CN116780659B - 考虑系统惯量需求的分布式资源同步化控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种考虑系统惯量需求的分布式资源同步化控制方法。该方法包括：获取预设周期内电力系统在各个时间采样点的第一电力信号；当根据各个第一电力信号确定电力系统处于动态状态时，基于预先设定的电力信号模型及目标时间窗，对第一电力信号进行离散傅里叶DFT变换，确定电力系统的频率变化率；其中，目标时间窗小于预设周期；根据频率变化率确定电力系统中的各个分布式资源设备的惯量系数；将惯量系数发送至对应的分布式资源设备，以使分布式资源设备基于惯量系数对输出功率进行调整。通过上述方案，可以实现分布式资源设备对系统惯量的主动支撑，以解决分布式资源设备并网时系统惯量降低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电力领域，尤其涉及一种考虑系统惯量需求的分布式资源同步化控制方法。
背景技术
传统的同步发电机具有较大的惯量和高阻尼的特性，并网时不会对电力系统产生较大的影响，但随着分布式资源设备接入电力系统，同步发电机装机比例的逐渐下降，导致电力系统面临系统惯量降低的问题，给电网安全稳定运行带来了潜在的威胁，因此，亟需一种可以实现分布式资源设备的友好并网的方法。
发明内容
本发明提供了一种考虑系统惯量需求的分布式资源同步化控制方法、装置、电子设备及介质，可以实现分布式资源设备对系统惯量的主动支撑，以解决分布式资源设备并网时系统惯量降低的问题。
根据本发明的一方面，提供了一种考虑系统惯量需求的分布式资源同步化控制方法，所述方法包括：
获取预设周期内电力系统在各个时间采样点的第一电力信号；
当根据各个第一电力信号确定所述电力系统处于动态状态时，基于预先设定的电力信号模型及目标时间窗，对所述第一电力信号进行离散傅里叶DFT变换，确定所述电力系统的频率变化率；其中，所述目标时间窗小于所述预设周期；
根据所述频率变化率确定所述电力系统中的各个分布式资源设备的惯量系数；
将所述惯量系数发送至对应的分布式资源设备，以使所述分布式资源设备基于所述惯量系数对输出功率进行调整。
根据本发明的另一方面，提供了一种考虑系统惯量需求的分布式资源同步化控制装置，所述装置包括：
第一电力信号获取模块，用于获取预设周期内电力系统在各个时间采样点的第一电力信号；
频率变化率确定模块，用于当根据各个第一电力信号确定所述电力系统处于动态状态时，基于预先设定的电力信号模型及目标时间窗，对所述第一电力信号进行离散傅里叶DFT变换，确定所述电力系统的频率变化率；其中，所述目标时间窗小于所述预设周期；
惯量系数确定模块，用于根据所述频率变化率确定所述电力系统中的各个分布式资源设备的惯量系数；
输出功率调整模块，用于将所述惯量系数发送至对应的分布式资源设备，以使所述分布式资源设备基于所述惯量系数对输出功率进行调整。
根据本发明的另一方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：
至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例所述的考虑系统惯量需求的分布式资源同步化控制方法。
根据本发明的另一方面，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指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现本发明任一实施例所述的考虑系统惯量需求的分布式资源同步化控制方法。
本发明实施例，获取预设周期内电力系统在各个时间采样点的第一电力信号；当根据各个第一电力信号确定电力系统处于动态状态时，基于预先设定的电力信号模型及目标时间窗，对第一电力信号进行离散傅里叶DFT变换，确定电力系统的频率变化率；其中，目标时间窗小于预设周期；根据频率变化率确定电力系统中的各个分布式资源设备的惯量系数；将惯量系数发送至对应的分布式资源设备，以使分布式资源设备基于惯量系数对输出功率进行调整。本发明实施例的技术方案，可以实现分布式资源设备对系统惯量的主动支撑，以解决分布式资源设备并网时系统惯量降低的问题。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例一提供的一种考虑系统惯量需求的分布式资源同步化控制方法的流程图；
图2是根据本发明实施例二提供的一种考虑系统惯量需求的分布式资源同步化控制方法的流程图；
图3是根据本发明实施例二提供的一种确定电力系统是否处于动态状态的流程图；
