專利名稱：基于相量測量技術的發電機一次調頻實時定量分析方法
技術領域：
本發明涉及一種發電機一次調頻實時定量分析方法，特別是一種基于 相量測量技術的發電機一次調頻實時定量分析方法。
技術背景目前一般采用定性考核方法來考核機組的一次調頻性能，在電網發生 較大的頻率波動后，通過對事故發生前后的頻率和機組出力進行離線的分 析。該方法對頻率的擾動大小、持續時間有一定的要求，只能適合于抽查 的目的。因此需要開發一種新的考核方法，準確的評估機組一次調頻性能。CPS標準更強調了機組一次調頻的作用，必須找到一個準確、有效的方法 來評估機組一次調頻的調節性能。基于全球定位系統(GPS)的相量測量技 術的逐漸發展與成熟，使得大量同步帶有統一時標的數據傳送至調度中心， 為機組 一次調頻性能分析提供了很好的數據基礎。 發明內容本發明所要解決的技術問題是，克服現有技術的缺點，提供一種對頻 率擾動大小、持續時間沒有特定要求，并且能實時捕捉電網中的頻率擾動 的基于相量測量技術的發電機一次調頻實時定量分析方法。本發明解決其技術問題所釆用的技術方案如下基于相量測量技術的 發電機一次調頻實時定量分析方法，包括下列步驟1) 選取頻率變化初始時刻與頻率變化結束時刻，計算頻率變化量；2) 選取機組出力變化初始時刻與頻率變化結東時刻，計算出力變化量;3) 定量計算機組的調差系數、延遲時間、調頻死區 機組調差系數計算公式為5 = -^Lxl00% (1)式中5為機組調差系數；V為頻率變化量；A^為機組出力變化量， A,反方向變化；^為額定頻率；^w為機組額定出力； 電網頻率未發生變化時的穩態頻率為fo,頻率變化起始時刻tl，即達到極值頻率前頻率上升趨勢最近一次穿越 計算幅值門襤時刻作為頻率起始時刻，此時的頻率為fl;頻率變化結束時刻t2，即計算時段內的最值作為相應結東時刻，當頻 率變化趨勢由上升改為下降或由下降改為上升，且改變幅度超過0. 02Hz 時，頻率趨勢變化拐點即為頻率結東時刻，此時的頻率記為f2;公式(1)中的4^-f2-fl (2)出力變化起始時刻t3，為機組出力隨頻率變化趨勢反向變化開始調整 時刻，此時出力為Pl，頻率為f3;出力變化結東時刻t4:以出力起始時刻t3開始的T時段內的機組出 力最值，此時的出力為P^公式(1 )中的APC △ Pc=p2-pl (3) 將公式(2 ) ( 3 )代入公式(1),計算得到機組調差系數5 ;機組一次調頻延遲時間等于出力調整起始時刻和頻率起始時刻的差值 t3-tl;機組一次調頻的調頻死區等于出力調整起始時刻的頻率變化量f3-f0。本發明的有益效果如下釆用本發明的方法，對頻率擾動大小，持續 時間沒有特定要求，能實時捕捉電網中的頻率擾動；彌補了以往只能定性 離線計算一次調頻性能的不足，準確定量計算機組一次調頻調差系數、延 遲時間、調頻死區；通過將觀察窗口幅值門檻設置小于機組一次調頻死區設定值，可以獲得一定的冗余數據；通過分析一次調頻前后頻率和出力的變化趨勢，既利于程序算法分析，也便于人工核實計算結果；通過設置了峰值頻率幅值門檻，去除小擾動的影響。
圖1為本發明發電機一次調頻原理圖。
具體實施方式
下面參照附圖并結合實施例對本發明作進一步詳細描述。但是本發明 不限于所給出的例子。本是實例包括了 一個電網頻率增大超出調頻死區設定值機組出力減少 的過程，釆用本發明的方法實時定量計算一次調頻性能。基于相量測量技術的發電機一次調頻實時定量分析方法，包括下列步(1) 選取頻率變化初始時刻與頻率變化結東時刻，計算頻率變化量；(2) 選取機組出力變化初始時刻與頻率變化結束時刻，計算出力變化(3)定量計算調速器的調差系數、延遲時間、調頻死區。 當電網頻率變化超出機組一次調頻死區時，機組一般在較短時間如30s 內根據機組響應目標完全響應，機組調差系數計算公式為<formula>formula see original document page 6</formula>式中 5為機組調差系數；^為頻率變化量；APc為機組出力變化量，與A/反方向變化;A為額定頻率，取50Hz; Aw為機組額定出力。
