水或火电机组的负荷频率控制结构和联合调频模型的制作方法
本发明涉及水火电联合区域电力系统，具体涉及水或火电机组的负荷频率控制结构和联合调频模型。
背景技术：
随着电网规模的不断扩大，多种资源协调参与频率控制的应用日益广泛。同时，提倡能源节约和环境保护的现代工业发展理念对各调频资源应用方式提出新要求。
近年来，电网规模日益庞大，区域之间的互联程度不断增强，解决了经济发展地区能源缺乏、供电紧张的问题，又更加充分合理的实现资源开发利用。逐渐扩大的电力系统也存在弊端：频率是电力系统稳定运行中的重要参数，当系统负荷发生变化时，频率波动将会对更大范围内电网造成重大影响，发生局部事故扩散引起的“连锁故障”，导致大面积停电并给工业生产和居民生活带来不便。目前，多种资源联合调频正成为发展趋势。
以水电和火电资源为例，火力发电作为传统发电形式，运行稳定，但经济性较低，在环保性上也非常受限，同时在能源紧缺的当今工业社会，煤炭作为不可再生能源需要合理开采利用；水力发电具有清洁、高效、灵活等诸多优点，但水能资源受气候因素和地理环境影响大，不能稳定应用于调频工作，根据水流量的大小，一年可以被划分为两部分：丰水期和枯水期。
实际运行中，火电机组由于在爬坡时需要额外消耗煤炭，它的爬坡速度是受到约束的，这也导致了火电调频范围较小。此外，火电机组还存在时间延迟的问题，启动较慢。
实际运行中，水电机组对频率变化较为敏感，为避免细小频率波动引起的水电机组反复启停，通常带有调频死区限制；同时，水轮机调速器中还包含暂态频率补偿部分和pid调节模块，来完成对频率变化的快速响应。此外水轮机中还存在永态转差系数，会影响一次调频的深度。
综上所述，考虑了丰枯水期不同的运行方式，现有技术中没有一种适应的参数调整策略能够很好的匹配水火电机组功率波动的要求，同时无法很好的保证频率得到较好的控制。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是：考虑了丰枯水期不同的运行方式，现有技术中没有一种适应的参数调整策略能够很好的匹配水火电机组功率波动的要求，同时无法很好的保证频率得到较好的控制。本发明提供了解决上述问题的水或火电机组的负荷频率控制结构和联合调频模型。
本发明通过下述技术方案实现：
火电机组的负荷频率控制结构，所述火电机组的负荷频率控制结构包括调速器、原动机、发电机负荷模型、负荷频率控制器、速率限制器和时间延迟模块；
所述调速器：当系统负荷发生变化时，通过所述调速器自身的固有属性变动汽门来改变原动机输入功率的一次调频控制器；
所述原动机：用于产生机械功率，带动发电机组发电；
所述发电机负荷模型：发动机组克服发动机组承受负载向外输出功率的模型，用于补偿系统负荷变化与发电机组输入功率变化之间的误差；
所述负荷频率控制器：当系统负荷发生变化时，通过所述负荷频率控制器的调频器改变所述调速器气阀位置进而改变原动机输入功率的二次调频控制器，所述负荷频率控制器作为人工控制的二次调频环节，所述二次调频是一次调频的反馈环节；所述速率限制器：用于调节火电机组因爬坡时需要额外消耗煤炭而受约束的爬坡速度；
所述时间延迟模块：用于补偿火电机组启动时的延迟时间。
进一步地，当所述原动机为汽轮机时，对于汽轮机，当气阀位置改变时，汽轮机的输出功率也会随之变化，进而导致发电机功率发生变化，采用一阶惯性环节函数为：
其中：δxg(s)是气阀位置的变化量，δpt是汽轮机输出功率的变化量；kt是汽轮机的增益系数；tt是汽容时间常数，取值为0.1-0.3；
