通过超高可靠与低时延通信网络切片(Ultra-Reliable andLow Latency Communications，uRLLC)和无线接入网RAN与分布单元DU实现信息交互。具体的，分布单元可以包括风力发电WG、储能ES和光伏发电PV。
在一些实施例中，以上系统主要包括三部分，一是各新能源场站主站和整个电力系统调度控制中心的光纤及其调制器、放大器、连接器等；二是主站到各发电单元的5G核心网、承载网及无线接入网硬件设备如基站、路由器、处理器等；三是发电单元的通信和控制模块。
在一些实施例中，为了满足紧急功率响应控制通信的低延时、高可靠要求，场站内部通信采用L4级行业特需的uRLLC场景网络切片实现，通过一发多收GOOSE协议的高优先级通信方式实现对众多发电单元的控制。
具体的，发电机端或储能控制器安装分布式的用户5G通信模块，采用无线虚拟通道连接多个用户和1个或多个5G基站的集中单元，并在新能源主场站布置5G服务器，负责提供实时决策，同时建立与电力调度控制中心的光纤物理连接，接收来自调控中心的指令。
在一个具体的示例中，网络切片的带宽小于100M/s、时延小于50μs、数据为设备状态及指令功率值。无线接入网和5G服务器之间的资源分配和业务传递通过基于网络功能虚拟化架构的切片编排器完成，实现5G业务的端到端切片，满足调频功率控制的场景需求。
图2示出了本发明实施例提供的一种新能源场站频率高速响应控制方法的实现流程示意图。
参见图2，在一些实施例中，新能源场站频率高速响应控制方法应用于电力调控中心，可以包括步骤S101至S105。
S101：获取目标电力系统的电气计算数据和相角监测数据；电气计算数据为发电机、线路和主变的数据，相角监测数据为相量测量单元的数据。
在一个具体的示例中，计算数据包括目标电力系统的线路数据、主变数据、机组稳态出力数据、电气参数、电网负荷。
S102：基于电气计算数据计算目标电力系统在故障扰动下节点的频率变化数据；基于频率变化数据判别目标电力系统是否存在节点频率越限。
在一些实施例中，S102中基于电气计算数据计算目标电气系统在故障扰动下节点的频率变化数据，包括：
基于瞬时频率公式和电气计算数据计算各个节点扰动后瞬时的频率变化数据。
瞬时频率公式包括：
Figure BDA0003488744630000071
其中，fi为节点i的扰动发生后的瞬时频率，f0为扰动前目标电力系统的额定频率，Δθi为节点i的电压相角变化值，Δt为扰动发生时刻至最大频率偏差时刻的时间。
在一些实施例中，S102之前，新能源场站频率高速响应控制方法还可以包括：
基于经典牛顿-拉夫逊计算方法，集合发电机转子运动方程，计算各个节点的扰动前相角值和扰动后相角值；
基于扰动前相角值和扰动后相角值计算各个节点的电压相角变化值。
在一些实施例中，S102中基于频率数据判断目标电力系统是否存在扰动故障，包括筛选节点频率越限对应的扰动类型和发生位置，作为频率响应的动作条件。
S103：若目标电力系统存在节点频率越限，则确定对应的调频节点和故障扰动类型；基于电气计算数据计算调频电源出力，基于故障扰动类型、调频电源出力和调频节点，生成调频策略表
在一些实施例中，S103中基于电气计算数据计算调频电源出力，包括：
基于调频功率输出公式和电气计算数据计算目标电力系统中各个节点的调频功率输出；
调频功率输出公式包括：
Figure BDA0003488744630000081
其中，Pi为节点i的调频功率输出，E为场站节点电压，Us为干扰位置电压，Xl为调频节点i至干扰位置的等值联系电抗，α为场站节点电压相角，β为干扰发生位置电压相角。
在本实施例中，由于电力系统在动态过程中，每个节点的频率变化不同，不能使用频率直接计算调频功率，因此可以使用调频节点相角计算调频输出功率。
在一些实施例中，若不存在扰动故障，则继续进行数据的获取和监测过程。
S104：判断相角监测数据是否与调频策略表相符；若相角监测数据与调频策略表相符，则根据调频策略表向场站发送调频数据。
在一些实施例中，S104中若相角监测数据与调频策略表相符，则根据调频策略表向场站发送调频数据，包括：
若相角监测数据与调频策略表相符，则通过骨干光纤网向调频策略表中的场站发送调频数据。
在一些实施例中，策略表中可以包括节点频率越限对应扰动的类型及发生位置，调频电源节点名和调频输出功率。