依據計算公式(l),要得到調差系數5，至少需要確定四個點，以求取 《、△/。
首先記電網頻率未發生變化時的穩態頻率為f0。
頻率變化起始時刻tl:達到極值頻率前頻率上升趨勢最近一次穿越計 算幅值門檻(0.033或0.067 )時刻作為頻率起始時刻。此時的頻率記為 fl。
頻率變化結束時刻t2:取計算時段內的最值作為相應結束時刻，該值 不同于極值。當頻率變化趨勢由上升改為下降或由下降改為上升，且改變 幅度較大時，如超過O. 02Hz,頻率趨勢變化拐點即視為頻率結東時刻。此 時的頻率記為f2。
△/=f2-fl (2)
出力變化起始時刻t3:釆用機組出力隨頻率變化趨勢反向變化開始調 整時刻作為出力起始時刻。此時的出力記為pl,頻率記為f3。
出力變化結東時刻t4:以出力起始時刻t3開始的T時段內(可適當延 拓)的機組出力最值作為出力結束時刻。此時的出力記為P2。
^"2-pl (3)
將公式(2) (3)代入公式(1)就可以計算出機組調差系數。
出力調整起始時刻和頻率起始時刻的差值(t3-tl)為機組一次調頻延 遲時間。出力調整起始時刻的頻率變化量(f3-f0)為一次調頻的調頻死區。 附圖l是一次調頻原理圖。為了顯示一次完整的一次調頻過程，便于檢
查核對計算結果，通常設置觀察窗口，如圖中[T1 - T4]所示。觀察窗口 幅值門檻略小于機組一次調頻死區設定值。圖中Tl取頻率上升趨勢中最近 一次穿越幅值(0. 002Hz)門檻的點，T4取頻率下降趨勢中第一次穿越幅 值門檻(0.002Hz)的點，且T1至T4時間不少于30秒，保證計算所需數 據。
定量分析實際依據一次調頻死區設定值限定的計算窗口 [T2 - T3]進 行。圖中T2取頻率上升趨勢中最近一次穿越計算幅值門檻(0. 033Hz)的 點，T3取頻率下降趨勢中第一次穿越幅值門檻(0. 033Hz)的點，且T2至T3 時間不少于10秒，用于濾出短變化過程，保證計算精度。
本方法還設置了峰值頻率幅值門檻，該值要大于一次調頻死區，比如水 火電機組不小于0. 05Hz,核電機組不小于O. 08Hz。如果計算窗口中最大頻
率小于此門檻值則認為該頻率調整過程是一次小擾動，放棄計算。
本方法設置了出力調節幅值門檻，只有當滿足如下兩個條件才認為機組
一次調頻投入可用于計算。
出力調節門檻AP>= 0. WPn(Pn為機組額定出力) |AP*Af < 0 (機組出力隨系統頻率的變化反方向變化) 根據附圖l,設定穩定頻率FO;頻率變化起始時刻為T2，此時的頻率記
為F2;頻率變化結東時刻為T5,此時的頻率記為F5;出力變化起始時刻
T6，此時的出力記為P6,此時的頻率記為F6;出力變化結束時刻n,此
時的出力記為P7
出力調整時間Th出力結束時刻t4 -出力起始時刻t3。
出力調整時間和頻率調整時間一般大致接近。據此可適當修復前述四個 點，以避免數據自身波動和/或數據量測誤差對程序計算造成較大影響。
用公式<formula>formula see original document page 9</formula>可計算出此次擾動下該機組的調差系數。
此次擾動下該機組一次調頻延遲時間為T6-T2。 此次擾動下該機組一次調頻的調頻死區為F6-F0。
