一种长时间尺度电力系统频率波动仿真方法

摘要

本发明公开了一种长时间尺度电力系统频率波动仿真方法，包括：结合风电场功率波动特性对电力系统频率控制的影响，在原有的电力系统频率控制中增加风电场参与电力系统频率控制，建立长时间尺度电力系统频率仿真平台；利用建立的长时间尺度电力系统频率仿真平台，对风电场功率波动对电力系统频率控制的影响进行长时间尺度仿真分析。本发明所述长时间尺度电力系统频率波动仿真方法，可以克服现有技术中电力系统频率仿真速度慢、电力设备运行安全性差和电网经济性差等缺陷，以实现电力系统频率仿真速度快、电力设备运行安全性好和电网经济性好的优点。

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统领域，具体地，涉及一种长时间尺度电力系统频率波动仿真方法。

背景技术

众所周知，电力系统频率是电能质量的重要指标之一，电网的频率反应了电力系统有功功率和负荷之间的平衡关系，是电力系统运行的重要控制参数，与广大用户的电力设备以及发电设备本身的安全和效率有着密切的关系。电力系统的频率偏差，不仅对电能用户和电力系统的设备运行都造成危害，还会影响整个电网的经济性，严重时会造成大面积停电，甚至使整个电力系统瓦解。

随着经济和社会的快速发展，电力需求急剧上升，电网结构越来越复杂，电能质量要求越来越高。另一方面随着新能源发电电力系统的建立，尤其是风电并网运行，对电力系统的运行和调度模式产生了重大影响。风力发电和传统能源发电的最大区别是其一次能源不可控，使得风力发电具有随机波动性和间歇性等特征。传统电力系统通常认为负荷不可控，发电可控，因而可通过调整发电机组的出力来适应负荷变化以保证电力系统频率稳定。随着风电渗透率的逐渐增加，这种控制模式在一些时段，如负荷低谷时段，已难于保证频率稳定。加之我国风能资源和负荷之间的不匹配特点决定了我国风电开发多采用大容量集中开发，远距离输送，集中接入电网的开发模式，对电力系统的频率和联络线功率控制提出了更高的要求。

因此，在传统发电资源调控能力有限的情况下，有必要研究新能源功率波动对电力系统频率的影响进行仿真分析。但是现有还没有任何一种仿真软件是针对电力系统频率分析而专门建立的。目前电力系统仿真软件主要有：⑴邦纳维尔电力局开发的BPA程序和电磁暂态程序EMTP；⑵曼尼托巴高压直流输电研究中心开发的PSCAD/EMTDC程序；⑶德国西门子公司研制的电力系统仿真软件NETOMAC；⑷中国电力科学研究院开发的电力系统分系综合程序PSASP；⑸Math Works公司开发的科学与工程计算软件MATLAB^[1]。主要功能分别是：

BPA程序主要用来计算潮流和暂态稳定。此外，自动发电控制（AGC）与区域联络线功率控制相结合，由若干机组共同承担电力系统或区域功率偏差值，可以使潮流能更快收敛^[2]。PSD-BPA暂态稳定程序主要用于分析电力系统在稳态下受到各种干扰时的电力系统动态行为；

EMTP程序主要用于计算电力系统中电磁暂态过程；

PSCAD/EMTDC软件开发是为了研究高压直流输电电力系统，PSCAD/EMTDC的典型应用是计算电力系统遭受扰动或参数变化时，参数随时间变化的规律，此外PSCAD/EMTDC软件广泛应用于高压直流输电、FACTS控制器的设计、电力系统谐波分析及电力电子领域的仿真计算。

NETOMAC的主要功能是：潮流计算、电磁暂态计算和机电暂态计算、参数优化、频率响应等；

PSASP的功能主要有稳态分析、故障分析和机电暂态分析。

总之，EMTP主要用来进行电磁暂态过程数字仿真，PSCAD/EMTDC、NETOMAC主要进行电磁暂态和控制环节的仿真，BPA、PSASP主要进行潮流和机电暂态数字仿真。MATLAB主要进行控制环节的数字仿真研究。但对于频率调节，只能仿真电力系统受到大扰动后的频率暂态响应。在文献[3]中通过自行定义AGC控制模块，利用PSS/E进行频率仿真，来研究控制模式的选择对区域联网频率控制的影响。虽考虑到电力系统中的长期动态过程和频率控制中的部分因素，但仍是为分析电力系统发生故障时应如何控制频率而设计的。因此，对于研究互联电网短期和中长期频率调节，这些软件都不能很好地满足要求。而用MATLAB^[4]建模可以研究互联电网短期和中长期频率控制及相关问题，但是MATLAB仿真时间有限，对于较长时间尺度的负荷变化或者发电机功率变化，不能很好地进行频率仿真分析。参考文献如下：

[1]李广凯，李庚银.电力系统仿真软件综述.电气电子教学学报.2005年6月.

