CN118100450A - 一种并网点频率监测方法、低频振荡监测装置、电力系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种并网点频率监测方法、低频振荡监测装置、电力系统，并网点频率监测方法包括：采集并网点的电气量数据，电气量数据包括电网频率；根据电网频率的周期波动变化计算得到低频振荡频率；当低频振荡频率持续第一预设振荡时间在第一预设振荡频率范围之内，确定低频振荡频率为低频告警频率并生成低频振荡告警信号，以标记处于低频振荡告警期间；将低频告警频率和低频振荡告警信号传输至阻尼控制主站，以指示阻尼控制主站进入阻尼控制模式对发电设备的有功功率进行调控。根据本发明实施例的技术方案，可以更准确地反映并网点的运行状态，同时还能够实现对电力系统的稳定控制。

Description

一种并网点频率监测方法、低频振荡监测装置、电力系统
技术领域
本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种并网点频率监测方法、低频振荡监测装置、电力系统。
背景技术
在电力系统中，频率是一项重要的参数，它直接影响到电力系统的稳定运行。因此，对频率的监测是非常必要的，这不仅可以及时发现频率异常，以便及时采取措施进行调整，还可以为电力系统的优化运行提供依据。并网点是电力系统中的重要环节，其频率的变化可以直接影响到整个电力系统的稳定性。同时，随着通信技术的发展，数据传输的速度和精度也得到了极大的提高，这对于低频振荡监测装置的数据采集和处理能力提出了更高的要求。
相关技术中，低频振荡监测装置主要是通过对并网点电流、电压、功率、频率变化率等基础电气量进行采集，然后通过一定的算法进行处理，以实现对频率的监测。这种方法虽然可以实现对频率的监测，但是其采集的数据量有限，无法准确反映并网点的运行状态，而且其采集精度低，这可能会导致对频率的调节不准确，从而影响到电力系统的稳定运行。
发明内容
本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种并网点频率监测方法、低频振荡监测装置、电力系统，能够更准确地反映并网点的运行状态，同时还能够实现对电力系统的稳定控制。
第一方面，本发明实施例提供一种并网点频率监测方法，应用于电力系统，电力系统包括控制主站和发电设备，控制主站包括阻尼控制主站，并网点频率监测方法包括：
采集并网点的电气量数据，其中，电气量数据包括电网频率；
根据电网频率的周期波动变化计算得到低频振荡频率；
当低频振荡频率持续第一预设振荡时间在第一预设振荡频率范围之内，确定低频振荡频率为低频告警频率并生成低频振荡告警信号，以标记处于低频振荡告警期间；
将低频告警频率和低频振荡告警信号传输至阻尼控制主站，以指示阻尼控制主站进入阻尼控制模式对发电设备的有功功率进行调控。
根据本发明实施例提供的并网点频率监测方法，至少具有如下有益效果：通过采集并网点的包括电网频率的电气量数据，能够根据电网频率的周期波动变化计算得到低频振荡频率，相比于相关技术中只能采集基础电气量的频率监测方法，本发明能够提供更全面的数据，能够更准确地反映并网点的运行状态；当低频振荡频率持续第一预设振荡时间在第一预设振荡频率范围之内，确定低频振荡频率为低频告警频率并生成低频振荡告警信号，以此提高对振荡频率的采样精度，因此，将低频告警频率和低频振荡告警信号传输至阻尼控制主站后，能够提高阻尼控制主站对发电设备的有功功率调控的准确性，从而实现对电力系统的稳定控制。
在上述并网点频率监测方法中，根据电网频率的周期波动变化计算得到低频振荡频率，包括：
根据电网频率得到频率时间波动曲线；
根据频率时间波动曲线确定电网频率振荡一个周期的低频周期时间；
根据低频周期时间计算得到低频振荡频率。
在上述并网点频率监测方法中，还包括：
当低频告警频率持续第一预设恢复时间在第一预设振荡频率范围之外，消除传输至阻尼控制主站的低频振荡告警信号。
在上述并网点频率监测方法中，还包括：
当低频振荡频率持续第二预设振荡时间在第一预设振荡频率范围之内，计算低频振荡频率在前一个振荡周期的平均值，得到低频周波频率；其中，所述第二预设振荡时间大于所述第一预设振荡时间；
在低频振荡告警期间内，根据低频周波频率实时更新低频告警频率。
在上述并网点频率监测方法中，在低频振荡告警期间，并网点频率监测方法还包括：
根据低频告警频率和预设阻尼系数，计算得到第一功率调整量；
将第一功率调整量传输至阻尼控制主站，以使阻尼控制主站根据第一功率调整量调节发电设备的有功功率。
在上述并网点频率监测方法中，控制主站还包括一次调频主站，并网点频率监测方法还包括：
当电网频率在预设频率死区之外，确定进入第一调频模式；
计算得到第二功率调整量，并将第二功率调整量传输至一次调频主站，以使一次调频主站根据第二功率调整量调节发电设备的有功功率。
在上述并网点频率监测方法中，控制主站还包括惯量响应主站，并网点频率监测方法还包括：
根据电网频率计算得到频率变化率，当电网频率在预设频率死区之外且频率变化率在预设变化率范围之外，确定进入惯量响应模式；