当所述原动机为再热式汽轮机时，对于再热式汽轮机，在上述一阶惯性环节函数的基础上进行改变，传递函数如下：
其中：tr是再热时间常数，通常取10，kr是再热系数，取值为汽轮机总功率的0.2-0.3倍。
水电机组的负荷频率控制结构，所述水电机组的负荷频率控制结构包括调速器、原动机、发电机负荷模型、负荷频率控制器、暂态频率补偿部分、pid调节模块和处理永态转差系数的积分模块，所述水电机组的负荷频率控制结构还包括设置调速器频率死区；
所述调速器：当系统负荷发生变化时，通过所述调速器自身的固有属性变动汽门来改变原动机输入功率的一次调频控制器；
所述原动机：用于产生机械功率，带动发电机组发电；
所述发电机负荷模型：发动机组克服发动机组承受负载向外输出功率的模型，用于补偿系统负荷变化与发电机组输入功率变化之间的误差；
所述负荷频率控制器：当系统负荷发生变化时，通过所述负荷频率控制器的调频器改变所述调速器气阀位置进而改变原动机输入功率的二次调频控制器，所述负荷频率控制器作为人工控制的二次调频环节，所述二次调频是一次调频的反馈环节；
所述调速器死区：用于过滤影响水电机组反复启停类的扰动频率；
所述暂态频率补偿部分：用于对水电机组的频率变化而进行快速补偿频率；
所述pid调节模块：用于对水电机组的频率变化而进行快速自反馈调节；
所述处理永态转差系数的积分模块是处理影响一次调频深度系数的积分模块。
进一步地，当所述原动机为水轮机时，考虑到水锤效应的影响，水轮机的传递函数如下：
式中tw是水锤时间常数，通常取值为1。
进一步地，所述暂态频率补偿部分和pid调节模块位于所述水电机组的负荷频率控制结构的调速器中，所述处理永态转差系数的积分模块位于水电机组的负荷频率控制结构的原动机中，并对所述水电机组的负荷频率控制结构的调速器设置调速器死区。
两区域交直流水火电联合调频模型，包括所述的火电机组的负荷频率控制结构以及所述的水电机组的负荷频率控制结构，火电机组的负荷频率控制结构和水电机组的负荷频率控制结构通过联络线连通并接入直流输电部分构成所述两区域交直流水火电联合调频模型。
进一步地，所述火电机组的负荷频率控制结构的所述原动机为汽轮机时，对于汽轮机，当气阀位置改变时，汽轮机的输出功率也会随之变化，进而导致发电机功率发生变化，采用一阶惯性环节函数为：
其中：δxg(s)是气阀位置的变化量，δpt是汽轮机输出功率的变化量；kt是汽轮机的增益系数；tt是汽容时间常数，取值为0.1-0.3；
所述火电机组的负荷频率控制结构的所述原动机为再热式汽轮机时，对于再热式汽轮机，在上述一阶惯性环节函数的基础上进行改变，传递函数如下：
其中：tr是再热时间常数，通常取10，kr是再热系数，取值为汽轮机总功率的0.2-0.3倍；
所述火电机组的负荷频率控制结构的所述原动机为水轮机时，考虑到水锤效应的影响，水轮机的传递函数如下：
式中tw是水锤时间常数，通常取值为1。
进一步地，所述调速器：当系统负荷发生变化时，通过所述调速器自身的固有属性变动汽门来改变原动机输入功率的一次调频控制器；
所述原动机：用于产生机械功率，带动发电机组发电；
所述发电机负荷模型：发动机组克服发动机组承受负载向外输出功率的模型，用于补偿系统负荷变化与发电机组输入功率变化之间的误差；
所述负荷频率控制器：当系统负荷发生变化时，通过所述负荷频率控制器的调频器改变所述调速器气阀位置进而改变原动机输入功率的二次调频控制器，所述负荷频率控制器作为人工控制的二次调频环节，所述二次调频是一次调频的反馈环节；
所述速率限制器：用于调节火电机组因爬坡时需要额外消耗煤炭而受约束的爬坡速度；