图4是根据本发明实施例二提供的一种确定电力系统的频率变化率的流程图；
图5是根据本发明实施例二提供的一种仿真测试结果的示意图；
图6是根据本发明实施例二提供的一种管理信息大区的云边架构示意图；
图7是根据本发明实施例三提供的一种考虑系统惯量需求的分布式资源同步化控制装置的结构示意图；
图8是实现本发明实施例的考虑系统惯量需求的分布式资源同步化控制方法的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例
图1为本发明实施例一提供了一种考虑系统惯量需求的分布式资源同步化控制方法的流程图，本实施例可适用于对分布式资源设备进行控制的情况，该方法可以由考虑系统惯量需求的分布式资源同步化控制装置来执行，该考虑系统惯量需求的分布式资源同步化控制装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，该考虑系统惯量需求的分布式资源同步化控制装置可配置于电子设备中。如图1所示，该方法包括：
S110、获取预设周期内电力系统在各个时间采样点的第一电力信号。
一般来说，在电力系统中，正弦交流电是最常见的电力信号类型，正弦交流电是一种周期性变化的电力信号，其特点是电流和电压随时间呈正弦函数关系。
本发明实施例中，通过获取预设周期内电力系统在各个时间采样点的第一电力信号，来对电力系统的状态进行监测。
S120、当根据各个第一电力信号确定电力系统处于动态状态时，基于预先设定的电力信号模型及目标时间窗，对第一电力信号进行离散傅里叶DFT变换，确定电力系统的频率变化率；其中，目标时间窗小于预设周期。
其中，电力系统的频率变化率是指电力系统频率在单位时间内的变化速率。一般来说，频率变化率的数值越小，表示电力系统的稳定性越好。频率变化率的大小取决于系统的惯量系数和调节能力，反之，也可以通过电力系统的频率变化率来确定系统的惯量系数。
电力系统的动态状态通常在系统启动、负荷变化、故障发生或其他异常情况下出现，处于该状态下时，电力系统可能经历瞬时的变化、调整和响应。
本发明实施例中，当根据各个第一电力信号确定电力系统处于动态状态时，代表着电力系统因负荷变化面临系统惯量系数降低的问题，此时，需要对系统惯量系数进行调整，以保证系统对负荷变化的响应速度和稳定性。而在对系统惯量系数进行调整之前，可以基于预先设定的电力信号模型及目标时间窗，对第一电力信号进行离散傅里叶DFT变换，确定电力系统的频率变化率，以方便对系统惯量系数进行确定。可以理解的是，目标时间窗小于预设周期。
S130、根据频率变化率确定电力系统中的各个分布式资源设备的惯量系数。
其中，分布式资源设备是指分散部署在电力系统中的小型能源设备，可以独立或协同运行，为电力系统提供电能或其他能源服务。常见的分布式资源设备包括太阳能光伏发电系统、风力发电系统、微型水电站、燃气轮机、储能系统等。
在传统的电力系统中，发电机具有较大的转子惯量，可以提供较强的稳定性和调节能力。然而，分布式资源设备，如风电、光伏等，由于其结构和特性不同，惯量系数往往较低。当接入电力系统的分布式资源设备在系统中占了较高的比例时，就会导致电力系统面临的系统惯量系数降低的问题，对电力系统的稳定性和频率控制造成挑战。
本发明实施例中，在确定了电力系统的频率变化率之后，即可根据频率变化率确定电力系统中的各个分布式资源设备的惯量系数，以对各个分布式资源设备的惯量系数进行调整，从而解决电力系统面临的系统惯量系数降低的问题。
S140、将惯量系数发送至对应的分布式资源设备，以使分布式资源设备基于惯量系数对输出功率进行调整。
本发明实施例中，将确定出的惯量系数发送至对应的分布式资源设备，以使分布式资源设备基于惯量系数对输出功率进行调整，可以实现分布式资源设备对系统惯量的主动支撑，为分布式资源设备大规模接入奠定了基础。需要注意的是，功率调整应该在合理的范围内进行，避免过大或过小的调整对电力系统造成不良影响。
本发明实施例，获取预设周期内电力系统在各个时间采样点的第一电力信号；当根据各个第一电力信号确定电力系统处于动态状态时，基于预先设定的电力信号模型及目标时间窗，对第一电力信号进行离散傅里叶DFT变换，确定电力系统的频率变化率；其中，目标时间窗小于预设周期；根据频率变化率确定电力系统中的各个分布式资源设备的惯量系数；将惯量系数发送至对应的分布式资源设备，以使分布式资源设备基于惯量系数对输出功率进行调整。本发明实施例的技术方案，可以实现分布式资源设备对系统惯量的主动支撑，以解决分布式资源设备并网时系统惯量降低的问题。
实施例二