[2]张 艳，毛晓明，陈少华.电力系统计算分析软件包——中国版 BPA.广东工业大学学报.2008年12月.

[3]陈琰，邱家驹，黄志龙，郭佳田.华东与福建联网后频率控制策略的研究. 电网技术.2002年6月.

[4]刘乐，刘娆，李卫东.互联电网频率调节动态仿真电力系统的研制.电网技术.2009年4月.

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在电力系统频率仿真速度慢、电力设备运行安全性差和电网经济性差等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种长时间尺度电力系统频率波动仿真方法，以实现电力系统频率仿真速度快、电力设备运行安全性好和电网经济性好的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种长时间尺度电力系统频率波动仿真方法，包括：

a、结合风电场功率波动特性对电力系统频率控制的影响，在原有的电力系统频率控制中增加风电场参与电力系统频率控制，建立长时间尺度电力系统频率仿真平台；

b、利用建立的长时间尺度电力系统频率仿真平台，对风电场功率波动对电力系统频率控制的影响进行长时间尺度的仿真分析。

进一步地，所述步骤a，具体包括：

a1、利用功率谱密度分析方法，结合风电场实测数据，分析风电场的功率波动特性，确定各种负荷波动和风电场功率波动特性；

a2、将风电场参与电力系统的有功/频率控制数学模型，加入电力系统频率控制中，建立风电场频率控制模型；利用准稳态法建立火电机组、水电机组和风电场参与电力系统的惯性控制、一次调频和二次调频数学模型，建立长时间尺度电力系统频率仿真平台。

进一步地，所述步骤a1，具体包括：

①读取能量管理电力系统EMS的负荷和风电场有功功率预测结果，分析负荷和风电场有功功率的波动特性；

②根据波动情况，按秒级划分，确定各个时段的负荷和风电场有功功率波动特性；

确定风电场有功功率波动特性的操作，是指研究表明风电场功率波动特性有其规律性，利用风电场实测数据，用功率谱密度分析方法分析这种风电场功率波动特性。

进一步地，所述步骤a2，具体包括：

建立风电场参与电力系统有功/频率控制数学模型，与火电机组、水电机组一起，形成多元能源联合电力系统频率控制，利用准稳态法建立各发电机组参与电力系统频率控制仿真模型；

用代数平衡方程代替快速变化过程，并假设调速器根据一次调频的调差系数立即动作，建立长时间尺度电力系统频率仿真平台；

将风电功率波动特性作为输入，分析长时间尺度电力系统频率波动情况。

进一步地，所述步骤b，具体包括：

b1、建立多区域联合自动发电控制（AGC）模型，首先建立单区域频率控制模型，其次考虑其他区域的频率控制模型，进而建立多区域联合频率控制；

b2、仿真分析负荷波动和风电场功率波动对电力系统频率控制的影响，确定电力系统备用调整容量。

进一步地，所述步骤b2，具体包括：

b21、将风电功率波动特性作为输入，分析电力系统频率波动情况；

b22、根据电力系统频率波动仿真情况和各机组的调整功率，计算确定电力系统各机组的一次调频和二次调频备用调整容量；

b23、根据计算得到的电力系统备用调整容量，调度安排电力系统备用旋转容量，分析功率波动对电力系统频率的影响，确定电力系统的备用调整容量。

进一步地，所述步骤b22，具体包括：

①确定各机组的一次调频备用调整容量，已知机组的调差系数R，和电力系统的频率波动Δf，机组的一次调频有功功率计算公式是P=Δf/R；

②确定调频机组的二次调频备用调整容量，在编写程序时，将二次调频的发电机有功功率数据存在一个数组，最后调用数组，可得到电力系统频率波动调整过程中，各调频机组的二次调频备用调整容量；