所述时间延迟模块：用于补偿火电机组启动时的延迟时间；
所述调速器死区：用于过滤影响水电机组反复启停类的扰动频率；
所述暂态频率补偿部分：用于对水电机组的频率变化而进行快速补偿频率；
所述pid调节模块：用于对水电机组的频率变化而进行快速自反馈调节；
所述处理永态转差系数的积分模块是处理影响一次调频深度系数的积分模块。
进一步地，当系统负荷发生变化时，一次调频通过调速器固有属性改变汽门来改变原动机输入功率，二次调频通过调频器改变调速器的气阀位置；
此过程涉及到的传递函数为：
其中，δf(s)是系统的频率变化，δpc(s)为控制器的输出量，δxb(s)为调速器的气阀位置的变化量；gn(s)用来表示调速器的传递函数，kn、tn分别为调速器的静态增益和时间常数，r为调速器的调差系数。
进一步地，所述联络线简化为
两区域交直流水火电联合调频方法，所述两区域交直流水火电联合调频方法包括丰水期两区域交直流水火电联合调频模型的调整方法或/和枯水期两区域交直流水火电联合调频模型的调整方法：丰水期两区域交直流水火电联合调频模型的调整方法：在丰水期，通过对水电机组负荷频率控制结构和火电机组负荷频率控制结构中调速器进行参数设置，以及对水电机组负荷频率控制结构的频率死区范围和永态转差系数进行设置，使得水电机组和火电机组联合运行时，水电机组产生的发电频率构成主调频基带项，水电机组作为辅助调频，火电机组作为主调频；
枯水期两区域交直流水火电联合调频模型的调整方法：在枯水期，通过对水电机组负荷频率控制结构和火电机组负荷频率控制结构中调速器进行参数设置，以及去除水电机组负荷频率控制结构的频率死区，使得水电机组和火电机组联合运行时，火电机组产生的发电频率构成主调频基带项，火电机组作为辅助调频，水电机组作为主调频。
进一步地，所述丰水期两区域交直流水火电联合调频模型的调整方法为调节二次调速器的频率死区范围为-0.003-0.003，选择所述永态转差系数调整为0.06，所述调速器的pid参数调整为kp＝2，ki＝0.2，所述调速器的agc参数设置为火电为0.7，水电为0.3；
所述枯水期两区域交直流水火电联合调频模型的调整方法为：去除二次调速器的频率死区，选择永态转差系数为0.01，所述调速器的pid参数：kp＝5.6，ki＝1.2。
两区域交直流水火电联合调频模型的构建方法，包括以下步骤：
s1：针对火电机组、水电机组分别建模，建立单区域典型负荷频率控制结构；所述单区域典型负荷频率控制结构由调速器、原动机、发电机负荷模型和负荷频率控制器组成；
s2：在火电机组-单区域典型负荷频率控制结构中增加速率限制器和时间延迟模块，得到火电机组-单区域改进型负荷频率控制结构；
对水电机组-单区域典型负荷频率控制结构中的调速器设置调速器死区，在对水电机组-单区域典型负荷频率控制结构的调速器中增加暂态频率补偿部分和pid调节模块，在水电机组-单区域典型负荷频率控制结构中的原动机增加处理永态转差系数的积分模块，得到水电机组-单区域改进型负荷频率控制结构；
s3：利用联络线连接水电机组-单区域改进型负荷频率控制结构和火电机组-单区域改进型负荷频率控制结构同时加入直流输电部分后得到两区域交直流水火电联合调频模型。
两区域交直流水火电联合调频模型的系统，利用调速器、原动机、发电机负荷模型和负荷频率控制器分别搭建火电机组-单区域典型负荷频率控制结构的模块、水电机组-单区域典型负荷频率控制结构的模块；
利用速率限制器和时间延迟模块改进火电机组-单区域典型负荷频率控制结构的模块，得到火电机组-单区域改进型负荷频率控制结构的模块；