在一些实施例中，在目标电力系统运行的各个周期中充分进行计算，形成调频策略，若系统运行时发生的扰动特征符合表中所列动作条件，则通过电力系统光纤通信网络自动将调频输出功率发送至各调频场站。
在一些实施例中，若监测数据与调频策略表不相符，则继续进行数据的获取和监测过程。
图3示出了本发明实施例提供的一种新能源场站频率高速响应控制方法的实现流程示意图。
参见图3，本发明实施例提供的新能源场站频率高速响应控制方法应用于场站，可以包括步骤S201至S203。
S201：获取电力调控中心发送的调频数据，调频数据基于调频策略表确定，调频策略表基于故障扰动类型、调频电源出力以及调频节点生成。
S202：基于调频数据计算场站对应的各个发电单元的输出功率。
在一些实施例中，S202可以包括：场站根据各风力机组、光伏电池组、储能装置出力状态及备用情况，计算总输出功率，并分解到发电单元。
S203：向各个发电单元发送对应的分配功率值。
在一些实施例中，S203包括基于5G网络通过超高可靠与低时延通信网络切片，向各个发电单元发送对应的分配功率值。
在一些实施例中，发电单元接收到分配功率值后，发电单元的控制装置闭锁AGC及一次调频死区，同时立即启动输出分配功率，完成频率响应。
图4示出了本发明实施例提供的一种新能源场站频率高速响应控制方法的实现流程示意图。
参见图4，在一些实施例中，新能源场站频率高速响应方法的实现过程包括：进行电力系统实时状态及频率扰动监测，判断是否发生策略表中所列的扰动事件或实际频率越限，若未出现则继续进行电力系统实时状态及频率扰动的监测。若发生策略表中所列的扰动事件或实际频率越限的情况，则利用电力系统已有的骨干光纤通信网络向策略表中所列的场站发出紧急功率输出指令。场站根据各机组出力状态及备用计算发电单元功率指标，通过uRLLC无线切片网络将功率指标发送至发电单元。发电单元控制装置闭锁AGC及一次调频死区，同时立即启动输出分配功率，完成频率响应。其中，电力系统实际状态及频率扰动监测可以通过后台在线分析实现，具体包括：在一个周期T内，首先进行初始化，记录计算开始时刻为t＝t0；读取电力系统状态参数和电气参数，形成计算数据；计算电力系统在扰动发生前后系统节点频率和相角；筛选出可引发超过设定频率阈值的扰动故障及节点；利用调频节点相角计算调频电源出力；形成频率控制策略，包括扰动类型、调频电源场站名及功率输出量。
参见图4，在一个具体的示例中，新能源场站频率高速响应方法的实现过程可以包括：电力系统二次监测系统到发生扰动，将扰动位置及类型通过光纤传输至电力调控中心，调控中心通过与后台调频策略表对比，提取表中调频场站名和总输出功率，将信息通过骨干光纤网发送至对应场站的5G服务器，场站根据各风力机组、光伏电池组、储能装置出力状态及备用情况计算总输出功率分解到发电单元，将分配功率值通过uRLLC切片发送至对应发电单元，发电单元控制装置闭锁AGC及一次调频死区，同时立即启动输出分配功率，完成频率响应。
图5示出了本发明实施例提供的新能源场站频率高速响应控制方法中发电单元通信和控制部分的结构示意图。
参见图5，在一个具体的示例中，通信管理模块和功率输出模块分别与内部通信总线通信连接。通信管理模块可以实现通过5G网络接收、TCP/IP网络收发、串口收发的报文收发实时处理，输出功率经过选择后与其他数据共同实现数据交换。功率输出模块将功率输出进行高速处理，并经过PWM脉宽调制；另一方面，将调频输出功率和其他数据共同实现数据交换。
在一些实施例中，发电单元通信和控制模块基于内部高速总线进行信息交互，通信模块在接受主站报文并解析处理后，再发给功率输出模块执行功率输出指令。
本发明实施例利用扰动信号在通信网中的传播速度远高于物理电力系统中以机电波形式传播的速度性质，以后台分析与在线应用相结合的模式，计算全电力系统高速调频动作及调频电源的有功输出量，配置系统频率在线响应策略，采用不基于频率死区的新能源场站超高可靠与低时延通信(Ultra-Reliable and Low Latency Communications，uRLLC)网络切片对发电设备进行有功输出控制，实现大扰动情况下的电力系统频率高速调整，更好地保证系统安全稳定运行，提高新能源电力消纳水平。