计算在当前的频率变化率下所需的第三功率调整量，并将第三功率调整量传输至惯量响应主站，以使惯量响应主站根据第三功率调整量调节发电设备的有功功率。
第二方面，本发明实施例提供一种低频振荡监测装置，设置于电力系统，电力系统包括控制主站和发电设备，控制主站包括阻尼控制主站，低频振荡监测装置包括：
数据采集模块，用于采集并网点的电气量数据，其中，电气量数据包括电网频率；
控制模块，用于根据电网频率的周期波动变化计算得到低频振荡频率；当低频振荡频率持续第一预设振荡时间在第一预设振荡频率范围之内，确定低频振荡频率为低频告警频率并生成低频振荡告警信号，以标记处于低频振荡告警期间；将低频告警频率和低频振荡告警信号传输至阻尼控制主站，以指示阻尼控制主站进入阻尼控制模式对发电设备的有功功率进行调控。
根据本发明实施例提供的低频振荡监测装置，至少具有如下有益效果：通过采集并网点的包括电网频率的电气量数据，能够根据电网频率的周期波动变化计算得到低频振荡频率，相比于相关技术中只能采集基础电气量的低频振荡监测装置，本发明的装置能够提供更全面的数据，能够更准确地反映并网点的运行状态；当低频振荡频率持续第一预设振荡时间在第一预设振荡频率范围之内，确定低频振荡频率为低频告警频率并生成低频振荡告警信号，以此提高对振荡频率的采样精度，因此，将低频告警频率和低频振荡告警信号传输至阻尼控制主站后，能够提高阻尼控制主站对发电设备的有功功率调控的准确性，从而实现对电力系统的稳定控制。
第三方面，本发明实施例提供一种电力系统，包括如第二方面实施例的低频振荡监测装置、控制主站和发电设备，控制主站分别与低频振荡监测装置和发电设备连接,控制主站包括阻尼控制主站、一次调频主站和惯量响应主站。
根据本发明实施例提供的电力系统，至少具有如下有益效果：低频振荡监测装置通过采集并网点的包括电网频率的电气量数据，能够根据电网频率的周期波动变化计算得到低频振荡频率，相比于相关技术中只能采集基础电气量的低频振荡监测装置，本发明能够提供更全面的数据，能够更准确地反映并网点的运行状态；当低频振荡频率持续第一预设振荡时间在第一预设振荡频率范围之内，确定低频振荡频率为低频告警频率并生成低频振荡告警信号，以此提高对振荡频率的采样精度，因此，将低频告警频率和低频振荡告警信号传输至阻尼控制主站后，能够提高阻尼控制主站对发电设备的有功功率调控的准确性，从而实现对电力系统的稳定控制。
第四方面，本发明实施例提供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可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如上第一方面实施例所述的并网点频率监测方法。
根据本发明实施例提供的计算机可读存储介质，至少具有如下有益效果：通过采集并网点的包括电网频率的电气量数据，能够根据电网频率的周期波动变化计算得到低频振荡频率，相比于相关技术中只能采集基础电气量的频率监测方法，本发明能够提供更全面的数据，能够更准确地反映并网点的运行状态；当低频振荡频率持续第一预设振荡时间在第一预设振荡频率范围之内，确定低频振荡频率为低频告警频率并生成低频振荡告警信号，以此提高对振荡频率的采样精度，因此，将低频告警频率和低频振荡告警信号传输至阻尼控制主站后，能够提高阻尼控制主站对发电设备的有功功率调控的准确性，从而实现对电力系统的稳定控制。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步地说明；
图1是本发明实施例提供一种电力系统的结构示意图。
图2是本发明一个实施例提供的低频振荡监测装置的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的低频振荡监测装置的运行原理图；
图4是本发明一个实施例提供的并网点频率监测方法的流程图；
图5是图4中步骤S120的具体方法的流程图；
图6是本发明另一个实施例提供的低频振荡监测装置的结构示意图。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
应了解，在本发明实施例的描述中，如果有描述到“第一”、“第二”等只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数，“若干”的含义是一个或者多个，除非另有明确具体的限定。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，可以理解的是，A和/或B，可以表示单独存在A、同时存在A和B、单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。
此外，除非另有明确的规定和限定，术语“连接/相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接或活动连接，也可以是可拆卸连接或不可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。需要说明的是，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。需要说明的是，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