对水电机组-单区域典型负荷频率控制结构的模块的调速器设置调速器死区，并在水电机组-单区域典型负荷频率控制结构的模块的调速器中增加暂态频率补偿部分和pid调节模块并设置频率死区，在水电机组-单区域典型负荷频率控制结构的模块的原动机中增加处理永态转差系数的积分模块，得到水电机组-单区域改进型负荷频率控制结构的模块；
利用联络线连接水电机组-单区域改进型负荷频率控制结构的模块和火电机组-单区域改进型负荷频率控制结构的模块同时加入直流输电部分后得到两区域交直流水火电联合调频模型的系统。
进一步地，由两区域交直流水火电联合调频模型可以看出，共有3部分参数会对调频效果产生影响，分别是调速器调频死区范围、水轮机永态转差系数和调速器pid参数。分别对着三个参数在调频中的作用进行分析：
调频死区：当频率在死区内波动时，机组不进行调节。可以用于固定负荷，防止机组对频率波动过于敏感，但是调频死区设置不合理也可能会使水轮机丧失调频能力。调频死区范围越大，一次调频效果越差。
永态转差系数：含义为调速器静态特性曲线上不断变化的斜率。机组调差率和一次调频深度成反比关系，调差率和永态转差系数有关。永态转差系数增加，一次调频效果变差。
调速器pid：当比例系数越大时，调节速度加快、超调增加、稳定性降低，当积分时间越短时，系统消除余差能力越强，而微分部分通常采用不完全微分。调速器pid有两个不同的参数设置方向，趋向稳定性时波动平缓调节时间长，趋向快速性调节，时间短但是振荡大超调大。
不同运行方式下参数调整策略：
进一步地，传统的火电机组随着电力系统发展逐渐暴露出了很多问题。首先，火电机组受爬坡速度限制、启停时间长的特性决定了它在调节负荷时有效调节范围偏小、调节响应时间偏长。其次，火电机组对煤炭资源的大量需求增加了发电成本，降低了系统的经济性。但火电机组的优点也不容忽视，它在正常启动后整体运行非常稳定，不会受到季节的约束，也不会随时间或天气变化而变化。
进一步地，水电机组凭借启停速度快、调节灵活、能快速响应负荷变化、调节范围广的特点受到广泛关注。但是水力能源面对的不确定性较大，气候的变化、地形的不同都对水力能源的实际应用造成很大影响。根据水流量的大小，一年可以被划分为两部分：丰水期和枯水期。
进一步地，考虑到以上问题，丰枯水期水火电联合调频的运行方式为：
在丰水期，由于水量充足，为充分利用资源，避免废水、弃水现象，利用水电机组承担稳定的基荷，由火电机组承担主要的调频任务。在枯水期，由于来水少，水电机组作为主调频机组来承担急剧变动的负荷，火电机组则带稳定基荷运行，辅助参与调频。
根据不同运行方式可知丰、枯水期分别由水电和火电承担基荷，承担基荷的机组希望功率变化平缓，辅助用于调频。
进一步地，由此提出丰枯水期参数调整策略如下：
丰水期：
将调速器死区范围设置较大，使水电机组对频率变化不敏感；
将永态转差系数bp设置的较大，使水电机组在一次调频中承担的功率较小；
pid参数侧重稳定性，使水电区域功率变化相对平缓。
枯水期：
将调速器死区范围设置较小，水电对频率敏感、可承担急剧变化的负荷；
将永态转差系数bp设置的较小，使水电机组在一次调频中承担更多的功率；
pid参数侧重快速性，尽快将频率维持在初始值。
结合丰枯水期水火电联合调频的参数调整策略，可提出水火电联合频率控制动作逻辑如下：
根据月份刷新调频参数，在枯水期先由水电机组调频，若负荷变化过大一段时候后火电机组参与调频，在丰水期负荷变化时先由火电机组参与调频，若负荷变化过大一段时间后水电机组参与调频(一次调频是固有的，这里的参与调频指二次调频容量分配)。