本发明实施例能够缩短物理扰动的传播时间为1至3秒，缩短场站下达至发电单元的通信时间为1秒，缩短一次调频死区判定时间为1秒，缩短频率响应时间为毫秒级，且无需对发电机组的一次设备及控制器进行大规模改造，只需在发电场站内部和发电单元增加5G通信模块。本发明实施例提供的新能源场站频率高速响应方法可靠性高，算法简洁，易于实现，工程应用价值高。
本发明实施例提供了一种新能源场站频率高速响应控制系统，包括：
主场站，用于接收电力调控中心调频指令，向发电单元发送有功输出指令。
新能源场站5G通信服务器，用于接收电力调控中心功率分配指令，将分配功率值通过网络切片发送至对应发电单元控制柜。
发电单元控制柜，用于接收所述分配功率值，并输出分配功率，完成频率响应。
图6示出了本发明实施例提供的新能源场站频率高速响应方法的应用场景示意图。参见图6，在一个具体的示例中，选取该电力系统新能源出力较大，火电出力较小的典型工作日为例，其具体数据为：网内负荷20400MW，220kV场站新能源大发时段总装机2000MW，实际出力1300MW，火电机组12100MW。
对电力系统可能发生的扰动类型及位置进行扫描，以某电厂送出线发生三相短路故障为例，该电力系统功率缺额600万千瓦，最大跌落频率超过0.015Hz，触发系统调频动作条件。
图7(a)和图7(b)示出了示例电力系统触发系统调频动作条件后，三个不同节点频率跌落情况示意图。具体的，图7(a)和图7(b)为两次不同的系统调频过程，其中的三条曲线分别代表三个不同的节点。
电力广域测量系统监测到扰动发生后，自动对比策略表，根据各新能源场站发电单元的实际出力状态，下发计算得到场站调频出力指令。
表1场站调频出力表
Figure BDA0003488744630000111
Figure BDA0003488744630000121
表1示出了本示例中部分场站的调频出力情况，根据表1所列出的新能源场站收到的紧急功率输出指令，按照已排好的发电单元功率调整序列，利用搭建的5G虚拟网络切片向各发电单元下发指令，进行频率响应。
图8示出了附加频率响应后的频率曲线。其中的三条曲线分别代表三个不同的节点。
参见图7和图8，本发明实施例提供的新能源场站频率高速响应方法能够在1秒以内将电力系统频率调整至稳定状态，调整效率高，效果好。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
图9示出了本发明实施例提供的新能源场站频率高速响应控制装置的结构示意图。
参见图9，在一些实施例中，新能源场站频率高速响应控制装置30可以包括：第一数据获取模块310、频率变化数据计算模块320、调频策略表生成模块330、调频数据发送模块340。
第一数据获取模块310，用于获取目标电力系统的电气计算数据和相角监测数据；电气计算数据为发电机、线路和主变的数据，相角监测数据为相量测量单元的数据；
频率变化数据计算模块320，用于基于电气计算数据计算目标电力系统在故障扰动下节点的频率变化数据；基于频率变化数据判别目标电力系统是否存在节点频率越限；
调频策略表生成模块330，用于若目标电力系统存在节点频率越限，则确定对应的调频节点和故障扰动类型；基于电气计算数据计算调频电源出力，基于故障扰动类型、调频电源出力和调频节点，生成调频策略表；
调频数据发送模块340，用于判断相角监测数据是否与调频策略表相符；若相角监测数据与调频策略表相符，则根据调频策略表向场站发送调频数据。
本发明实施例提供的新能源场站频率高速响应控制装置能够在扰动故障发生后，准确计算并及时发送调频数据，提高频率响应控制效率，保障目标电力系统的稳定运行。
在一些实施例中，频率变化数据计算模块320具体用于：
基于瞬时频率公式和电气计算数据计算各个节点扰动后瞬时的频率变化数据；
瞬时频率公式包括：
Figure BDA0003488744630000131
其中，fi为节点i的扰动发生后的瞬时频率，f0为扰动前目标电力系统的额定频率，Δθi为节点i的电压相角变化值，Δt为扰动发生时刻至最大频率偏差时刻的时间。
在一些实施例中，新能源场站频率高速响应控制装置还包括相角计算模块，用于：
基于经典牛顿-拉夫逊计算方法，集合发电机转子运动方程，计算各个节点的扰动前相角值和扰动后相角值。
