一种互联电网一次调频响应性能评估方法_2

文档序号:9686137阅读:来源:国知局
果:本发明克服了目前评估体系存在的还不能兼顾静态评估方法和动态评 估方法的不足之处,从互联电网一次调频控制效果即准确性、快速性、稳定性W及鲁棒性四 个方面对一次调频响应特性评估指标进行建立。总之,通过上述4个指标的不同组合,可W 适应不同电网的一次调频响应特性的评估工作。
[0056] 互联电网一次频率响应过程中,期望在一次调频初始阶段追求一次调频响应的准 确性和快速性,快速将频率调整至限定范围内;后期通过稳定性,保证频率平稳变化;最后 通过鲁棒性分析提高整个响应过程的抗干扰能力。
【附图说明】
[0057] 图1发电机组调节控制系统框图;
[005引图2某电网大负荷扰动后频率变化曲线图;
[0059] 图3为一次调频储备变化曲线图。
[0060] 具体实施方法
[0061] 本发明的互联电网一次调频响应性能评估方法,评估指标由一次调频响应特性的 准确性指柄、一次调频响应特性的快速性指柄、一次调频响应特性的稳定性指柄W及一次 调频响应特性的鲁棒性指标四个指标组成。
[0062] 一次调频响应特性的准确性指标包括一次调频的正确动作率和一次调频正确投 运率,是确保一次调频评价方法正确性的基础;一次调频响应特性的快速性指标基于时滞 时间Tdelay和稳定时间Tstable的概念,作为衡量发电机组一次调频快速响应能力的指标,表征 发电机组动态响应过程中对电网快应对负荷扰动的贡献;一次调频响应特性的稳定性指标 从最大频率偏差Afdyn-"ax和准稳态频率偏差Δf两个方面来衡量系统受扰情况下系统实现 稳定时的固有特性;一次调频响应特性的鲁棒性指标一次调频贡献电量两个方面分析系统 能够对该类扰动提供较强的鲁棒特性。
[0063] 目前大部分发电机组都投入AGC回路,在响应一次调频的过程中常常伴随AG巧旨令 的变化,严重影响发电机组的一次调频性能的分析,发电机组出力W自动发电控制和一次 调频指令的叠加值为目标进行调节,其配合关系如图1所示。因此,为了能够构建更加精确 的评估指标,应当剔除AG巧旨令变化产生的影响。图中:F(x)是将转速转化为出力的函数。
[0064] 如图1所示,最终用于控制发电机组出力的指令信号包含负荷指令信号和一次调 频指令信号2个部分,其中AGC信号指令周期一般较长,变化比较缓慢,对发电机组响应一次 调频动作后的短暂动态过程影响很有限;此外,发电机组的一次调频参数多为稳态指标,描 述的是机组稳态运行时的特性,而根据图1所示发电机组的控制系统结构框图可知,AG巧旨 令对发电机组稳态功率的影响在不考虑AGC执行机构延迟的情况下可认为等同于AG巧旨令 本身的变化。因此,综合W上2点,在分析发电机组一次调频参数和指标时,AG巧旨令的影响 可通过在发电机组功率变化中减去AG巧旨令的变化来剔除大部分的影响。
[00化]
(1);
[0066] 式中:哀。。t为去除AG巧旨令变化影响后的发电机组功率;Pact为发电机组实际输出功 率;巧ft'表示发电机组扰动后稳态时AG巧旨令;/洽《'表示发电机组扰动前稳态时的AGC指 令。
[0067] 接下来分别从准确性、快速性、稳定性W及鲁棒性四个方面对一次调频响应特性 的评估方法进行分析:
[006引1) 一次调频响应特性的准确性指标化
[0069] 一次调频的正确动作率是确保调频效果基础性指标,如果一次调频发电机组的正 确动作率太低,则确保一次调频的效果就无从谈起;正确动作率越高则越有利于提高一次 调频的效率和效果。本系统对能量管理系统转发过来的实时数据进行分析,从而监视在电 网频率异常时发电机组是否正确动作。如果频率异常,则累加应动作次数,发电机组正确动 作则累加实际动作次数。当跨日时,服务器端软件将自动对下属各发电机组的正确动作率 进行统计。正确动作率的计算公式如下。
[0070]
(2):
[0071] 式中:Ncnrrect为每日或月、年正确动作次数,Ntntal为每日或月、年发电机组发生动 作总次数;
[0072] 当跨日或月、年时,程序相应地自动统计发电机组日或月、年)应动作正确动作次 数和日或月、年)发生动作总次数;
[0073] 凡是日正确动作率ε大于60%,认为发电机组投入一次调频功能;月或年可W类似 定义。
[0074] 现代数字电液调节系统的普遍采用,使发电机组的一次调频参数可W很方便地进 行修改,一次调频功能也可W进行投切操作。在线监测发电机组一次调频的参数和指标将 有助于电网调度运行并考核投运发电机组的一次调频能力,辅助电网功率调度,提高电网 的安全稳定性。