本发明具有如下的优点和有益效果：充分利用资源，减少煤炭消耗，调高电网经济性。本发明考虑了丰枯水期不同的运行方式，提出了适应的参数调整策略并完成仿真工作。通过仿真曲线可以看出提出的参数设置策略可以实现对水火电机组功率波动的要求，同时保证频率仍能得到较好的控制。考虑丰枯水期的参数调整策略将促进电网经济性的提高和能源更加合理的利用。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明的调速器模型结构图。
图2为本发明的原动机模型结构图。
图3为本发明的发电机负荷模型结构图。
图4为本发明的单区域典型负荷频率控制结构图。
图5为本发明的完整的火电机组模型示意图。
图6为本发明的水电机组完整模型示意图。
图7为本发明的两区域交直流水火电联合调频模型。
图8为本发明的丰水期两区域水火电机组功率变化图。
图9为本发明的丰水期两区域频率变化情况图。
图10为本发明的枯水期两区域水火电机组功率变化图。
图11为本发明的枯水期两区域频率变化情况图。
图12为本发明的枯水期频率控制情况图。
图13为本发明的枯水期水火电机组功率变化图。
图14为本发明的火电机组是否参与二次调频对频率影响图。
图15为本发明的火电机组是否参与二次调频对机组功率的影响图。
图16为本发明的丰水期频率控制情况图。
图17为本发明的丰水期水火电机组功率变化图。
图18为本发明的水电机组是否参与二次调频对频率控制的影响图。
图19为本发明的水电一段时间后参与二次调频机组功率变化图。
具体实施方式
在对本发明的任意实施例进行详细的描述之前，应该理解本发明的应用不局限于下面的说明或附图中所示的结构的细节。本发明可采用其它的实施例，并且可以以各种方式被实施或被执行。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性改进前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。
火电机组的负荷频率控制结构，所述火电机组的负荷频率控制结构包括调速器、原动机、发电机负荷模型、负荷频率控制器、速率限制器和时间延迟模块；
所述调速器：当系统负荷发生变化时，通过所述调速器自身的固有属性变动汽门来改变原动机输入功率的一次调频控制器，调速器模型如图1所示；
所述原动机：用于产生机械功率，带动发电机组发电，原动机模型如图2所示；
所述发电机负荷模型：发动机组克服发动机组承受负载向外输出功率的模型，用于补偿系统负荷变化与发电机组输入功率变化之间的误差；
所述负荷频率控制器：当系统负荷发生变化时，通过所述负荷频率控制器的调频器改变所述调速器气阀位置进而改变原动机输入功率的二次调频控制器，所述负荷频率控制器作为人工控制的二次调频环节，所述二次调频是一次调频的反馈环节；所述速率限制器：用于调节火电机组因爬坡时需要额外消耗煤炭而受约束的爬坡速度；
所述时间延迟模块：用于补偿火电机组启动时的延迟时间。
实际运行中，火电机组由于在爬坡时需要额外消耗煤炭，它的爬坡速度是受到约束的，这也导致了火电调频范围较小的特点。此外，火电机组还存在时间延迟的问题，启动较慢。考虑到以上两个问题，在火电机组构建时需要增加时间延迟模块和速率限制器，完整的火电机组模型如图5所示。
优选的，综合图1、图2、图3所示，本发明的单区域典型负荷频率控制结构图如图4所示。
优选的，当所述原动机为汽轮机时，对于汽轮机，当气阀位置改变时，汽轮机的输出功率也会随之变化，进而导致发电机功率发生变化，采用一阶惯性环节函数为：