權利要求
1、基于相量測量技術的發電機一次調頻實時定量分析方法，包括下列步驟1)選取頻率變化初始時刻與頻率變化結束時刻，計算頻率變化量；2)選取機組出力變化初始時刻與頻率變化結束時刻，計算出力變化量；3)定量計算機組的調差系數、延遲時間、調頻死區機組調差系數計算公式為<math-cwu><![CDATA[<math> <mrow><mi>δ</mi><mo>=</mo><mo>-</mo><mfrac> <mrow><mi>Δf</mi><mo>/</mo><msub> <mi>f</mi> <mi>N</mi></msub> </mrow> <mrow><mi>Δ</mi><msub> <mi>P</mi> <mi>G</mi></msub><mo>/</mo><msub> <mi>P</mi> <mi>GN</mi></msub> </mrow></mfrac><mo>×</mo><mn>100</mn><mo>%</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow></math>]]></math-cwu><!--img id="icf0001" file="S2007101350981C00011.gif" wi="338" he="43" img-content="drawing" img-format="tif"/-->式中δ為機組調差系數；Δf為頻率變化量；ΔPG為機組出力變化量，Δf反方向變化；fN為額定頻率；PGN為機組額定出力；電網頻率未發生變化時的穩態頻率為f0，頻率變化起始時刻t1，即達到極值頻率前頻率上升趨勢最近一次穿越計算幅值門檻時刻作為頻率起始時刻，此時的頻率為f1；頻率變化結束時刻t2，即計算時段內的最值作為相應結束時刻，當頻率變化趨勢由上升改為下降或由下降改為上升，且改變幅度超過0.02Hz時，頻率趨勢變化拐點即為頻率結束時刻，此時的頻率記為f2；公式(1)中的Δf＝f2-f1(2)出力變化起始時刻t3，為機組出力隨頻率變化趨勢反向變化開始調整時刻，此時出力為p1，頻率為f3；出力變化結束時刻t4以出力起始時刻t3開始的T時段內的機組出力最值，此時的出力為p2；公式(1)中的ΔPGΔPG＝p2-p1(3)將公式(2)(3)代入公式(1)，計算得到機組調差系數δ；機組一次調頻延遲時間等于出力調整起始時刻和頻率起始時刻的差值t3-t1；機組一次調頻的調頻死區等于出力調整起始時刻的頻率變化量f3-f0。
全文摘要
基于相量測量技術的發電機一次調頻實時定量分析方法，包括下列步驟1)選取頻率變化初始時刻與頻率變化結束時刻，計算頻率變化量；2)選取機組出力變化初始時刻與頻率變化結束時刻，計算出力變化量；3)定量計算機組的調差系數、延遲時間、調頻死區。采用本發明的方法，對頻率擾動大小，持續時間沒有特定要求，能實時捕捉電網中的頻率擾動；彌補了以往只能定性離線計算一次調頻性能的不足，準確定量計算機組一次調頻調差系數、延遲時間、調頻死區；通過分析一次調頻前后頻率和出力的變化趨勢，既利于程序算法分析，也便于人工核實計算結果；通過設置了峰值頻率幅值門檻，去除小擾動的影響。
文檔編號G01R31/34GK101299052SQ200710135098
公開日2008年11月5日 申請日期2007年11月8日 優先權日2007年11月8日
發明者崔恒志, 徐春雷, 汪德星, 鑫 閃, 高宗和 申請人:國網南京自動化研究院;華東電網有限公司;江蘇省電力公司
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