基于扰动前相角值和扰动后相角值计算各个节点的电压相角变化值。
在一些实施例中，调频策略表生成模块330具体用于：
基于调频功率输出公式和电气计算数据计算目标电力系统中各个节点的调频功率输出；
调频功率输出公式包括：
Figure BDA0003488744630000132
其中，Pi为节点i的调频功率输出，E为场站节点电压，Us为干扰位置电压，Xl为调频节点i至干扰位置的等值联系电抗，α为场站节点电压相角，β为干扰发生位置电压相角。
在一些实施例中，调频数据发送模块340具体用于：
若相角监测数据与调频策略表相符，则通过骨干光纤网向调频策略表中的场站发送调频数据。
图10示出了本发明实施例提供的新能源场站频率高速响应控制装置的又一结构示意图。
参见图10，在一些实施例中，新能源场站频率高速响应控制装置40可以包括：第二数据获取模块410、输出功率计算模块420、分配功率值发送模块430。
第二数据获取模块410，第二数据获取模块，用于获取电力调控中心发送的调频数据，调频数据基于调频策略表确定，调频策略表基于故障扰动类型、调频电源出力以及调频节点生成。
输出功率计算模块420，用于基于调频数据计算场站对应的各个发电单元的输出功率。
分配功率值发送模块430，分配功率值发送模块，用于向各个发电单元发送对应的分配功率值。
在一些实施例中，分配功率值发送模块430具体用于基于5G网络通过超高可靠与低时延通信网络切片，向各个发电单元发送对应的分配功率值。
图11是本发明一实施例提供的终端设备的示意图。如图11所示，该实施例的终端设备50包括：处理器500、存储器510以及存储在所述存储器510中并可在所述处理器500上运行的计算机程序520，例如新能源场站频率高速响应控制程序。所述处理器50执行所述计算机程序520时实现上述各个新能源场站频率高速响应控制方法实施例中的步骤，例如图2所示的步骤S101至S105，图3所示的步骤S201至S203。或者，所述处理器500执行所述计算机程序520时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图9所示模块310至340，图10所示模块410至430的功能。
示例性的，所述计算机程序520可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器510中，并由所述处理器500执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序520在所述终端设备50中的执行过程。例如，所述计算机程序520可以被分割成第一数据获取模块、频率变化数据计算模块、调频策略表生成模块、调频数据发送模块；以及第二数据获取模块、输出功率计算模块、分配功率值发送模块。
所述终端设备50可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端设备可包括，但不仅限于，处理器500、存储器510。本领域技术人员可以理解，图11仅仅是终端设备50的示例，并不构成对终端设备50的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器500可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器510可以是所述终端设备50的内部存储单元，例如终端设备50的硬盘或内存。所述存储器510也可以是所述终端设备50的外部存储设备，例如所述终端设备50上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器510还可以既包括所述终端设备50的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器510用于存储所述计算机程序以及所述终端设备所需的其他程序和数据。所述存储器510还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