其中：δxg(s)是气阀位置的变化量，δpt是汽轮机输出功率的变化量；kt是汽轮机的增益系数；tt是汽容时间常数，取值为0.1-0.3；
当所述原动机为再热式汽轮机时，对于再热式汽轮机，在上述一阶惯性环节函数的基础上进行改变，传递函数如下：
其中：tr是再热时间常数，通常取10，kr是再热系数，取值为汽轮机总功率的0.2-0.3倍。
水电机组的负荷频率控制结构，所述水电机组的负荷频率控制结构包括调速器、原动机、发电机负荷模型、负荷频率控制器、暂态频率补偿部分、pid调节模块和处理永态转差系数的积分模块，所述水电机组的负荷频率控制结构还包括设置调速器频率死区；
所述调速器：当系统负荷发生变化时，通过所述调速器自身的固有属性变动汽门来改变原动机输入功率的一次调频控制器；
所述原动机：用于产生机械功率，带动发电机组发电；
所述发电机负荷模型：发动机组克服发动机组承受负载向外输出功率的模型，用于补偿系统负荷变化与发电机组输入功率变化之间的误差；
所述负荷频率控制器：当系统负荷发生变化时，通过所述负荷频率控制器的调频器改变所述调速器气阀位置进而改变原动机输入功率的二次调频控制器，所述负荷频率控制器作为人工控制的二次调频环节，所述二次调频是一次调频的反馈环节；
所述调速器死区：用于过滤影响水电机组反复启停类的扰动频率；
所述暂态频率补偿部分：用于对水电机组的频率变化而进行快速补偿频率；
所述pid调节模块：用于对水电机组的频率变化而进行快速自反馈调节；
所述处理永态转差系数的积分模块是处理影响一次调频深度系数的积分模块。
水电机组对频率变化较为敏感，为避免细小频率波动引起的水电机组反复启停，通常带有调频死区限制；同时，水轮机调速器中还包含暂态频率补偿部分和pid调节模块，来完成对频率变化的快速响应。此外水轮机中还存在永态转差系数，会影响一次调频的深度。
水电机组模型如图6所示，在图6中,bp为永态转差系数，微分模块传递函数为
优选的，当所述原动机为水轮机时，考虑到水锤效应的影响，水轮机的传递函数如下：
式中tw是水锤时间常数，通常取值为1。
优选的，所述暂态频率补偿部分和pid调节模块位于所述水电机组的负荷频率控制结构的调速器中，所述处理永态转差系数的积分模块位于水电机组的负荷频率控制结构的原动机中，并对所述水电机组的负荷频率控制结构的调速器设置调速器死区。
综合以上模型建立两区域交直流水火电联合调频模型如图7所示，两区域交直流水火电联合调频模型，包括所述的火电机组的负荷频率控制结构以及所述的水电机组的负荷频率控制结构，火电机组的负荷频率控制结构和水电机组的负荷频率控制结构通过联络线连通并接入直流输电部分构成所述两区域交直流水火电联合调频模型。
优选的，所述火电机组的负荷频率控制结构的所述原动机为汽轮机时，对于汽轮机，当气阀位置改变时，汽轮机的输出功率也会随之变化，进而导致发电机功率发生变化，采用一阶惯性环节函数为：
其中：δxg(s)是气阀位置的变化量，δpt是汽轮机输出功率的变化量；kt是汽轮机的增益系数；tt是汽容时间常数，取值为0.1-0.3；
所述火电机组的负荷频率控制结构的所述原动机为再热式汽轮机时，对于再热式汽轮机，在上述一阶惯性环节函数的基础上进行改变，传递函数如下：
其中：tr是再热时间常数，通常取10，kr是再热系数，取值为汽轮机总功率的0.2-0.3倍；
所述火电机组的负荷频率控制结构的所述原动机为水轮机时，考虑到水锤效应的影响，水轮机的传递函数如下：
式中tw是水锤时间常数，通常取值为1。
优选的，所述调速器：当系统负荷发生变化时，通过所述调速器自身的固有属性变动汽门来改变原动机输入功率的一次调频控制器；