图2为本发明实施例二提供的一种考虑系统惯量需求的分布式资源同步化控制方法的流程图，本发明实施例以上述实施例为基础进行优化，未在本发明实施例中详尽描述的方案见上述实施例。如图2所示，该方法包括：
S210、获取预设周期内电力系统在各个时间采样点的第一电力信号。
S220、当根据各个第一电力信号确定电力系统处于动态状态时，基于预先设定的电力信号模型及目标时间窗，对第一电力信号进行离散傅里叶DFT变换，确定电力系统的频率变化率；其中，目标时间窗小于预设周期。
本发明实施例中，在确定电力系统的频率变化率之前，需要根据第一电力信号确定电力系统是否处于动态状态。
具体地，根据各个第一电力信号确定电力系统处于动态状态，包括：针对各个第一电力信号，对当前第一电力信号进行DFT变换，确定第一电力信号的频域信息；其中，频域信息包括相位和频率；根据频域信息确定对应的第二电力信号；分别计算各个第一电力信号与对应的第二电力信号间的信号偏差；计算各个信号偏差的信号偏差和，当信号偏差和大于预设偏差阈值时，确定电力系统处于动态状态。
其中，各个信号偏差的信号偏差和的计算公式为：。其中，/>为第i个第一电力信号，/>对应第i个第一电力信号的第二电力信号，N为第一电力信号的个数，/>为各个信号偏差的信号偏差和。
图3示出了确定电力系统是否处于动态状态的流程图。如图3所示，具体的逻辑如下：对第一电力信号进行DFT变换，确定第一电力信号的相位和频率，根据第一电力信号的相位和频率确定与之对应的第二电力信号，分别计算各个第一电力信号与对应的第二电力信号间的信号偏差，计算各个信号偏差的信号偏差和，当信号偏差和大于预设偏差阈值时，确定电力系统处于动态状态，否则认为当前处于稳态过程。由此，可以对电力系统是否处于动态状态进行判断，同时，本发明实施例利用二次校验法判断电力系统是否处于动态状态，有助于排除单一测量的误差或异常情况，增加了数据的准确性。
图4示出了确定电力系统的频率变化率的流程图，如图4所示，当根据各个第一电力信号确定电力系统处于动态状态时，可以基于精准模型和极短时间窗的极快速方法求取频率，建立电力信号的进准模型，含谐波、间谐波、衰减直流分量、噪音，通过频域方法计算频率，通过时间求导得到频率变化率，通过单机平滑求取频率变化率。
电力信号模型为：
；
其中，表示电力信号，/>表示电力信号的相位，/>表示/>的共轭相位，表示谐波成分，/>表示衰减直流分量成分，/>表示噪声成分，/>表示电力信号的幅值，/>成分表示电力信号的频率，t表示时间，j表示虚部， />表示指数函数。
谐波成分，当/>为整数时，表示谐波，当/>为非整数时，表示间谐波。其中，/>为第i个谐波或间谐波的次数，/>为第/>次谐波或间谐波的幅值，/>为第/>次谐波或间谐波的相角。衰减直流分量成分/>，其中，/>为衰减直流分量的初值，Tc为衰减直流分量的时间常数。通过将谐波、间谐波、衰减直流分量和噪声加入到信号模型中，可以解决谐波、间谐波、衰减直流分量和噪声对准确计算产生的干扰。
对第一电力信号进行离散傅里叶DFT变换，即对进行离散傅里叶DFT变换，窗函数为/>，DFT变换系数为/>，DFT变换得到复数域方程，将复数域方程展开成实部虚部形式为/>。
其中，，为第一电力信号第k次傅里叶变换结果的实部和虚部，，为方程组的系数。
本发明并不对采用的窗函数进行限定，此处采用1/4周波的目标时间窗，即5ms进行解释说明，则中的/> 。
信号模型的参数，其中，/>和/>表示基波相量的实部虚部；和/>表示第i个谐波或间谐波相量的实部和虚部。
当时，联立方程组，可以得到/>，其中，/>为方程组系数，/>为第一电力信号的DFT系数。
在求出信号模型的参数后，即可求得电力信号的幅值为，相角为，频率为/>，频率变化率为/>。需要说明的是，一个周波为一个预设周期，目标时间窗小于预设周波，除了上面示例的目标时间窗为1/4预设周期外，还可以是任何小于预设周期的时间窗，例如，目标时间窗还可以是1/8预设周期，还可以是1/16预设周期，也可以为1/100预设周期。需要说明的是，本发明实施例对目标时间窗的时间长度不做限定，其中，目标时间窗越小，计算的电力系统的频率变化率越准确。
而在电力系统处于稳态状态时，可以直接对第一电力信号进行DFT变换求取频率，通过对时间求导得到频率变化率，并通过多级平滑算法计算频率变化率，提升频率变化率的计算精度。
为了保证上述频率变化率算法的可行性，本发明实施例对上述频率变化率算法进行了仿真测试，考虑硬件采样以及计算成本，仿真测试采用5ms计算窗。图5示出了该仿真测试结果的示意图，如图5所示，该算法可以在5ms时间内实现频率变化率的准确测量。