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单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的模块/单元如果以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，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新能源场站频率高速响应控制方法，其特征在于，包括：
获取目标电力系统的电气计算数据和相角监测数据；所述电气计算数据为发电机、线路和主变的数据，所述相角监测数据为相量测量单元的数据；
基于所述电气计算数据计算所述目标电力系统在故障扰动下节点的频率变化数据；基于所述频率变化数据判别所述目标电力系统是否存在节点频率越限；
若所述目标电力系统存在节点频率越限，则确定对应的调频节点和故障扰动类型；基于所述电气计算数据计算调频电源出力，基于所述故障扰动类型、所述调频电源出力和所述调频节点，生成调频策略表；
判断所述相角监测数据是否与所述调频策略表相符；若所述相角监测数据与所述调频策略表相符，则根据所述调频策略表向场站发送调频数据。
2.如权利要求1所述的新能源场站频率高速响应控制方法，其特征在于，所述基于所述电气计算数据计算所述目标电气系统在故障扰动下节点的频率变化数据，包括：
基于瞬时频率公式和所述电气计算数据计算各个节点扰动后瞬时的频率变化数据；
所述瞬时频率公式包括：
Figure FDA0003488744620000011
其中，fi为节点i的扰动发生后的瞬时频率，f0为扰动前目标电力系统的额定频率，Δθi为节点i的电压相角变化值，Δt为扰动发生时刻至最大频率偏差时刻的时间。
3.如权利要求2所述的新能源场站频率高速响应控制方法，其特征在于，在所述基于所述电气计算数据计算所述电力系统在故障扰动下节点的频率变化数据之前，所述方法还包括：
基于经典牛顿-拉夫逊计算方法，集合发电机转子运动方程，计算各个节点的扰动前相角值和扰动后相角值；
基于所述扰动前相角值和所述扰动后相角值计算各个节点的电压相角变化值。
4.如权利要求1所述的新能源场站频率高速响应控制方法，其特征在于，所述基于所述电气计算数据计算调频电源出力，包括：
基于调频功率输出公式和所述电气计算数据计算所述目标电力系统中各个节点的调频功率输出；
调频功率输出公式包括：
Figure FDA0003488744620000021
其中，Pi为节点i的调频功率输出，E为场站节点电压，Us为干扰位置电压，Xl为调频节点i至干扰位置的等值联系电抗，α为场站节点电压相角，β为干扰发生位置电压相角。
5.如权利要求1所述的新能源场站频率高速响应控制方法，其特征在于，所述若所述相角监测数据与所述调频策略表相符，则根据所述调频策略表向场站发送调频数据，包括：
若所述相角监测数据与所述调频策略表相符，则通过骨干光纤网向所述调频策略表中的场站发送所述调频数据。
6.一种新能源场站频率高速响应控制方法，其特征在于，应用于场站，包括：
获取电力调控中心发送的调频数据，所述调频数据基于调频策略表确定，所述调频策略表基于故障扰动类型、调频电源出力以及调频节点生成；
基于所述调频数据计算场站对应的各个发电单元的输出功率；
向各个发电单元发送对应的分配功率值。
7.如权利要求6所述的新能源场站频率高速响应控制方法，其特征在于，所述向各个发电单元发送对应的分配功率值，包括：
基于5G网络通过超高可靠与低时延通信网络切片，向各个发电单元发送对应的分配功率值。
8.一种新能源场站频率高速响应控制系统，其特征在于，包括：
主场站，用于接收电力调控中心调频指令，向发电单元发送有功输出指令；
新能源场站5G通信服务器，用于接收电力调控中心功率分配指令，将分配功率值通过网络切片发送至对应发电单元控制柜；
发电单元控制柜，用于接收所述分配功率值，并输出分配功率，完成频率响应。
9.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述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如权利要求1至7任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述方法的步骤。
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