下面结合附图，对本发明实施例作进一步阐述。
如图1所示，本发明的实施例提供一种电力系统，电力系统包括低频振荡监测装置、控制主站和发电设备。其中，控制主站分别与低频振荡监测装置和发电设备连接，控制主站包括阻尼控制主站、一次调频主站和惯量响应主站。
低频振荡监测装置可支持接入电力系统的阻尼控制主站、一次调频主站和惯量响应主站等主站，为不同的功率控制系统提供电气采集数据。低频振荡监测装置用于对发电设备进行并网点数据的采集，以及用于为发电设备的一次调频、惯量响应、阻尼控制而设计，以满足发电设备的并网点频率采样精度更高，数据传输速率更快、功能要求更加丰富的要求。其中，对发电设备进行并网点数据的采集，具体可以是对发电设备的并网点频率、功率、电压、电流、以及功率因数等进行采集。
发电设备可以是新能源发电站，也可以是电化学储能电站等设备。
在一可选的实施例中，如图2所示，图2为低频振荡监测装置的结构示意图。该低频振荡监测装置包括交流插件、电源插件、CPU（Central Processing Unit，中央处理器）插件、信号插件和人机对话插件，其中CPU插件分别与交流插件、电源插件、信号插件、人机对话插件连接。
交流插件采用高精度电流、电压互感器，其包括电流变换器TA和电压变换器TV，用于将系统TA、TV的二次侧电流、电压信号转换为弱电信号，供CPU插件转换，并起强弱电隔离作用；在不选装双电源插件的条件下，本插件还集成了电源模块。具体地，交流插件包括6个电流变换器TA、6个电压变换器TV。3个TA分别变换电流Ia1、Ib1、Ic1，共3个电流量；3个TA分别变换电流Ia2、Ib2、Ic2，共3个电流量；3个TV分别变换电压Ua1、Ub1、Uc1，共3个电压量；3个TV分别变换电压Ua2、Ua2、Uc2，3个电压量，如不选配电源插件的情况下，会适配1个电源模块输入AC/DC220V。
CPU插件采用更高性能芯片，精度更高，数据采集间隔小于20ms，同时还具有通信以及保护功能。该插件采用多层印制板和表面贴装工艺，采取了多种抗干扰措施，大大提高了抗干扰性能。另外，CPU插件可适配4-20ma输出小板，如需4-20ma输出功能，需适配此小板。本发明实施例的CPU插件可以执行并网点频率监测方法，更准确地反映并网点的运行状态，同时还能够实现对电力系统的稳定控制。
信号插件有多路强电开入输入接点，即其集成13路强电开入输入接点，1路告警信号和6路可编程继电器出口，可监测多设备干接点的开关量状态。
人机对话插件安装于装置面板上，是装置与外界进行信息交互的主要部件，采用大屏幕显示屏，中英文切换菜单方式显示（操作），主要功能为：键盘操作、显示屏显示、信号灯指示；例如，本发明实施例的人机对话插件可以显示低频振荡告警信号。
当为适配双电源功能需要增加电源插件，其内配置了两个SB302T（AC/DC176~600V）交流电源，支持两路独立电源接入，当某一路的电源出现故障时，低频振荡监测装置仍可保持正常运行。
在一可选的实施例中，如图3所示，图3为低频振荡监测装置的运行原理图，由图可见，低频振荡监测装置的采集量为并网点的电气量，交流插件从并网点采集电流、电压、频率、有功功率、无功功率等电气量值，传输至CPU插件，再由CPU插件对数据进行汇总和计算，将计算得出的数据输出至液晶面板（即人机对话插件），如在运行过程中产生告警等情况，可通过信号插件对CPU插件进行反馈，CPU插件将告警信息处理后，将告警显示至液晶面板（即人机对话插件）上。
进一步地，低频振荡监测装置具有低频振荡告警功能、频率越限功能、频率突变告警功能、装置故障告警功能、遥测功能、遥信功能、低频振荡功能、录波功能、4-20ma输出功能以及移相功能。
低频振荡告警功能，具体是在检测到回路中存在0.1-2.5Hz的低频频率，会产生低频振荡告警信号。低频振荡频率在第一预设振荡频率范围0.1~2.5Hz之间，且持续第一预设振荡时间大约2~3个周波，会产生低频振荡告警信号，低频振荡告警信号在低频振荡频率恢复至0.1—2.5Hz之外后2~3个周波内告警返回，即消除传输至控制主站的低频振荡告警信号。
其中，低频振荡频率2.5Hz≥fol≥0.1Hz；低频频率越限持续时间大于设置的振荡周波数；低频频率峰峰值大于设置的振荡峰峰值。
频率越限功能可用软压板进行投退，其具体是在检测到并网点频率不在50±0.003Hz范围内时会产生频率越限信号，当频率在50±0.003Hz范围内时，频率越限信号返回。
频率突变告警功能可用软压板进行投退，在检测到测量回路中并网点频率不在50±频率突变门槛设置值（在设置-参数设置-频率突变门槛设置值）范围内那一时刻，会产生频率突变告警信号，并录下从该时刻开始前20s，后40s的波形，当频率恢复至50±频率突变门槛设置值内时，告警返回。
装置故障告警功能，具体是保护装置的硬件发生故障（如开出故障、A/D故障、内部通讯中断等），装置的显示屏可以显示故障信息，并驱动装置告警继电器，同时闭锁保护，处理完故障后，重新上电后，就可以把告警灯复归掉。
