本发明涉及发电机组一次调频性能技术领域，特别是一种一次调频性能指标评价方法。
背景技术
通常，根据扰动过程中机组频率和有功的变化计算出响应的性能指标，以此来评价发电机组的一次调频性能，主要包括：一次调频死区、一次调频响应速度、调差系数、调频幅度几个关键指标。
常用的发电机组一次调频性能评价方法分为几种：
(1)基于一次调频性能指数的评价方法
该方法的原理是：计算一次调频响应过程中不同时间段的机组实际动作电量与理论电量的百分比，分别用来反映机组一次调频响应时间长短和一次调频的持续能力。定义了一次调频响应速度指标、调整幅度指标、调整偏差指标和响应指数指标，通过这4个指标的不同组合，以适应不同运行方式下并网机组一次调频特性的考核评价工作，但是该方法必须同时计算不同时刻，不同运行方式下各项指标具体数值，计算繁琐，工作量巨大不能满足在线评价的需求。
(2)基于一次调频动态响应特性指标的评价方法
该方法的原理是：借用基于静态调节特性的调速不等率的概念，提出将动态调速不等率及其响应延时作为衡量机组一次调频快速响应能力的指标，表征机组动态响应过程中对电网负荷扰动的贡献。但是一次调频贡献电量主要反映机组在参与电网一次调频过程中累积的贡献，无法反映机组一次调频在电网突发扰动或事故后的快速响应能力。
目前采用的积分电量的计算方法只考虑了调差系数一个参数作为理论积分电量的计算依据，但是在相同的频差输入下，对于响应时间常数小的机组不仅出力变化得快，在频率越过极值返回时，出力反方向变化也更快，按照积分电量的算法并不一定得出的性能更优。
技术实现要素：
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的目的就是提供一种一次调频性能指标评价方法，提出了适用于大频差条件下的一次调频性能评价指标。该方法能够准确地评价机组一次调频在大频差和小频差条件下对电网频率稳定的贡献程度以及机组一次调频的实际性能。
本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，一种一次调频性能指标评价方法，它包括有：
s1：对发电机组样本数据进行归一化处理；
s2：根据处理后的数据建立频率响应模型；
s3：根据步骤s2中的模型评价一次调频效果。
进一步，所述步骤s1的具体处理包括有：对发电机组原始样本数据进行线性变换，转换函数如下：
式中，x为样本数据，max为样本数据的最大值，min为样本数据的最小值。
进一步，所述步骤s2的频率响应模型建立过程如下：
对于线性变化的负荷，表示为
时域表达式为：
式中：
c＝(k+l)2；
d＝-lt2k-3mtk-ltm+m2；
m为系统综合惯量，t为调速系统综合时间常数，k为发电机功-频静态特性系数，kl为负荷综合调节效应系数，δω为发电机转速偏差。
进一步，所述步骤s3中评价一次调频效果的方法如下：
一次调频效果是指，当电网频率超出机组频率控制死区50±δfsq且持续时间超过20秒时，一次调频机组在电网频率超出机组频率控制死区50±δfsq时段内的实际发电出力与起始发电出力之差的积分电量±δqsy占相应时间内理论计算积分电量±δqjy的比例，即：
式中，dx为一次调频的效果；δqjy为相应时间一次调频理论计算积分电量；δqsy为一次调频实际增量部分的积分电量；
其中，
式中，
t0为电网频率持续20秒大于50+δfsq或小于50-δfsq情况下，频率等于50+δfsq或小于50-δfsq的时刻；
t调节为电网频率超出50±δfsq且持续时间超过20秒情况下，电网频率超出50±δfsq时间，单位为秒；
pst为电网频率持续20秒大于50+δfsq或小于50-δfsq情况下，机组在t0时刻前30秒内实际出力平均值；
pst为电网频率持续20秒大于50+δfsq或小于50-δfsq情况下，机组在t0时刻后t调节时间内机组实际出力；
dt为积分间隔时间。
进一步，一次调频机组在电网频率超出机组频率控制死区50±δfsq时段最大为60秒，所述积分间隔时间dt为1-5秒。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：本发明提出的机组一次调频性能评价方法能够准确地反映不同类型机组的一次调频能力，与传统的一次调频性能评价方法相比，本发明根据系统发生小频差、大频差不同条件下，对应地给出了不同工况下的评价指标。当系统在小频差干扰下，考虑将频率偏移量和频率变化率作为附加权重的综合系数指标；当系统发生大频差干扰时，考虑将机组最大调节幅度和调速器的响应时间作为附加权重的综合评价指标。通过监测调门指令的动作时间来判断采用那种指标进行评价计算，既满足了评价方法实时性的要求也保证了一次调频性能评价的确切性。本发明还提出了适用于大频差条件下的一次调频性能评价指标。该方法能够准确地评价机组一次调频在大频差和小频差条件下对电网频率稳定的贡献程度以及机组一次调频的实际性能。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。