[0075] 为了尽量减少由于人为设置的调节死区而引起发电机组在由于互联电网受扰一 次调频失去调节功能,发电机组一次调频投运率(月)统计算式应该如下:
[0076]
锁:;
[0077] 式中:Tdp康示一次调频月投运时间;Tcnn表示发电机组月并网时间;如果统计每天 或每的一次调频投运率则将公式(3)中的相关月统计量改为相关日/年统计量;如果要计算 某电厂全厂的一次调频投运率,将该厂内发电机组的一次调频投运率求取平均值;运里取 当投运率大于90 %是表示正常投运;
[0078] 2)-次调频响应特性的快速性指标恥
[0079] 快速性指标反映的是发电机组一次调频过程中的动态性能,包括反应速度和调整 速度,该指标对电网频率的动态稳定影响显著。
[0080] tdelay=tP-begin_tp-beyond(4);
[0081] 式中:tp-begin表示有功出力开始发生变化的时刻;tp-end表示电网频率超过阔值的 时刻;滞后时间越短,表示发电机组对频率的反应越快;具体考核临界时间flby可根据不同 区域电网的特性自行设定(运里W3s为例);
[0082] 发电机组调整速度用稳定时间tstable(单位为S)来衡量:
[0083]tstable=tp-begin-tp-end (5);
[0084] 式中:tp-begin表示有功出力开始发生变化的时刻;tp-end表示发电机有功出力在调 整后到达新的稳定值的时刻;稳定时间越短,表示发电机组调整的速度越快;具体考核临界 时间在We可根据不同区域电网的特性自行设定(运里W5S为例);
[0085] 当恥满足fdeby 并且同时满足fstsble含^le,则认为系统的一次调频响应特性 的快速性指标合格;
[0086] 3)-次调频响应特性的稳定性指标Φ3
[0087] 互联电网的最大动态频率偏差是指电网事故发生后,电网频率跌至的最低值,其 主要受扰动的幅度和持续时间;发电机转子上储存的动能;参与一次调频的发电机数目,一 次调频储备容量及其在发电发电机组之间的分配比例;发电机、控制器(如调速器)的动态 特性;负荷的动态频率特性等因素的影响。
[0088] 准稳态频率偏差Δf是指系统一次调频动作后,而自动发电控制AGC等二次调频手 段尚未接手时的频率偏差,其主要受网络的频率响应系数和扰动的幅度;控制区参与一次 调频的发电机的调差率;负荷对频率响应的灵敏度等因素。
[0089] 4)-次调频响应特性的鲁棒性指标恥
[0090] 由于一次调频贡献电量属于积分量,所W具有较好的鲁棒性,因此,被用于衡量各 发电机组在参与一次调频过程中应对负荷扰动的贡献。
[0091] 该指标采用发电机组参与一次调频时输出功率变化量的积分来计算,但发电机组 功率的变化可能包含二次调频指令的作用,当发电机组的AGC和一次调频均投入的情况下, 会出现AGC和一次调频反调的现象。因此,需去除AGC引起的功率的干扰。一次调频性能难W 严格用合格或不合格定性分析,本文采用实际动作电量与理论动作电量百分比定量评价发 电机组一次调频性能,引入一次调频性能指数变化贡献率是实际贡献电量和理论贡献 电量的比值如下:
[0092]
(8):!
[0093] 式中:Wactual为发电机组在调整过程中实际贡献电量(单位为千瓦时),Wtheory为发 电机组在调整过程中理论贡献电量(单位为千瓦时);实际贡献电量表达式如下:
[0094]
(9);
[OOM] 式中:to表示电网频率超过阔值的时刻;tt表示电网频率回到阔值的时刻,如果没 超过1分钟则按1分钟来计算;4表示在积分过程中t时刻的发电机组的有功出力;Po表示在 积分过程中to时刻的发电机组有功出力;
[0096] 理论贡献电量Wthe。巧表达式如下:
[0097]
(10):
[0098] 式中:Δf(t)表示t时刻电网频率与阔值的偏差;Sset是理论上的发电机组的调差 系数的设定值或电网规定的调差系数考察值(取5%) ;PnDm表示发电机组的额定运行功率; fnnm表示发电机组的额定运行频率;
[0099 ] -般电网的具体计算方法如下所述:对于火电发电机组,如果电网频率超出(50 ± 0.033)Hz,持续时间超过指定时间长度,启动一次调频考核,贡献电量积分值按照式(7)计 算;
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