基于全球定位系统的区域电网一次调频性能定量分析评价方法

摘要

本发明属于测量技术领域，具体涉及一种基于全球定位系统的区域电网一次调频性能定量分析评价方法。其包含以下步骤：步骤一、通过机组调节控制系统或电网广域监测系统，读取经由全球定位系统对时的发电机组数据，构建区域电网参数的函数；步骤二、设置有效频率扰动判据，基于频率扰动过程定量分析区域电网一次调频性能；步骤三、建立用于区域电网一次调频性能的评价指标；步骤四、构造评价方法，评价区域电网一次调频性能并发布评价结果。本发明克服了现有技术不足，采用经全球定位系统对时的发电机组数据，综合考虑了发电机组型式、机电特性、指标计算取值方式的影响，实现了区域电网一次调频性能的定量准确分析评价，从而做到迅速消除电网随机波动、提高电能质量。

说明书

技术领域

    本发明属于测量技术领域，具体涉及一种基于全球定位系统的区域电网一次调频性能定量分析评价方法。

背景技术

一次调频功能是迅速消除电网随机波动、提高电能质量的有效手段，是并网安全性评价及辅助服务的主要内容，目前关于一次调频性能评价的方法取得一些成果，但存在不足主要表现在：

1、所有成果均是针对单个发电机组而言，而发电机组型式的多样性造成了评价标准的不统一；

2、随着电网的快速发展由多个发电机组组成的区域电网通过联络线连接为互联电网已成为电网发展的趋势，频率波动时各区域电网的一次调频性能决定了联络线潮流及互联电网的稳定性，相对单个发电机组而言以区域电网为对象进行一次调频性能分析较更具代表性、更具实际意义；

3、此外，目前的一次调频性能评价均未考虑电、热、机之间的协调性及差异性，而与电特性相比热、机特性往往存在较大的延迟、惯性环节，即存在不同步性，而且电网频率波动是个持续的时变过程，一次调频指标的计算取值方式直接影响到实际性能的客观真实性。

因此有必要研究区域电网的一次调频性能准确、客观、有效的分析评价方法，但目前尚未见与区域电网一次调频性能相关的评价方法，而全球定位系统技术的发展可以得到区域电网发电机组的同步数据，为区域电网一次调频性能评价提供了可行性、操作性。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术不足，提供一种基于全球定位系统的区域电网一次调频性能定量分析评价方法，采用经全球定位系统对时的发电机组数据，综合考虑了发电机组型式、机电特性、指标计算取值方式的影响，实现了区域电网一次调频性能的定量准确分析评价，从而做到迅速消除电网随机波动、提高电能质量。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一种基于全球定位系统的区域电网一次调频性能定量分析评价方法，其包含以下步骤：

步骤一、通过机组调节控制系统或电网广域监测系统，读取经由全球定位系统对时的发电机组数据，构建区域电网参数的函数：

；；            （1）

其中区域电网频率为t时刻区域电网所有n台发电机组频率的平均值，为第i台发电机组t时刻的频率；区域电网功率为t时刻所有n台发电机组的功率之和，为第i台发电机组t时刻的功率；区域电网额定功率为所有n台发电机组额定功率之和，为第i台发电机组的额定功率。

步骤二、设置有效频率扰动判据，基于频率扰动过程定量分析区域电网一次调频性能：

当越过额定频率设定死区的持续时间超过设定时长、且在持续时间内的极值频率越过设定的频率门槛值，则判断发生有效频率扰动，定量分析区域电网一次调频性能：死区、延迟时间、稳定时间、速度变动率，

设达到极值频率前最近一次越过死区的时刻为，此时频率为；一次调频动作功率开始变化的时刻为，此时功率为；实测最小的发电机组延迟时间为，则时刻对应的频率为死区频率；越过极值回调后进行定长扫描，当出现第一个扫描区间内各时刻频率变化率的绝对值均小于设定值时则判断频率达到稳定，稳定时刻为，此时的频率为稳定频率；经延迟时间后为功率稳定时刻，此时的稳定功率；

区域电网一次调频性能指标定量分析方法：死区；延迟时间；稳定时间；速度变动率。

步骤三、建立用于区域电网一次调频性能的评价指标：

设置死区为网内各发电机组要求设定死区值的最小值；设置延迟时间为网内各发电机组要求延迟时间的最小值；设置稳定时间为网内各发电机组要求稳定时间的最大值；设置速度变动率，其中为第i台机组要求的速度变动率。

步骤四、构造评价方法，评价区域电网一次调频性能并发布评价结果：

对性能指标计算值与评价指标进行比较，如果、、、同时成立，则判断区域电网一次调频性能合格，给出合格评价；如果不同时成立则判断为不合格，给出不合格评价并发布不合格的性能指标。