相较于传统的DFT类算法在有频率变差时产生频谱泄漏，难以准确计算电力信号的频率变化率而言，本发明实施例提出的算法由于考虑了电力信号的各种模型，所以可以准确快速计算频率和频率变化率，为分布式资源惯量支撑提供了基础。
S230、确定电力系统的当前频率及额定频率，并计算当前频率与额定频率的目标差值。
其中，电力系统的当前频率即为步骤S220中计算得出的，电力系统的额定频率通常是指交流电力系统中的标准频率，也称为基准频率。在全球范围内，大部分地区的电力系统额定频率均为50赫兹或60赫兹，具体根据所处的地区确定。
在确定了电力系统的当前频率及额定频率之后，即可计算当前频率与额定频率的目标差值。
S240、判断目标差值与频率变化率的乘积是否大于0。
本发明实施例中，目标差值与频率变化率的乘积大于0存在两种情况：一是当前频率大于额定频率，且频率变化率为正，此时目标差值为正值，与频率变化率的乘积大于0；二是当前频率小于额定频率，且频率变化率为负，此时目标差值为负值，与频率变化率的乘积也大于0。判断目标差值与频率变化率的乘积是否大于0，即为对电力系统所处的状态是否为以上情况进行判断。
S250、当乘积大于0时，根据频率变化率及电力系统中的各个分布式资源设备的惯量系数，构建响应功率约束方程。
需要注意的是，目标差值与频率变化率的乘积大于0两种情况的频率变化率都是朝着频率恶化的方向发展，此时，需要根据频率变化率确定电力系统中的各个分布式资源设备的惯量系数，以此对各个分布式资源设备的惯量系数进行调整，从而解决电力系统面临的系统惯量系数降低的问题。
具体地，根据频率变化率及电力系统中的各个分布式资源设备的惯量系数，构建响应功率约束方程，包括：针对电力系统中的各个分布式资源设备，将当前分布式资源设备的惯量系数与频率变化率的乘积，作为当前分布式资源设备的响应功率；根据各个分布式资源设备对应的响应功率确定电力系统的响应功率总和，控制响应功率总和满足预设约束条件，以构建响应功率约束方程。
本发明实施例提供的方法可以极快速且准确计算当前电力系统的频率变化率，同时可以快速的进行控制，因此，可以将13种分布式资源设备中具备有功功率快速响应能力的分布式资源设备都纳入进来。有功功率快速响应是指电力系统中的发电机或负荷在短时间内对系统功率需求的变化做出快速响应的能力，这种快速响应通常是在毫秒至几秒的时间尺度内完成的。一般来说，具备有功功率快速响应能力的分布式资源设备会根据响应速度分为以下三类：1、极快速响应（毫秒级），光伏、风机、充电桩、储能、工业负荷（炼钢厂、炼铝厂）、动态电压调节器(DVR)、智能软开关（soft open point， SOP）；2、快速响应（百毫秒级），农业负荷、商业负荷（商业楼宇）、民用负荷（空调、冰箱、加热器等）；3、一般响应，电容器、无功补偿装置、变压器抽接头。
针对上述各个分布式资源设备，可以将当前分布式资源设备的惯量系数与频率变化率的乘积，作为当前分布式资源设备的响应功率，再确定各个分布式资源设备对应的响应功率确定电力系统的响应功率总和，控制响应功率总和满足预设约束条件，以构建响应功率约束方程。
13种分布式资源设备中的光伏、风机、充电桩、储能、工业负荷（炼钢厂、炼铝厂）、动态电压调节器、智能软开关、农业负荷、商业负荷、民用负荷、电容器、无功补偿装置、变压器抽接头的响应功率分别记为，由于每类分布式资源设备的数量可能为一个，也可能为多个，因此每类资源的数量可以表示为/>，每类资源分配的惯量系数可以表示为/>，式中/>。需要说明的是，每类资源分配的惯量系数为未知量，也即本发明实施例中需要求取的量。当/>时，将分布式资源设备的惯量系数与频率变化率的乘积，作为该分布式资源设备的响应功率，也即/>，其中，/>表示电力系统的当前频率与额定频率的差值，/>表示电力系统的频率变化率。整个电力系统的响应功率可以表示为：/>，然后根据预设约束条件构建响应功率约束方程，例如，预设约束条件可以为/>与电力系统的扰动功率相等。电力系统的扰动功率是指在系统运行过程中由于故障或其他因素引起的功率波动，通常用于评估电力系统对异常情况的响应能力和稳定性。
S260、以电力系统响应时间最小为目标，对功率响应约束方程进行求解，确定各个分布式资源设备的惯量系数。
本发明实施例中，在确定功率响应约束方程之后，以电力系统响应时间最小为目标，对功率响应约束方程进行求解，确定各个分布式资源设备的惯量系数。其中，目标方程：。由此，确定出的各个分布式资源设备的惯量系数，可以在不影响电力系统的稳定性的同时，尽可能的缩短电力系统的响应时间。