③最后，将电力系统各机组的备用调整容量发给调度，安排各机组的旋转备用调整容量，以维持电力系统频率稳定。

进一步地，在步骤b23中，所述分析功率波动对电力系统频率的影响，确定电力系统的备用调整容量的操作，具体包括：

①当负荷和风电场有功功率处于平稳波动特征时，电力系统的频率和备用调整容量不会发生很大变化；

②当负荷和风电场有功功率处于上升波动特征时，分开考虑：对于负荷波动，电力系统的频率减小，备用调整需要增加；对于风电场有功功率波动，电力系统的频率增加，备用容量减小；

③当负荷和风电场有功功率处于下降波动特征时，分开考虑：对于负荷波动，电力系统的频率增加，备用调整减小；对于风电场有功功率波动，电力系统的频率减小，备用容量需要增加。

进一步地，在步骤b23中，所述负荷和风电场有功功率变化趋势，包括上升、下降和平稳三种波动特征。

本发明各实施例的长时间尺度电力系统频率波动仿真方法，由于包括：结合风电场功率随机波动性对电力系统频率控制的影响，在原有的电力系统频率控制中增加风电场参与电力系统频率控制，建立长时间尺度电力系统频率仿真平台；利用建立的长时间尺度电力系统频率仿真平台，对风电场功率波动对电力系统频率控制的影响进行长时间尺度的仿真分析；可以长时间尺度仿真分析负荷波动对电力系统的影响，提前设置各能源电力系统的备用容量，从本质上减小电力系统的频率变化，并在此基础上提高各能源的利用率；从而可以克服现有技术中电力系统频率仿真速度慢、电力设备运行安全性差和电网经济性差的缺陷，以实现电力系统频率仿真速度快、电力设备运行安全性好和电网经济性好的优点。

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。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明长时间尺度电力系统频率波动仿真方法的流程示意图；

图2为本发明长时间尺度电力系统频率波动仿真方法中风电场有功功率波动的曲线示意图；

图3为本发明长时间尺度电力系统频率波动仿真方法中表示电力系统一天中负荷的变化情况图；

图4为本发明长时间尺度电力系统频率波动仿真方法中表示电力系统的频率变化情况图；

图5为本发明长时间尺度电力系统频率波动仿真方法中电力系统在matlab仿真电力系统中频率变化情况图；

图6为本发明长时间尺度电力系统频率波动仿真方法中负荷变化2%、风电场参与电力系统频率控制、以及电力系统频率变化情况图；

图7为本发明长时间尺度电力系统频率波动仿真方法中负荷变化2%、风电场不参与电力系统频率控制、以及电力系统频率变化情况图；

图8为本发明长时间尺度电力系统频率波动仿真方法中负荷变化3%时单区域电力系统频率变化情况图；

图9为本发明长时间尺度电力系统频率波动仿真方法中负荷变化3%时多区域联合电力系统频率变化情况图；

图10为本发明长时间尺度电力系统频率波动仿真方法中负荷或风电场功率变化曲线图；

图11为本发明长时间尺度电力系统频率波动仿真方法中负荷变化和电力系统功率变化的曲线图；

图12为本发明长时间尺度电力系统频率波动仿真方法中风电场功率变化和电力系统功率变化的曲线图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

电力系统在一个同步的频率下运行，产生的电能和消耗的电能必须平衡，如果发生的电能过剩，同步发电机将加速，电力系统频率增加；反之，发电机将减速，电力系统频率下降。然而，由于风电机组本身固有的随机性和波动性等特性，使得风电功率具有随机波动性。随着风电渗透率的不断增加，电力系统频率稳定受到了不利影响。在电力系统发生频率大幅度降低事故时，电力系统的惯性对于频率降低的变化起到了决定性作用——惯性越低，电力系统频率降低得越快。由于风机大多采用电力电子装置，使得电磁功率与机械功率解耦，无法向电网提供惯性响应，随着风电渗透率的不断提高，电力系统的惯性系数逐渐减小，从而使风电并网后电力系统的频率安全性和稳定性成为一大难题。加之各国并网导则对风电场功率控制的要求，且研究表明风电场功率波动较风机功率小，且我国风电开发方式多采用大规模集中接入方式，许多国家电力工作者逐步开始研究风电场参与电力系统频率控制策略。