附图说明
本发明的附图说明如下：
图1为一次调频性能指标评价方法的流程示意图。
图2为频率响应等值模型示意图。
图3为不同惯量时频率变化曲线示意图。
图4为调速器不同转差放大倍数时频率变化曲线示意图。
图5为调速器不同延时频率变化曲线示意图。
图6为小频率差下调速器的输入信号示意图。
图7为小频率差下调速器的输出信号示意图。
图8为小频率差下的机组出力曲线中发电机速度偏差示意图。
图9为小频率差下的机组出力曲线中发电机机械功率示意图。
图10为大频差下调速器的输入曲线示意图。
图11为大频差下调速器的输出曲线示意图。
图12为大频率差下的某实施例的机组出力曲线示意图。
图13为大频率差下的另一实施例的机组出力曲线示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例1，如图1至图13所示；一种一次调频性能指标评价方法，它包括有：
s1：对发电机组样本数据进行归一化处理；
s2：根据处理后的数据建立频率响应模型；
s3：根据步骤s2中的模型评价一次调频效果。
所述步骤s1的具体处理包括有：对发电机组原始样本数据进行线性变换，转换函数如下：
式中，x为样本数据，max为样本数据的最大值，min为样本数据的最小值。
所述步骤s2的频率响应模型建立过程如下：
对于线性变化的负荷，表示为
时域表达式为：
式中：
c＝(k+l)2；
d＝-lt2k-3mtk-ltm+m2；
m为系统综合惯量，t为调速系统综合时间常数，k为发电机功-频静态特性系数，kl为负荷综合调节效应系数，δω为发电机转速偏差。
所述步骤s3中评价一次调频效果的方法如下：
一次调频效果是指，当电网频率超出机组频率控制死区50±δfsq且持续时间超过20秒时，一次调频机组在电网频率超出机组频率控制死区50±δfsq时段内的实际发电出力与起始发电出力之差的积分电量±δqsy占相应时间内理论计算积分电量±δqjy的比例，即：
式中，dx为一次调频的效果；δqjy为相应时间一次调频理论计算积分电量；δqsy为一次调频实际增量部分的积分电量；
其中，
式中，
t0为电网频率持续20秒大于50+δfsq或小于50-δfsq情况下，频率等于50+δfsq或小于50-δfsq的时刻；
t调节为电网频率超出50±δfsq且持续时间超过20秒情况下，电网频率超出50±δfsq时间，单位为秒；
pst为电网频率持续20秒大于50+δfsq或小于50-δfsq情况下，机组在t0时刻前30秒内实际出力平均值；
pst为电网频率持续20秒大于50+δfsq或小于50-δfsq情况下，机组在t0时刻后t调节时间内机组实际出力；
dt为积分间隔时间。
一次调频机组在电网频率超出机组频率控制死区50±δfsq时段最大为60秒，所述积分间隔时间dt为1-5秒。
本发明的工作原理：通过归一化处理，对输入量频率偏移量和频率变化率进行线性变化，使结果值映射到[0-1]之间。为了更有效地激励、督促电厂提高机组一次调频能力，尤其是频率快速变化的初期和频率变化最大的时刻，按照对频率稳定的贡献程度将机组一次调频积分电量拉开差距，提出的根据机组一次调频贡献程度附加不同权重的积分电量算法。该方法是当频率响应的综合系数大于1时，将实际出力乘以系数的结果作为积分电量算法的机组出力，并且与实际理论出力的比值作为考核的标准。以上方法和指标适用于小频差条件下的一次调频性能评价，对于大频差条件，加入最大调节幅度和调速器的响应时间两个评价指标，即调速器最大可调功率和机组出力达到最大调整功率的63.21％所对应的延时，并以两者的比值所表征的调节速度来评价机组的一次调频性能。速度越大表明该机组的调节性能越优。
本发明所提的大频差与小频差通过监测调门指令，15s内调门指令开始减小的认为是小频差，按照小频差的考核方法考核机组的调速性能；15s后调门指令还保持最大开度的为大频差，按照大频差的方法考核机组调速性能。
本发明提出的机组一次调频性能评价方法能够准确地反映不同类型机组的一次调频能力。与传统的一次调频性能评价方法相比，本发明根据系统发生小频差、大频差不同条件下，对应地给出了不同工况下的评价指标。当系统在小频差干扰下，考虑将频率偏移量和频率变化率作为附加权重的综合系数指标；当系统发生大频差干扰时，考虑将机组最大调节幅度和调速器的响应时间作为附加权重的综合评价指标。通过监测调门指令的动作时间来判断采用那种指标进行评价计算，既满足了评价方法实时性的要求也保证了一次调频性能评价的确切性。