遥测功能，具体是装置的测量回路电流输入（Ia1、Ib1、Ic1、Ia2、Ib2、Ic2）与保护回路电流输入（Ia1、Ib1、Ic1、Ia2、Ib2、Ic2） 不分开，并网点两路Ia1、Ib1、Ic1、Ua1、Ub1、Uc1、Uab1、Ubc1、Uca1、P1、Q1、COSφ1、F1，Ia2、Ib2、Ic2、Ua2、Ub2、Uc2、Uab2、Ubc2、Uca2、P2、Q2、COSφ2、F2等交流模拟量。其中，电压、频率、有功功率、无功功率的采样间隔时间≤20ms。
遥信功能，具体是各种保护动作信号、低频振荡信号等。
低频振荡功能，主要包括机械振荡、机电振荡、电磁振荡等，电力系统机电功率振荡是指系统受到扰动后，同步运行的发电机转子间相对摇摆，导致系统中出现功率、电压、频率等电量不同程度的振荡现象，此类振荡与发电机转子特征量（角度、速度）相关，振荡频率一般在0.1~2.5Hz范围内。
录波功能，可以记录频率突变（频率越过参数配置中配置的死区）前20s，突变后40s的采样数据，录波数据可通过xftp或ftp服务上送服务器。装置记录低频振荡（装置检测到低频振荡频率在0.1-2.5Hz内）前20s，突变后40s的采样数据，录波数据可上送服务器。
4-20ma输出功能，具体是装置可选配4-20ma输出小板所对应的功能，便于工业客户接入PMU等装置（硬接线方式接入），配置直流输出模式时，在设置——参数设置处将DC_Mode模式改为“output”，在设置——直流输出处可选择设置8个通道输出的点位，既可以传输装置采集的点，也可传输其他主站发送的点。
移相功能主要针对的是并网点频率，因为低频振荡监测装置向各类主站如一次调频主站、惯量响应主站等主站服务器内传输数据是必然会存在通讯延时的，导致在主站计算一次调频、惯量响应的功率值时，用到的频率值与当前频率值存在几十-几百毫秒的通讯延时，为解决该问题，装置设计了该功能。装置通过对频率的采集、计算得出低频振荡频率和装置定值的设定计算出Xms（装置定值）后的频率，该频率为预测频率，相当于将频率曲线向坐标轴左侧平移Xms，计算得出的频率可通过规约上传至控制主站，如当前时刻的低频振荡频率为1Hz，可根据1Hz得出低频振荡周期为1s，在由上一个周波得到的频率幅值和相角，预测得出该点在Xms后的频率值，将频率曲线向右移动了Xms，X为设置的毫秒数，X最大支持200ms，如此可以减轻因数据传输造成的延时而对主站设备的如一次调频、阻尼振荡等策略计算的影响。
交流插件具备两路电压、电流、频率等电气量采集回路，在配置移相时需要将第一采集回路（简称第一路，下同），第二路的滞后时间分开设置即在菜单“整定”→“定值整定”中，可通过设定“1#滞后时间”“2#滞后时间”设定第一路频率和第二路频率的向前移相的时间。
在一可选的实施例中，低频振荡监测装置设置于电力系统，电力系统包括控制主站和发电设备，控制主站包括阻尼控制主站、一次调频主站和惯量响应主站，低频振荡监测装置包括：
数据采集模块，用于采集并网点的电气量数据，其中，电气量数据包括电网频率；
控制模块，用于根据电网频率的周期波动变化计算得到低频振荡频率；当低频振荡频率持续第一预设振荡时间在第一预设振荡频率范围之内，确定低频振荡频率为低频告警频率并生成低频振荡告警信号，以标记处于低频振荡告警期间；将低频告警频率和低频振荡告警信号传输至阻尼控制主站，以指示阻尼控制主站进入阻尼控制模式对发电设备的有功功率进行调控。
其中，第一预设振荡频率范围可以是0.1~2.5Hz，也可以是0.1~2.1Hz，还可以是0.5~1.0Hz等等。
根据上述实施例提供的低频振荡监测装置，通过采集并网点的包括电网频率的电气量数据，能够根据电网频率的周期波动变化计算得到低频振荡频率，相比于相关技术中只能采集基础电气量的低频振荡监测装置，本发明的装置能够提供更全面的数据，能够更准确地反映并网点的运行状态；当低频振荡频率持续第一预设振荡时间在第一预设振荡频率范围之内，确定低频振荡频率为低频告警频率并生成低频振荡告警信号，以此提高对振荡频率的采样精度，因此，将低频告警频率和低频振荡告警信号传输至阻尼控制主站后，能够提高阻尼控制主站对发电设备的有功功率调控的准确性，从而实现对电力系统的稳定控制。
本领域技术人员可以理解的是，图1中示出的电力系统架构和图2所示的低频振荡监测装置并不构成对本发明实施例的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
基于上述电力系统架构，下面提出并网点频率监测方法的各个实施例。
如图4所示，图4是本发明一个实施例提供的并网点频率监测方法的流程图，该并网点频率监测方法可以应用于电力系统，例如图1所示电力系统，该电力系统包括控制主站和发电设备，控制主站包括阻尼控制主站。该并网点频率监测方法可以包括但不限于有步骤S110、步骤S120、步骤S130和步骤S140。
步骤S110：采集并网点的电气量数据。
其中，电气量数据包括电网频率。电气量数据还可以包括并网点电流、电压、功率等数据，在此不做具体限制。