因此，根据相关研究和风电场实测数据，建立风电场参与电力系统有功/频率控制数学模型，与火电机组、水电机组一起，形成多元能源联合电力系统频率控制。鉴于在现有的电力系统仿真软件里，还没有一款专门针对电力系统的频率波动仿真而设计，所以一般都用Matlab/Simulink搭建机组频率控制模型，分析负荷波动时电力系统频率变化。但是Matlab/Simulink仿真时间有限，不利于调度部门提前控制，设置电力系统备用调整容量。长时间尺度电力系统频率仿真是指鉴于短期负荷预测的时间一般为一天到一周，风电场短期功率预测时间一般为1~48h，均用于安排调度计划，针对一天到一周的负荷波动和风电场功率波动，电力系统频率波动仿真时间变长。因此，提出一种长时间尺度电力系统频率波动仿真方法。

根据本发明实施例，如图1-图12所示，提供了一种长时间尺度电力系统频率波动仿真方法。该长时间尺度电力系统频率波动仿真方法，体现区域电网频率控制的前瞻性，即在原来的电力系统频率控制中增加风电场参与电力系统频率控制，提出多元能源电力系统频率控制策略，利用功率谱密度分析方法分析风电场功率波动情况，利用准稳态法建立区域内各大电机组如火电机组、水电机组和风电场数学模型，从而建立仿真平台；可长时间尺度仿真分析负荷波动和风电功率波动对电力系统的影响，提前设置各能源电力系统的备用容量，从本质上减小电力系统的频率变化，并在此基础上提高各能源的利用率。

本实施例的长时间尺度电力系统频率波动仿真方法，可以结合负荷和风电场输出功率预测结果，分析各种负荷波动和发电机功率波动（如风电场功率波动）特性，以及对电力系统频率控制的影响，进行长时间尺度（如以天计的一到两天）仿真分析；对电力系统频率考核限值，包括频率考核上限（（50+0.2）Hz）和频率考核下限（（50-0.2）Hz），频率运行在此范围内即合格；二次调频是指在电力系统负荷和发电机有功功率发生扰动时，控制使电力系统频率恢复到稳定值。

参见图1，本实施例的长时间尺度电力系统频率波动仿真方法，可以采用以下技术方案实现：

结合风电场功率波动特性对电力系统频率控制的影响，在原有的电力系统频率控制中增加风电场参与电力系统频率控制，建立长时间尺度电力系统频率仿真平台，对风电场功率波动对电力系统频率控制的影响进行分析；功率波动指风电场秒级功率波动；功率谱密度是指对于具有连续频谱和有限平均功率的信号或噪声，表示其频谱分量的单位带宽功率的频率函数；该操作具体包括以下步骤：

⑴利用功率谱密度分析方法，结合风电场实测数据，分析风电场的功率波动特性，确定各种负荷波动和风电场功率波动特性；步骤⑴具体包括：

①读取能量管理电力系统EMS的负荷和风电场有功功率预测结果，分析负荷和风电场有功功率的波动特性；

②根据波动情况，按秒级划分（例如，可以将一天中的波动情况以秒级为单位），确定各个时段的负荷和风电场有功功率波动特性；

这里，确定风电场有功功率波动特性，是指研究表明风电场功率波动特性有其规律性，利用风电场实测数据，用功率谱密度分析方法分析这种风电场功率波动特性；

⑵将风电场参与电力系统的有功/频率控制，加入电力系统频率控制中，建立风电场频率控制模型；利用准稳态法建立火电机组、水电机组和风电场参与电力系统的惯性控制、一次调频和二次调频数学模型，以建立长时间尺度电力系统频率仿真平台；

步骤⑵具体为：建立风电场参与电力系统有功/频率控制数学模型，与火电机组、水电机组一起，形成多元能源联合电力系统频率控制，利用准稳态法建立各发电机组参与电力系统频率控制仿真模型，用代数平衡方程代替快速变化过程，并假设调速器根据一次调频的调差系数立即动作，建立长时间尺度电力系统频率仿真平台，将风电功率波动特性作为输入，分析长时间尺度电力系统频率波动情况；

在步骤⑵中，还可以用准稳态法建立各种发电厂频率控制模型；

在步骤⑵中，还可以用准稳态法建立电力系统频率控制模型；这里，电力系统包括火电厂、水电厂和风电场，共同参与电力系统频率控制；频率控制包括惯性控制、一次调频和二次调频（AGC）；