实施例2，本实施例为优选实施方式，如图1至图13所示；一种一次调频性能指标评价方法，它包括有：
1.数据进行归一化处理。
数据标准化(归一化)处理是数据挖掘的一项基础工作，不同评价指标往往具有不同的量纲和量纲单位，这样的情况会影响到数据分析的结果，为了消除指标之间的量纲影响，需要进行数据标准化处理，以解决数据指标之间的可比性。原始数据经过数据标准化处理后，各指标处于同一数量级，适合进行综合对比评价。典型的归一化方法是min-max标准化(min-maxnormalization)，也称为离差标准化，是对原始数据的线性变换，使结果值映射到[0-1]之间。转换函数如下：
式中：max为样本数据的最大值，min为样本数据的最小值。
2.频率响应模型
如图2所示，m为系统综合惯量，t为调速系统综合时间常数，k为发电机功-频静态特性系数，kl为负荷综合调节效应系数，δω为发电机转速偏差。
对于线性变化的负荷，可以表示为
时域表达式为
式中：
c＝(k+l)2；
d＝-lt2k-3mtk-ltm+m2；
可以看出，随机负荷波动下，频率的最大偏移量不仅与负荷波动量、机组一次调频能力有关，还与系统的阻尼和负荷频率调节因子，以及系统的惯量相关。
图3-5给出了在相同的负荷波动下，系统不同惯量、调速器具有不同的调差系数以及调速器具有不同的响应延时，系统频率的变化曲线。可以看出，系统频率随负荷波动的变化幅度与机组调节能力呈单调线性变化规律，调速器的调节能力越优，频率偏差越小。
3.一次调频效果
一次调频效果是指，当电网频率超出50±δfsq(机组频率控制死区)且持续时间超过20秒时，一次调频机组在电网频率超出50±δfsq时段内(最大为60秒)的实际发电出力与起始发电出力之差的积分电量(±δqsy)占相应时间内理论计算积分电量(±δqjy)的比例，即：
式中：dx为一次调频的效果；δqjy为相应时间一次调频理论计算积分电量；δqsy为一次调频实际增量部分的积分电量。其中，
式中，t0为电网频率持续20秒大于50+δfsq或小于50-δfsq情况下，频率等于50+δfsq或小于50-δfsq的时刻；
t调节为电网频率超出50±δfsq且持续时间超过20秒情况下，电网频率超出50±δfsq时间，单位为秒；
pst为电网频率持续20秒大于50+δfsq或小于50-δfsq情况下，机组在t0时刻前30秒内实际出力平均值；
pst为电网频率持续20秒大于50+δfsq或小于50-δfsq情况下，机组在t0时刻后t调节时间内机组实际出力；
dt为积分间隔时间，为1-5秒。
本发明的工作原理如下：通过归一化处理，对输入量频率偏移量和频率变化率进行线性变化，使结果值映射到[0-1]之间。为了更有效地激励、督促电厂提高机组一次调频能力，尤其是频率快速变化的初期和频率变化最大的时刻，按照对频率稳定的贡献程度将机组一次调频积分电量拉开差距，提出的根据机组一次调频贡献程度附加不同权重的积分电量算法。该方法是当频率响应的综合系数大于1时，将实际出力乘以系数的结果作为积分电量算法的机组出力，并且与实际理论出力的比值作为考核的标准。以上方法和指标适用于小频差条件下的一次调频性能评价，对于大频差条件，加入最大调节幅度和调速器的响应时间两个评价指标，即调速器最大可调功率和机组出力达到最大调整功率的63.21％所对应的延时，并以两者的比值所表征的调节速度来评价机组的一次调频性能。速度越大表明该机组的调节性能越优。
本发明所提的大频差与小频差通过监测调门指令，15s内调门指令开始减小的认为是小频差，按照小频差的考核方法考核机组的调速性能；15s后调门指令还保持最大开度的为大频差，按照大频差的方法考核机组调速性能。
本发明提出的机组一次调频性能评价方法能够准确地反映不同类型机组的一次调频能力。与传统的一次调频性能评价方法相比，本发明根据系统发生小频差、大频差不同条件下，对应地给出了不同工况下的评价指标。当系统在小频差干扰下，考虑将频率偏移量和频率变化率作为附加权重的综合系数指标；当系统发生大频差干扰时，考虑将机组最大调节幅度和调速器的响应时间作为附加权重的综合评价指标。通过监测调门指令的动作时间来判断采用那种指标进行评价计算，既满足了评价方法实时性的要求也保证了一次调频性能评价的确切性。
应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。