步骤S120：根据电网频率的周期波动变化计算得到低频振荡频率；
步骤S130：当低频振荡频率持续第一预设振荡时间在第一预设振荡频率范围之内，确定低频振荡频率为低频告警频率并生成低频振荡告警信号，以标记处于低频振荡告警期间；
其中，第一预设振荡时间可以是1个周波、2个周波、2~3个周波，或者不超过最低振荡频率的一个周波（约10秒钟）等等。第一预设振荡频率范围为0.1-2.5Hz，或者0.15-2.0Hz，或者0.2-2.5Hz，或者1.0-2.5Hz，等等，在此不做具体限制。
另外，低频振荡告警期间即产生低频振荡告警信号后到低频振荡告警信号复归前，也即电力系统处于低频告警的期间。
步骤S140：将低频告警频率和低频振荡告警信号传输至阻尼控制主站，以指示阻尼控制主站进入阻尼控制模式对发电设备的有功功率进行调控。
阻尼控制主站在接收到低频振荡告警信号后，可以根据低频振荡告警信号切换至有功控制模式，即指示阻尼控制主站进入阻尼控制模式，通过低频振荡频率计算有功功率目标值，并根据有功功率目标值对发电设备的有功功率进行调控。
具体地，在发生低频振荡时，低频振荡监测装置检测电网频率，得到电网频率与时间之间的曲线变化关系（即电网频率的周期波动变化），根据该电网频率的周期波动变化得到该曲线的波峰和波谷的对应时刻，获得其低频周期T，通过计算得到其低频振荡频率f=1/T，判断低频振荡频率f是否处在第一预设振荡频率范围0.1Hz-2.5Hz之间，若是，则确定低频振荡频率为低频告警频率并生成低频振荡告警信号，以标记电力系统处于低频振荡告警期间，将低频告警频率（即告警值）和低频振荡告警信号同步上送至阻尼控制主站。
需要说明的是，低频振荡频率如果不在第一预设振荡频率范围内计算出来的，则表明该低频振荡频率不是需要的值或是错误的值，因此，此时上传至阻尼控制主站的低频告警频率为0Hz。
在本申请实施例提供的并网点频率监测方法中，通过采集并网点的包括电网频率的电气量数据，能够根据电网频率的周期波动变化计算得到低频振荡频率，相比于相关技术中只能采集基础电气量的频率监测方法，本发明能够提供更全面的数据，能够更准确地反映并网点的运行状态；当低频振荡频率持续第一预设振荡时间在第一预设振荡频率范围之内，确定低频振荡频率为低频告警频率并生成低频振荡告警信号，以此提高对振荡频率的采样精度，因此，将低频告警频率和低频振荡告警信号传输至阻尼控制主站后，能够提高阻尼控制主站对发电设备的有功功率调控的准确性，从而实现对电力系统的稳定控制。
需要说明的是，控制主站除了包括阻尼控制主站，还包括一次调频主站和惯量响应主站，从而实现阻尼控制、一次调频和惯量响应的功能，能够提高不同功能的控制主站对发电设备的有功功率调控的准确性，从而实现对电力系统的稳定控制。
值得注意的是，相关技术中的低频振荡监测装置其采集的数据量有限，不能全面反映并网点的运行状态，这可能会导致对频率异常的判断不准确，从而影响到电力系统的稳定运行。其次，其传输速率慢，这会导致数据的实时性差，不能及时发现频率的异常变化。再次，其采集精度低，这可能会导致对频率的调节不准确，从而影响到电力系统的稳定运行。最后，现有的低频振荡监测装置的功能比较单一，只能对基础电气量进行采集，不能满足现代电力系统对于频率监测的多样化需求。
而本发明的低频振荡监测装置通过应用高速数据传输技术，能够提高数据采集的精度和传输的速率，实现对频率的实时监测和快速响应。
另外，由于本发明的低频振荡监测装置采集精度和数据上传速率大大提升，可以更快地将数据上传到控制主站，从而节省了控制主站的采集时间。这有利于主站进行一次调频、惯量响应和阻尼控制等操作，能够更快地完成动作，提高电力系统的稳定性和响应能力。
综上，相比于现有技术，本发明的低频振荡监测装置具备更全面的数据采集功能，提高了采集精度和数据上传速率，有利于节省控制主站的采集时间，能够更准确地监测频率变化，提高电力系统的稳定性和响应能力。
在一实施例中，如图5所示，对步骤S120进行进一步的说明，该步骤S120可以包括但不限于有步骤S210、步骤S220和步骤S230。
步骤S210：根据电网频率得到频率时间波动曲线；
其中，频率时间波动曲线即电网频率的周期波动变化对应的曲线。
步骤S220：根据频率时间波动曲线确定电网频率振荡一个周期的低频周期时间；
本步骤中，电网频率振荡的一个周期可以是频率时间波动曲线中的任意一个周期，可以根据实际需求确定，在此不做具体限制。
步骤S230：根据低频周期时间计算得到低频振荡频率。
具体地，根据频率时间波动曲线即f-t曲线，识别出该曲线的波峰和波谷的对应时刻，以确定电网频率振荡一个周期的低频周期时间T，根据低频周期时间T，计算得到低频振荡频率1/T。
在本申请实施例中，通过电网频率得到频率时间波动曲线，能够根据频率时间波动曲线确定电网频率振荡一个周期的低频周期时间，提高了低频振荡频率的采集精度；再根据低频周期时间计算得到低频振荡频率，以便后续步骤中能够基于该低频振荡频率对发电设备的有功功率进行调控，提高了阻尼控制主站对阻尼控制的效率。
在一实施例中，本申请实施例的并网点频率监测方法还可以包括但不限于以下步骤：