在步骤⑵中，准稳态法具体为：基于时间尺度分解，用平衡方程代替快速变化过程；采用准稳态法，可以降低模型的复杂度，大大减少计算时间；

准稳态建模是指将元件动态方程与电力系统网络方程组合起来，建立描述电力系统中长期动态过程的微分-代数-差分方程，电力系统达到准稳态意味着上一次负荷和风电场功率波动所引起的暂态过程已经结束，而负荷和风电场功率新的波动尚未发生，电力系统在每个计算断面上均处于暂态平衡状态；但是暂态平衡点并非意味着中期状态变量从此不再变化；整个电力系统在快速变化过程将在负荷和风电场功率波动的推动下不断从一个暂态平衡点跳到另一个暂态平衡点；这样通过一系列暂态平衡点就可以描述电力系统频率的长时间尺度变化过程，实现长时间尺度电力系统频率波动仿真；

⑶建立多区域联合自动发电控制（AGC）模型，首先建立单区域频率控制模型，其次考虑其他区域的频率控制模型，进而建立多区域联合频率控制；可以实现多区域联合调频，减小各区域负担，提高频率控制质量；

在步骤⑶中，还可以建立多区域联合电力系统频率控制模型，以减小受扰动区域的频率控制负担；

⑷仿真分析负荷波动和风电场功率波动对电力系统频率控制的影响，确定电力系统备用调整容量；

步骤⑷具体为：将风电功率波动特性作为输入，分析电力系统频率波动情况。根据电力系统频率波动仿真情况，计算确定电力系统各机组的一次调频和二次调频备用调整容量，用于调度安排电力系统备用旋转容量，从而可以应对各种负荷和风电场功率波动，减少电力系统频率波动，保持电力系统频率稳定，增加电力系统旋转备用调整容量的经济性；该操作具体包括：

①确定各机组的一次调频备用调整容量，已知机组的调差系数R，和电力系统的频率波动Δf，机组的一次调频有功功率计算公式是P=Δf/R；

②确定调频机组的二次调频备用调整容量，在编写程序时，将二次调频的发电机有功功率数据存在一个数组，最后调用数组，可得到电力系统频率波动调整过程中，各调频机组的二次调频备用调整容量。

③最后，将电力系统各机组的备用调整容量发给调度，安排各机组的旋转备用调整容量，以维持电力系统频率稳定；

在步骤⑷中，对于负荷波动和风电场功率波动特性，可以利用长时间尺度电力系统频率仿真平台，分析对电力系统频率的影响；

在步骤⑷中，确定电力系统备用调整容量，根据电力系统的频率波动情况和各机组的调整功率，确定各机组一次调频容量和二次调频容量；

在步骤⑷中，负荷和风电场有功功率变化趋势包括上升、下降和平稳三种波动特征；分析功率波动对电力系统频率的影响，确定电力系统的备用调整容量包括：

①当负荷和风电场有功功率处于平稳波动特征时，电力系统的频率和备用调整容量不会发生很大变化；

②当负荷和风电场有功功率处于上升波动特征时，分开考虑：对于负荷波动，电力系统的频率减小，备用调整需要增加；对于风电场有功功率波动，电力系统的频率增加，备用容量可以减小；

③当负荷和风电场有功功率处于下降波动特征时，分开考虑：对于负荷波动，电力系统的频率增加，备用调整可以减小；对于风电场有功功率波动，电力系统的频率减小，备用容量需要增加。

与现有技术相比，上述实施例的长时间尺度电力系统频率波动仿真方法，至少可以达到以下有益效果：

⑴可以通过对风电场采集的实时数据进行研究，在频率上分析风电场功率波动特性，能够充分利用各种信息，如实时的天气预报信息，且使用范围广，评估结果准确，可以有效的分析风电场功率波动特性；

 ⑵加入了风电场参与电力系统频率控制，风电机组的功率特性具有快速性、暂态性，常规机组具有延时性、持续性，两者协调各自发挥其优点；另一方面提高了电力系统的惯性调节系数，减小了扰动瞬间电力系统频率波动和调度电力系统调频压力，也在一定程度上提高了电力系统频率的恢复速度，增加了电网对风电场并网的接纳能力和风电场的可调度性；

⑶应用准稳态法建立各机组频率控制模型，计算各个时段的稳态情况，减小了模型的复杂性，提高了仿真计算速度，可以长时间尺度仿真电力系统的频率变化；

⑷可以建立多区域联合频率控制，提高了频率控制稳定性，减小了各区域的调频负担；

⑸针对电力系统的频率波动仿真结果，确定电力系统各机组的备用调整容量，包括一次调频容量和二次调频容量，方便调度提前控制，超前谋划，以保证电力系统频率的稳定。

具体地，可以通过以下具体实施例，实现本发明的技术方案。

从风电场的调节特性来看，风电场的单位时间调节速率较常规电厂更快。在电网故障或特殊运行方式下，风电场有功功率降低速度甚至可以达到每分钟20%的装机容量。此时，若风电场参与电力系统调频控制除了可以减轻电力系统的调频压力外，也在一定程度上加快了电力系统频率的恢复速率。