需要说明的是，分布式资源设备包括调节电压类的分布式资源设备和调节功率类的分布式资源设备，如动态电压调节器、电容器、无功补偿装置、变压器抽接头均为调节电压类的分布式资源设备，对于调节电压类的分布式资源设备，可以通过辨识的方法将电压转换。因此，对于调节电压类的分布式资源设备，其惯量系数为电压响应系数；对于调节功率类的分布式资源设备，其惯量系数为功率响应系数。
S270、将惯性系数发送至对应的分布式资源设备，以使分布式资源设备基于惯量系数对输出功率进行调整。
本发明实施例中，将确定出的惯量系数发送至对应的分布式资源设备，以使分布式资源设备基于惯量系数对输出功率进行调整，可以实现分布式资源设备对系统惯量的主动支撑，为分布式资源设备大规模接入奠定了基础。
具体地，将惯量系数发送至对应的分布式资源设备，以使分布式资源设备基于惯量系数对输出功率进行调整，包括：将惯量系数及频率变化率发送至对应的分布式资源设备，以使分布式资源设备根据频率变化率判断是否满足预设功率调整条件，当分布式资源设备确定满足预设功率调整条件时，基于惯量系数对输出功率进行调整；其中，预设功率调整条件包括：电力系统的当前频率及额定频率的差值与所述频率变化率的乘积大于0，且频率变化率的绝对值大于预设变化率阈值。
本发明实施例中，电力系统采用云边架构，即云端平台计算每类分布式资源设备的惯量系数以及频率变化率，下发给边缘设备和终端设备中的各分布式资源设备。
云边架构是一种将云计算和边缘计算相结合的架构模式，旨在提供更高效、更快速的数据处理和应用部署能力。一般来说，云边架构应满足以下要求：1、终端设备应具备云端平台可识别的唯一标识，最好与终端设备的实物编码ID一致，支持终端相关信息注册到云端平台，满足云端平台要求的身份鉴权认证机制；2、终端设备中的直连终端应可与云端平台直接建立通信联系；3、边缘设备根据管辖范围或监控需要接入终端设备实现区域监控，并建立与云端平台的通信联系，实现云端平台与边端协同应用；4、边缘设备和终端设备应实时或周期性上报业务数据、管理数据和运行状态信息到云端平台，应能响应云端平台下发的控制命令，可实现控制对象的选择与校验，可执行控制命令并确认控制结果；5、应按照云端平台的接入设备信息模型要求，对数据格式进行映射、转换和解析；6、数据及数据传输应满足信息安全要求，防止设备及设备数据被非法访问或非法使用，不出现数据阻塞和拒绝服务。
示例性地，图6示出了一种管理信息大区的云边架构示意图，如图6所示，在该管理信息大区中，物联网平台即为云端平台，边缘设备包括物联网网关、集中器等，终端设备包括直连终端以及非直连终端，直连终端包括智能穿戴设备、移动作业终端、无人机等，非直连终端包括传感器、摄像头等。在直连终端、边缘设备与物联网平台之间，还设置有加密认证措施。
在进行功率调整之前，分布式资源设备需要根据频率变化率判断是否满足预设功率调整条件。电力系统的当前频率及额定频率的差值与所述频率变化率的乘积大于0，即频率变化率的方向是朝着频率恶化的方向发展，此时，如果频率变化率的绝对值大于预设变化率阈值，说明电力系统需要惯量支撑，则基于惯量系数对输出功率进行调整。
本发明实施例，获取预设周期内电力系统在各个时间采样点的第一电力信号；当根据各个第一电力信号确定电力系统处于动态状态时，基于预先设定的电力信号模型及目标时间窗，对第一电力信号进行离散傅里叶DFT变换，确定电力系统的频率变化率；其中，目标时间窗小于预设周期；确定电力系统的当前频率及额定频率，并计算当前频率与额定频率的目标差值；判断目标差值与频率变化率的乘积是否大于0；当乘积大于0时，根据频率变化率确定电力系统中的各个分布式资源设备的惯量系数；根据频率变化率及电力系统中的各个分布式资源设备的惯量系数，构建响应功率约束方程；以电力系统响应时间最小为目标，对功率响应约束方程进行求解，确定各个分布式资源设备的惯量系数；将惯量系数发送至对应的分布式资源设备，以使分布式资源设备基于惯量系数对输出功率进行调整。本发明实施例的技术方案，可以实现分布式资源设备对系统惯量的主动支撑，以解决分布式资源设备并网时系统惯量降低的问题。同时，可以在不影响电力系统的稳定性的前提下，尽可能的缩短电力系统的响应时间。
实施例三
图7为本发明实施例三提供的一种考虑系统惯量需求的分布式资源同步化控制装置的结构示意图。如图7所示，该装置包括：
第一电力信号获取模块310，用于获取预设周期内电力系统在各个时间采样点的第一电力信号；
频率变化率确定模块320，用于当根据各个第一电力信号确定所述电力系统处于动态状态时，基于预先设定的电力信号模型及目标时间窗，对所述第一电力信号进行离散傅里叶DFT变换，确定所述电力系统的频率变化率；其中，所述目标时间窗小于所述预设周期；