当低频告警频率持续第一预设恢复时间在第一预设振荡频率范围之外，消除传输至阻尼控制主站的低频振荡告警信号。
其中，第一预设恢复时间可以是10s、15s或者其他时间段，在此不做具体限制。
需要说明的是，频率检测装置在通过modbus-tcp规约上送低频告警频率和低频振荡告警信号至阻尼控制主站时，会标记处于低频振荡告警期间，直至低频告警频率不在第一预设振荡频率范围（比如0.1-2.5Hz内），将该低频振荡告警信号复归，即消除传输至阻尼控制主站的低频振荡告警信号，此时电力系统不处于低频振荡告警期间，即电力系统正常运行。
在本申请实施例中，当低频告警频率持续第一预设恢复时间在第一预设振荡频率范围之外，消除传输至阻尼控制主站的低频振荡告警信号，即令低频振荡告警信号复归，以便下一次出现低频告警频率时生成新的低频振荡告警信号，使得阻尼控制主站基于新的低频振荡告警信号进入阻尼控制模式对发电设备的有功功率进行调控。
在一实施例中，本申请实施例的并网点频率监测方法还可以包括但不限于以下步骤：
当低频振荡频率持续第二预设振荡时间在第一预设振荡频率范围之内，计算低频振荡频率在前一个振荡周期的平均值，得到低频周波频率；
在低频振荡告警期间内，根据低频周波频率实时更新低频告警频率。
需要说明的是，第二预设振荡时间大于第一预设振荡时间。
其中，第二预设振荡时间可以是两个周波，在此不做具体限制。前一个振荡周期的平均值即前一个振荡周期内低频振荡频率的平均值。
在本申请实施例中，低频周波频率为实时值，在低频振荡告警期间内，即在产生低频振荡告警信号后到低频振荡告警信号复归前，能够根据低频周波频率实时更新低频告警频率，因此，本申请实施例可以稳定且准确地实时更新低频振荡告警期间的低频告警频率。
需要说明的是，示例性地，当第一预设振荡时间为1~2个周波或更短的时间，第一预设振荡频率范围在0.1~2.5Hz之间时，产生的低频振荡频率的计算时间短，速度快，但仅识别一次，因此，精度较低。当第二预设振荡时间为稳定持续2~3个周波的时间，会计算低频周波频率，该值比较计算时间长，周波数较多，但计算准确，且实时更新。因此，通过将低频周波频率更新低频告警频率，可以准确且实时地反映低频振荡告警期间的状态。
在一实施例中，在实际运行过程中还有与低频振荡功能配套的频率越限功能，当低频告警频率越限（50±0.003Hz）时，越限标志位触发，即低频振荡告警信号和越限标志位同时触发，此时会触发综合告警信号，综合告警信号传输至阻尼控制主站，阻尼控制主站可以控制发电设备暂停运行。
在一实施例中，在低频振荡告警期间，本申请实施例的并网点频率监测方法还可以包括但不限于以下步骤：
根据低频告警频率和预设阻尼系数，计算得到第一功率调整量；
将第一功率调整量传输至阻尼控制主站，以使阻尼控制主站根据第一功率调整量调节发电设备的有功功率。
需要说明的是，阻尼控制主站根据第一功率调整量调节发电设备的有功功率，具体可以是阻尼控制主站根据第一功率调整量和当前有功功率计算得到目标有功功率，根据目标有功功率调节发电设备的有功功率，即根据目标有功功率生成控制指令，基于该指令（可通过闭环控制系统实现）可以指导发电设备调整其有功功率。
其中，根据电网的动态特性和振荡情况，可以设置适当的预设阻尼系数。预设阻尼系数决定了第一功率调整量的大小，以及对振荡的抑制效果。第一功率调整量为阻尼控制模式下的功率调整量。
具体地，根据低频告警频率和预设阻尼系数，得到第一功率调整量的计算公式如下：
ΔP1=b*sin(2πft+φ)
其中，ΔP1为第一功率调整量，t是当前时间，φ是振荡的相位，f为低频告警频率，b为预设阻尼系数。振荡的相位可以通过监测低频告警频率成分的幅值和相位变化而确定。
需要说明的是，第一功率调整量反映了有功功率调整量的周期性变化，其频率与电网中的低频振荡频率相同，但相位相反，以达到阻尼效果。
在本申请实施例中，在低频振荡告警期间，可以根据低频告警频率和预设阻尼系数，计算得到第一功率调整量，能够达到对振荡的抑制效果；再将第一功率调整量传输至阻尼控制主站，以使阻尼控制主站根据第一功率调整量能够有效调节发电设备的有功功率，可见，本申请实施例不仅能够达到对振荡的抑制效果，还能够提高阻尼控制主站对发电设备的有功功率的调节效率和有效性。
在一实施例中，控制主站还包括一次调频主站，本申请实施例的并网点频率监测方法还可以包括但不限于以下步骤：
当电网频率在预设频率死区之外，确定进入第一调频模式；
计算得到第二功率调整量，并将第二功率调整量传输至一次调频主站，以使一次调频主站根据第二功率调整量调节发电设备的有功功率。
需要说明的是，预设频率死区可以是50hz±0.01hz，或者60hz±0.01hz等等，在此不做具体限制。第二功率调整量即需要调整的有功功率量，为第一调频模式下的功率调整量。另外，本申请实施例中的电网频率的采样精度≤0.002Hz，可见，低频振荡监测装置的频率采集精度相较于相关技术中的低频振荡监测装置的频率采样精度更高。
具体地，根据电网运行的实际需求和发电设备的有功特性曲线，低频振荡监测装置可以通过如下预设算法计算出第二功率调整量ΔP2，即：
ΔP2=k*(f1-f2)；
其中k是调频系数，f1是实际的电网频率，f2是死区频率。