而大电网之间的互联是世界各国电网发展的共同经验。跨区域互联、跨国互联是大电网发展到一定阶段的必然趋势。大区域互联电网中要保持和提高电能质量，保证联络交换功率计划运行，改善机组控制调节性能，发挥大电网运行的优越性，这和多区域联合频率控制有着密切的关系。

因此，利用上述实施例的长时间尺度电力系统频率波动仿真方法，结合现有先进的调频技术——风电场参与电力系统频率控制和多区域联合频率控制，通过编程实现长时间尺度电力系统频率波动仿真效果：

⑴首先利用Matlab建立负荷波动模型，并建立三区域联合频率控制模型；

⑵其次是利用长时间尺度电力系统频率波动仿真方法，编程实现三区域联合频率控制；对比分析：①长时间尺度电力系统频率波动仿真方法的优越性；②风电场参与电力系统频率控制的优越性；③联合区域频率控制参与电力系统频率控制的优越性。④负荷波动和风电场功率波动对电力系统频率变化的影响。

在上述实施例中，负荷扰动模型的建立：将白噪声序列和多个不同时期的正弦信号叠加，通过修改正弦信号的周期，可在不影响正态分布特性的情况下使负荷扰动满足不同的仿真要求：

⑴针对一天负荷变化数据（86400s），利用长时间尺度电力系统频率波动仿真方法建立的三区域电力系统频率仿真电力系统，能够很好地仿真电力系统频率的变化，如图3和图4所示，图3表示电力系统一天中负荷的变化情况，图4 表示电力系统的频率变化情况。

而基于Matlab仿真平台建立的三区域电力系统频率仿真电力系统，对于仿真电力系统一天或更长时间尺度的负荷变化，仿真时间有限，仅能反应电力系统在800多秒的频率变化情况，如图5所示。

⑵负荷变化2%时，风电场参与电力系统频率控制时，电力系统频率的变化情况，如图6所示。

在负荷变化瞬间，电力系统的频率降到49.987Hz，在电力系统的AGC动作后，电力系统的频率升高到50.006Hz，电力系统频率波动时间为11s。

如果风电场不参与电力系统频率变化，电力系统的频率变化如图7所示。

在负荷变化瞬间，电力系统的频率降到49.9855Hz，在电力系统的AGC动作后，电力系统的频率升高到50.009Hz，电力系统频率波动时间为17s。

由此可见，在负荷变化瞬间，若风电场参与电力系统频率控制，可以明显减小电力系统的频率波动量和波动时间。

⑶随着电力系统运行规模的不断扩大，各级电网的互联成为电力系统发展趋势，因此利用长时间尺度电力系统频率波动仿真方法，能够建立多区域联合电力系统频率控制。以下部分为分析单区域频率控制和多区域联合频率控制，电力系统频率变化情况。负荷变化3%时，若有风电场的区域单独进行调频工作，电力系统的频率变化情况如下图8所示。

由图8可见，针对于3%的负荷变化，电力系统频率波动为-0.075Hz~0.018Hz。而多区域联合电力系统频率控制效果如图9所示。

由图9可见，针对于3%的负荷变化，电力系统频率波动为-0.0244Hz~0.014Hz。对比可见，针对于负荷波动，联合电力系统频率控制的优越性，同时可以减小电力系统的备用调整容量。

⑷通过Matlab建立负荷波动模型和风电场功率波动模型，分析其对电力系统频率控制的影响。

假设负荷或风电场功率变化如下图10所示；

针对于负荷变化，电力系统功率变化如图11所示；针对于风电场功率变化，电力系统频率变化如下图12所示：由此可见，负荷升高时电力系统频率降低，负荷降低时，电力系统频率升高；而风电场功率波动，电力系统频率变化趋势与负荷变化情况相反。

综上所述，本发明上述各实施例的长时间尺度电力系统频率波动仿真方法，针对于电力系统负荷波动和风电场功率波动，能够仿真电力系统频率波动变化过程，从长时间尺度分析电力系统频率变化情况；同时利用风电场参与电力系统频率控制策略和联合电力系统多区域频率控制策略，分析电力系统频率变化，体现该方法的前瞻性和智能性。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。