第一惯量系数确定模块330，用于根据所述频率变化率确定所述电力系统中的各个分布式资源设备的惯量系数；
输出功率调整模块340，用于将所述惯量系数发送至对应的分布式资源设备，以使所述分布式资源设备基于所述惯量系数对输出功率进行调整。
可选的，频率变化率确定模块320，包括：
频域信息确定单元，用于针对所述各个第一电力信号，对当前第一电力信号进行DFT变换，确定所述第一电力信号的频域信息；其中，所述频域信息包括相位和频率；
第二电力信号确定单元，用于根据所述频域信息确定对应的第二电力信号；
信号偏差计算单元，用于分别计算所述各个第一电力信号与对应的第二电力信号间的信号偏差；
动态状态确定单元，用于计算各个信号偏差的信号偏差和，当所述信号偏差和大于预设偏差阈值时，确定所述电力系统处于动态状态。
可选地，所述电力信号模型为：
；
其中，表示电力信号，/>表示电力信号的相位，/>表示/>的共轭相位，表示谐波成分，/>表示衰减直流分量成分，/>表示噪声成分，/>表示电力信号的幅值，/>成分表示电力信号的频率，t表示时间，j表示虚部， />表示指数函数。
可选地，所述装置，还包括：
目标差值确定模块，用于确定所述电力系统的当前频率及额定频率，并计算所述当前频率与所述额定频率的目标差值；
判断模块，用于判断所述目标差值与所述频率变化率的乘积是否大于0；
第二惯量系数确定模块，用于当所述乘积大于0时，根据所述频率变化率确定所述电力系统中的各个分布式资源设备的惯量系数。
可选地，第一惯量系数确定模块330，包括：
约束方程构建单元，用于根据所述频率变化率及所述电力系统中的各个分布式资源设备的惯量系数，构建响应功率约束方程；
惯量系数确定单元，用于以所述电力系统响应时间最小为目标，对所述功率响应约束方程进行求解，确定所述各个分布式资源设备的惯量系数。
可选地，所述约束方程构建单元，包括：
响应功率确定子单元，用于针对所述电力系统中的各个分布式资源设备，将当前分布式资源设备的惯量系数与所述频率变化率的乘积，作为所述当前分布式资源设备的响应功率；
约束方程构建子单元，用于根据所述各个分布式资源设备对应的响应功率确定所述电力系统的响应功率总和，控制所述响应功率总和满足预设约束条件，以构建响应功率约束方程。
可选地，输出功率调整模块340，具体用于：
将所述惯量系数及所述频率变化率发送至对应的分布式资源设备，以使所述分布式资源设备根据所述频率变化率判断是否满足预设功率调整条件，当所述分布式资源设备确定满足所述预设功率调整条件时，基于所述惯量系数对输出功率进行调整；其中，所述预设功率调整条件包括：所述电力系统的当前频率及额定频率的差值与所述频率变化率的乘积大于0，且所述频率变化率的绝对值大于预设变化率阈值。
本发明实施例所提供的考虑系统惯量需求的分布式资源同步化控制装置可执行本发明任意实施例所提供的考虑系统惯量需求的分布式资源同步化控制方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
实施例四
图8示出了可以用来实施本发明的实施例的电子设备10的结构示意图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备（如头盔、眼镜、手表等）和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。
如图8所示，电子设备10包括至少一个处理器11，以及与至少一个处理器11通信连接的存储器，如只读存储器（ROM）12、随机访问存储器（RAM）13等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器11可以根据存储在只读存储器（ROM）12中的计算机程序或者从存储单元18加载到随机访问存储器（RAM）13中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 13中，还可存储电子设备10操作所需的各种程序和数据。处理器11、ROM 12以及RAM 13通过总线14彼此相连。输入/输出（I/O）接口15也连接至总线14。
电子设备10中的多个部件连接至I/O接口15，包括：输入单元16，例如键盘、鼠标等；输出单元17，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元18，例如磁盘、光盘等；以及通信单元19，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元19允许电子设备10通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