本发明所述区域电网由并网运行且具备一次调频能力的所有型式发电机组构成。本发明所述发电机组数据采样时间不得大于1s。

本发明的有益效果为：

1、本发明以由不同型式发电机组组成的区域电网为对象，以全球定位系统同时刻的发电机组数据为依据，实现区域电网的一次调频性能定量分析与评价，可以及时发现电网薄弱环节、调整优化区域内机组性能，为电力监管机构或电网调度机构的科学决策提供技术支持，切实提高互联电网电能质量及运行稳定性。

2、本发明所提出了区域电网一次调频性能评价的概念，物理意义明确，囊括了并入区域电网运行且具备一次调频能力的火电、水电、核电、燃气、风电等不同型式的所有发电机组，内容包容性广，数据来源于机组DEH、DCS、电网WAMS等多个系统，数据兼容性强，可应用于电厂全厂、地市级电网、省级电网甚至大互联电网的一次调频性能评价，适用范围广泛。

3、本发明所提出的性能指标分析方法，采取了以稳定区间积分算数平均的取值方式，消除了单点取值方式易产生的异变失真问题，并综合考虑了热机、电气参数间的协调性与差异性，能准确、客观地反映区域电网的一次调频性能。

4、本发明所所提出的性能评价方法，综合考虑了网内机组型式、一次调频参数设置及个体响应行为差异，采取了取大值、取小值及等效取值的方法，具有较强的科学性、可操作性。

附图说明

图1为本发明所述的区域电网频率、功率计算曲线；

图2为本发明所述区域电网一次调频性能曲线。

具体实施方式

下面参照附图并结合实施案例对本发明进一步详细描述，但是本发明不限于给出的例子，本实例以电网频率下降一次调频功率上升的过程进行说明。

实施例：

如图1所示：本发明所提出了区域电网一次调频性能评价的概念，囊括了并入区域电网运行且具备一次调频能力的火电、水电、核电、燃气、风电等不同型式的所有发电机组，内容包容性广、通用性强。某区域电网由火电、燃气、水电机组组成，共计n台运行，以全球定位系统同时刻的发电机组数据为依据，则由区域电网参数函数得：

；；

即该区域电网t时刻各运行机组功率和为15000MW、频率平均值为49.983Hz、额定功率为19300MW。

如图2所示：该区域电网额定频率为50Hz、设定死区为±0.017Hz、设定时长为3s、频率门槛值为±0.05Hz，则区域电网频率低于50-0.017=49.983Hz持续时间超过3s且频率极值小于50-0.05=49.95Hz时，则判断发生有效频率扰动。

在频率曲线上，频率达到极值频率前最近一次越过设定死区49.983Hz的时刻为第1s，此时频率；一次调频动作功率开始变化的时刻为第3s，此时功率为，则区域电网一次调频延迟时间。

实测最小的发电机组延迟时间为，则时刻对应的频率为死区频率设为49.967Hz，则区域电网一次调频死区。

本发明提出的指标分析方法综合考虑了热机、电气参数间的协调性与差异性，采取了以稳定区间积分算数平均的取值方式，消除了单点取值方式易产生的异变失真问题，具有较强的科学性、可操作性：频率越过极值回调后进行定长扫描，当出现第一个扫描区间内各时刻频率变化率的绝对值均小于设定值时则判断频率达到稳定，稳定时刻为，此时的稳定频率为，则区域电网一次调频稳定时间。

本发明考虑了热机、电气参数间的协调性与差异性，即功率滞后于频率的变化：时刻经延迟时间后作为功率稳定时刻，此时的稳定功率，则区域电网一次调频速度变动率。

本发明所提出的评价指标综合考虑了网内机组型式、一次调频参数设置及个体响应行为差异，采取了取大值、取小值及等效取值的方法；：设区域电网内死区值燃气机组要求为±0.017Hz、火电机组要求为±0.033Hz、水电机组要求为±0.066Hz，则；设区域电网内延迟时间燃气机组要求为2s、火电机组要求为3s、水电机组要求为4s，则；设区域电网内稳定时间燃气机组要求40s、火电机组要求60s、水电机组要求70s，则；设区域电网内速度变动率燃气机组要求为3%、火电机组要求为5%、水电机组要求为4%，运行机组额定功率分别为燃气机组为300MW、火电机组为18000MW、水电机组为1000MW，则。

对计算性能指标与评价指标进行比较，因为不满足、、、同时成立的条件，则判断该区域电网一次调频性能不合格，给出不合格评价，不合格指标为死区，值为0.033Hz。

本发明提出了区域电网一次调频性能评价的概念，物理意义明确，适应了电网互联、机组多元化的发展趋势；本发明可实现区域电网的一次调频性能定量分析与评价，以便及时发现电网薄弱环节、调整优化区域内机组性能，为电力监管机构或电网调度机构的科学决策提供技术支持，切实提高互联电网电能质量及运行稳定性，可广泛应用于电厂全厂、地市级电网、省级电网甚至大互联电网的一次调频性能评价。