然后，低频振荡监测装置将第二功率调整量传输至一次调频主站，以使一次调频主站根据该第二功率调整量计算得到一次调频目标功率值，并根据该一次调频目标功率值调节发电设备的有功功率。可以理解的是，第二功率调整量可以根据调频系数、实际的电网频率和死区频率计算得到，调频系数和死区频率可以根据实际需求预设。
在本实施例中，当电网频率处于预设频率死区之外，可以通过计算得到第二功率调整量，并将第二功率调整量传输至一次调频主站，以使一次调频主站根据第二功率调整量调节发电设备的有功功率，这不仅减少其他设备的使用和运维，还提高电网运行的可靠性，以及提高发电设备的有功功率调节的灵活性。
在一实施例中，控制主站还包括惯量响应主站，本申请实施例的并网点频率监测方法还可以包括但不限于以下步骤：
根据电网频率计算得到频率变化率，当电网频率在预设频率死区之外且频率变化率在预设变化率范围之外，确定进入惯量响应模式；
计算在当前的频率变化率下所需的第三功率调整量，并将第三功率调整量传输至惯量响应主站，以使惯量响应主站根据第三功率调整量调节发电设备的有功功率。
需要说明的是，第三功率调整量为惯量响应模式下的功率调整量。频率变化率在△t=0.1s时，允许误差不大于10%或0.2Hz/s。
具体地，根据惯量响应的要求，计算在当前的频率变化率下所需的第三功率调整量ΔP3的公式具体如下：
ΔP3=m*(df/dt)
其中，m是发电设备的惯量系数，f是电网频率，df/dt是频率变化率。
低频振荡监测装置在计算第三功率调整量后，将第三功率调整量传输至惯量响应主站，以使惯量响应主站根据第三功率调整量与当前功率的和，得到惯量响应目标功率值，并基于惯量响应目标功率值调节发电设备的有功功率。
可以理解的是，第三功率调整量可以由惯量系数、电网频率和频率变化率计算得到，惯量系数可以根据实际需求预设。
在本申请实施例中，低频振荡监测装置通过电网频率计算得到频率变化率，当电网频率超出预设频率死区且频率变化率在预设变化率范围之外，可以计算在当前的频率变化率下所需的第三功率调整量，以反映电网频率的瞬态变化；再通过将第三功率调整量传输至惯量响应主站，以使惯量响应主站根据第三功率调整量调节发电设备的有功功率，从而使得发电设备快速调整其输出功率，以提供或吸收所需的惯量响应功率，进而实现惯量响应。
需要说明的是，控制主站除了包括阻尼控制主站，还包括一次调频主站和惯量响应主站，从而实现阻尼控制、一次调频和惯量响应的功能，能够提高不同功能的控制主站对发电设备的有功功率调控的准确性，从而实现对电力系统的稳定控制。
如图6所示，本发明的第二方面实施例提供一种低频振荡监测装置600，低频振荡监测装置600设置于电力系统，电力系统包括控制主站和发电设备，控制主站包括阻尼控制主站，低频振荡监测装置600包括：
数据采集模块610，用于采集并网点的电气量数据，其中，电气量数据包括电网频率；
控制模块620，用于根据电网频率的周期波动变化计算得到低频振荡频率；当低频振荡频率持续第一预设振荡时间在第一预设振荡频率范围之内，确定低频振荡频率为低频告警频率并生成低频振荡告警信号，以标记处于低频振荡告警期间；将低频告警频率和低频振荡告警信号传输至阻尼控制主站，以指示阻尼控制主站进入阻尼控制模式对发电设备的有功功率进行调控。
本发明实施例提供的低频振荡监测装置，通过采集并网点的包括电网频率的电气量数据，能够根据电网频率的周期波动变化计算得到低频振荡频率，相比于相关技术中只能采集基础电气量的低频振荡监测装置，本发明的装置能够提供更全面的数据，能够更准确地反映并网点的运行状态；当低频振荡频率持续第一预设振荡时间在第一预设振荡频率范围之内，确定低频振荡频率为低频告警频率并生成低频振荡告警信号，以此提高对振荡频率的采样精度，因此，将低频告警频率和低频振荡告警信号传输至阻尼控制主站后，能够提高阻尼控制主站对发电设备的有功功率调控的准确性，从而实现对电力系统的稳定控制。
本发明的第三方面实施例提供一种电力系统，包括如上第二方面实施例的低频振荡监测装置、控制主站和发电设备，控制主站分别与低频振荡监测装置和发电设备连接，控制主站包括阻尼控制主站、一次调频主站和惯量响应主站。
根据本发明实施例提供的电力系统，低频振荡监测装置通过采集并网点的包括电网频率的电气量数据，能够根据电网频率的周期波动变化计算得到低频振荡频率，相比于相关技术中只能采集基础电气量的低频振荡监测装置，本发明的装置能够提供更全面的数据，能够更准确地反映并网点的运行状态；当低频振荡频率持续第一预设振荡时间在第一预设振荡频率范围之内，确定低频振荡频率为低频告警频率并生成低频振荡告警信号，以此提高对振荡频率的采样精度，因此，将低频告警频率和低频振荡告警信号传输至阻尼控制主站后，能够提高阻尼控制主站对发电设备的有功功率调控的准确性，从而实现对电力系统的稳定控制。