处理器11可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器11的一些示例包括但不限于中央处理单元（CPU）、图形处理单元（GPU）、各种专用的人工智能（AI）计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器（DSP）、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器11执行上文所描述的各个方法和处理，例如考虑系统惯量需求的分布式资源同步化控制方法。
在一些实施例中，考虑系统惯量需求的分布式资源同步化控制方法可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元18。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 12和/或通信单元19而被载入和/或安装到电子设备10上。当计算机程序加载到RAM 13并由处理器11执行时，可以执行上文描述的考虑系统惯量需求的分布式资源同步化控制方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器11可以通过其他任何适当的方式（例如，借助于固件）而被配置为执行考虑系统惯量需求的分布式资源同步化控制方法。
本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列（FPGA）、专用集成电路（ASIC）、专用标准产品（ASSP）、芯片上系统的系统（SOC）、负载可编程逻辑设备（CPLD）、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
用于实施本发明的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦除可编程只读存储器（EPROM或快闪存储器）、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器（CD-ROM）、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
为了提供与用户的交互，可以在电子设备上实施此处描述的系统和技术，该电子设备具有：用于向用户显示信息的显示装置（例如，CRT（阴极射线管）或者LCD（液晶显示器）监视器）；以及键盘和指向装置（例如，鼠标或者轨迹球），用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给电子设备。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈（例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈）；并且可以用任何形式（包括声输入、语音输入或者、触觉输入）来接收来自用户的输入。
可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统（例如，作为数据服务器）、或者包括中间件部件的计算系统（例如，应用服务器）、或者包括前端部件的计算系统（例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互）、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信（例如，通信网络）来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网（LAN）、广域网（WAN）、区块链网络和互联网。
计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。
Claims (7)
1.一种考虑系统惯量需求的分布式资源同步化控制方法，其特征在于，包括：
获取预设周期内电力系统在各个时间采样点的第一电力信号；
当根据各个第一电力信号确定所述电力系统处于动态状态时，基于预先设定的电力信号模型及目标时间窗，对所述第一电力信号进行离散傅里叶DFT变换，确定所述电力系统的频率变化率；其中，所述目标时间窗小于所述预设周期；
根据所述频率变化率确定所述电力系统中的各个分布式资源设备的惯量系数；
将所述惯量系数发送至对应的分布式资源设备，以使所述分布式资源设备基于所述惯量系数对输出功率进行调整；
所述电力信号模型为：
；