本发明的第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令可以用于使计算机执行如上实施例的并网点频率监测方法，例如，执行以上描述的图4、图5中的方法步骤。通过采集并网点的包括电网频率的电气量数据，能够根据电网频率的周期波动变化计算得到低频振荡频率，相比于相关技术中只能采集基础电气量的频率监测方法，本发明能够提供更全面的数据，能够更准确地反映并网点的运行状态；当低频振荡频率持续第一预设振荡时间在第一预设振荡频率范围之内，确定低频振荡频率为低频告警频率并生成低频振荡告警信号，以此提高对振荡频率的采样精度，因此，将低频告警频率和低频振荡告警信号传输至阻尼控制主站后，能够提高阻尼控制主站对发电设备的有功功率调控的准确性，从而实现对电力系统的稳定控制。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质或非暂时性介质和通信介质或暂时性介质。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘DVD或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种并网点频率监测方法，其特征在于，应用于电力系统，所述电力系统包括控制主站和发电设备，所述控制主站包括阻尼控制主站，所述并网点频率监测方法包括：
采集并网点的电气量数据，其中，所述电气量数据包括电网频率；
根据所述电网频率的周期波动变化计算得到低频振荡频率；
当所述低频振荡频率持续第一预设振荡时间在第一预设振荡频率范围之内，确定所述低频振荡频率为低频告警频率并生成低频振荡告警信号，以标记处于低频振荡告警期间；
将所述低频告警频率和所述低频振荡告警信号传输至所述阻尼控制主站，以指示所述阻尼控制主站进入阻尼控制模式对所述发电设备的有功功率进行调控。
2.根据权利要求1所述的并网点频率监测方法，其特征在于，所述根据所述电网频率的周期波动变化计算得到低频振荡频率，包括：
根据所述电网频率得到频率时间波动曲线；
根据所述频率时间波动曲线确定所述电网频率振荡一个周期的低频周期时间；
根据所述低频周期时间计算得到低频振荡频率。
3.根据权利要求1所述的并网点频率监测方法，其特征在于，还包括：
当所述低频告警频率持续第一预设恢复时间在所述第一预设振荡频率范围之外，消除所述传输至所述阻尼控制主站的低频振荡告警信号。
4.根据权利要求1所述的并网点频率监测方法，其特征在于，还包括：
当所述低频振荡频率持续第二预设振荡时间在第一预设振荡频率范围之内，计算所述低频振荡频率在前一个振荡周期的平均值，得到低频周波频率；其中，所述第二预设振荡时间大于所述第一预设振荡时间；
在所述低频振荡告警期间内，根据所述低频周波频率实时更新所述低频告警频率。
5.根据权利要求1所述的并网点频率监测方法，其特征在于，在所述低频振荡告警期间，所述并网点频率监测方法还包括：
根据所述低频告警频率和预设阻尼系数，计算得到第一功率调整量；
将所述第一功率调整量传输至所述阻尼控制主站，以使所述阻尼控制主站根据所述第一功率调整量调节所述发电设备的有功功率。
6.根据权利要求1所述的并网点频率监测方法，其特征在于，所述控制主站还包括一次调频主站，所述并网点频率监测方法还包括：
当所述电网频率在预设频率死区之外，确定进入第一调频模式；
计算得到第二功率调整量，并将所述第二功率调整量传输至所述一次调频主站，以使所述一次调频主站根据所述第二功率调整量调节所述发电设备的有功功率。
7.根据权利要求1所述的并网点频率监测方法，其特征在于，所述控制主站还包括惯量响应主站，所述并网点频率监测方法还包括：
根据所述电网频率计算得到频率变化率，当所述电网频率在预设频率死区之外且所述频率变化率在预设变化率范围之外，确定进入惯量响应模式；
计算在当前的频率变化率下所需的第三功率调整量，并将所述第三功率调整量传输至所述惯量响应主站，以使所述惯量响应主站根据所述第三功率调整量调节所述发电设备的有功功率。
8.一种低频振荡监测装置，其特征在于，设置于电力系统，所述电力系统包括控制主站和发电设备，所述控制主站包括阻尼控制主站，所述低频振荡监测装置包括：
数据采集模块，用于采集并网点的电气量数据，其中，所述电气量数据包括电网频率；
控制模块，用于根据所述电网频率的周期波动变化计算得到低频振荡频率；当所述低频振荡频率持续第一预设振荡时间在第一预设振荡频率范围之内，确定所述低频振荡频率为低频告警频率并生成低频振荡告警信号，以标记处于低频振荡告警期间；将所述低频告警频率和所述低频振荡告警信号传输至所述阻尼控制主站，以指示所述阻尼控制主站进入阻尼控制模式对所述发电设备的有功功率进行调控。
9.一种电力系统，其特征在于，包括如权利要求8所述的低频振荡监测装置、控制主站和发电设备，所述控制主站分别与所述低频振荡监测装置和所述发电设备连接，所述控制主站包括阻尼控制主站、一次调频主站和惯量响应主站。
10.一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可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如权利要求1至7任一项所述的并网点频率监测方法。
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