其中，表示电力信号，/>表示电力信号的相位，/>表示 />的共轭相位，表示谐波成分，/>表示衰减直流分量成分，/>表示噪声成分，/>表示电力信号的幅值，/>成分表示电力信号的频率，t表示时间，j表示虚部， />和/>表示指数函数；
根据所述频率变化率确定所述电力系统中的各个分布式资源设备的惯量系数，包括：
针对所述电力系统中的各个分布式资源设备，将当前分布式资源设备的惯量系数与所述频率变化率的乘积，作为所述当前分布式资源设备的响应功率；
根据所述各个分布式资源设备对应的响应功率确定所述电力系统的响应功率总和，控制所述响应功率总和满足预设约束条件，以构建响应功率约束方程；
以所述电力系统响应时间最小为目标，对所述响应功率约束方程进行求解，确定所述各个分布式资源设备的惯量系数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据各个第一电力信号确定所述电力系统处于动态状态，包括：
针对所述各个第一电力信号，对当前第一电力信号进行DFT变换，确定所述第一电力信号的频域信息；其中，所述频域信息包括相位和频率；
根据所述频域信息确定对应的第二电力信号；
分别计算所述各个第一电力信号与对应的第二电力信号间的信号偏差；
计算各个信号偏差的信号偏差和，当所述信号偏差和大于预设偏差阈值时，确定所述电力系统处于动态状态。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据所述频率变化率确定所述电力系统中的各个分布式资源设备的惯量系数之前，还包括：
确定所述电力系统的当前频率及额定频率，并计算所述当前频率与所述额定频率的目标差值；
判断所述目标差值与所述频率变化率的乘积是否大于0；
当所述乘积大于0时，根据所述频率变化率确定所述电力系统中的各个分布式资源设备的惯量系数。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述惯量系数发送至对应的分布式资源设备，以使所述分布式资源设备基于所述惯量系数对输出功率进行调整，包括：
将所述惯量系数及所述频率变化率发送至对应的分布式资源设备，以使所述分布式资源设备根据所述频率变化率判断是否满足预设功率调整条件，当所述分布式资源设备确定满足所述预设功率调整条件时，基于所述惯量系数对输出功率进行调整；其中，所述预设功率调整条件包括：所述电力系统的当前频率及额定频率的差值与所述频率变化率的乘积大于0，且所述频率变化率的绝对值大于预设变化率阈值。
5.一种考虑系统惯量需求的分布式资源同步化控制装置，其特征在于，包括：
第一电力信号获取模块，用于获取预设周期内电力系统在各个时间采样点的第一电力信号；
频率变化率确定模块，用于当根据各个第一电力信号确定所述电力系统处于动态状态时，基于预先设定的电力信号模型及目标时间窗，对所述第一电力信号进行离散傅里叶DFT变换，确定所述电力系统的频率变化率；其中，所述目标时间窗小于所述预设周期；
第一惯量系数确定模块，用于根据所述频率变化率确定所述电力系统中的各个分布式资源设备的惯量系数；
输出功率调整模块，用于将所述惯量系数发送至对应的分布式资源设备，以使所述分布式资源设备基于所述惯量系数对输出功率进行调整；
所述电力信号模型为：
；
其中，表示电力信号，/>表示电力信号的相位，/>表示 />的共轭相位，表示谐波成分，/>表示衰减直流分量成分，/>表示噪声成分，/>表示电力信号的幅值，/>成分表示电力信号的频率，t表示时间，j表示虚部， />和/>表示指数函数；
所述第一惯量系数确定模块，包括：
约束方程构建单元，具体用于：
针对所述电力系统中的各个分布式资源设备，将当前分布式资源设备的惯量系数与所述频率变化率的乘积，作为所述当前分布式资源设备的响应功率；
根据所述各个分布式资源设备对应的响应功率确定所述电力系统的响应功率总和，控制所述响应功率总和满足预设约束条件，以构建响应功率约束方程；
惯量系数确定单元，用于以所述电力系统响应时间最小为目标，对所述功率响应约束方程进行求解，确定所述各个分布式资源设备的惯量系数。
6.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-4中任一项所述的考虑系统惯量需求的分布式资源同步化控制方法。
7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现权利要求1-4中任一项所述的考虑系统惯量需求的分布式资源同步化控制方法。
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