所述原动机：用于产生机械功率，带动发电机组发电；
所述发电机负荷模型：发动机组克服发动机组承受负载向外输出功率的模型，用于补偿系统负荷变化与发电机组输入功率变化之间的误差；
所述负荷频率控制器：当系统负荷发生变化时，通过所述负荷频率控制器的调频器改变所述调速器气阀位置进而改变原动机输入功率的二次调频控制器，所述负荷频率控制器作为人工控制的二次调频环节，所述二次调频是一次调频的反馈环节；
所述速率限制器：用于调节火电机组因爬坡时需要额外消耗煤炭而受约束的爬坡速度；
所述时间延迟模块：用于补偿火电机组启动时的延迟时间；
所述调速器死区：用于过滤影响水电机组反复启停类的扰动频率；
所述暂态频率补偿部分：用于对水电机组的频率变化而进行快速补偿频率；
所述pid调节模块：用于对水电机组的频率变化而进行快速自反馈调节；
所述处理永态转差系数的积分模块是处理影响一次调频深度系数的积分模块。
优选的，当系统负荷发生变化时，一次调频通过调速器固有属性改变汽门来改变原动机输入功率，二次调频通过调频器改变调速器的气阀位置；
此过程涉及到的传递函数为：
其中，δf(s)是系统的频率变化，δpc(s)为控制器的输出量，δxb(s)为调速器的气阀位置的变化量；gn(s)用来表示调速器的传递函数，kn、tn分别为调速器的静态增益和时间常数，r为调速器的调差系数。
优选的，所述联络线简化为
两区域交直流水火电联合调频方法，所述两区域交直流水火电联合调频方法包括丰水期两区域交直流水火电联合调频模型的调整方法或/和枯水期两区域交直流水火电联合调频模型的调整方法：丰水期两区域交直流水火电联合调频模型的调整方法：在丰水期，通过对水电机组负荷频率控制结构和火电机组负荷频率控制结构中调速器进行参数设置，以及对水电机组负荷频率控制结构的频率死区范围和永态转差系数进行设置，使得水电机组和火电机组联合运行时，水电机组产生的发电频率构成主调频基带项，水电机组作为辅助调频，火电机组作为主调频；
枯水期两区域交直流水火电联合调频模型的调整方法：在枯水期，通过对水电机组负荷频率控制结构和火电机组负荷频率控制结构中调速器进行参数设置，以及去除水电机组负荷频率控制结构的频率死区，使得水电机组和火电机组联合运行时，火电机组产生的发电频率构成主调频基带项，火电机组作为辅助调频，水电机组作为主调频。
优选的，所述丰水期两区域交直流水火电联合调频模型的调整方法为调节二次调速器的频率死区范围为-0.003-0.003，选择所述永态转差系数调整为0.06，所述调速器的pid参数调整为kp＝2，ki＝0.2，所述调速器的agc参数设置为火电为0.7，水电为0.3；
所述枯水期两区域交直流水火电联合调频模型的调整方法为：去除二次调速器的频率死区，选择永态转差系数为0.01，所述调速器的pid参数：kp＝5.6，ki＝1.2。
两区域交直流水火电联合调频模型的构建方法，包括以下步骤：
s1：针对火电机组、水电机组分别建模，建立单区域典型负荷频率控制结构；所述单区域典型负荷频率控制结构由调速器、原动机、发电机负荷模型和负荷频率控制器组成；
s2：在火电机组-单区域典型负荷频率控制结构中增加速率限制器和时间延迟模块，得到火电机组-单区域改进型负荷频率控制结构；
对水电机组-单区域典型负荷频率控制结构中的调速器设置调速器死区，在对水电机组-单区域典型负荷频率控制结构的调速器中增加暂态频率补偿部分和pid调节模块，在水电机组-单区域典型负荷频率控制结构中的原动机增加处理永态转差系数的积分模块，得到水电机组-单区域改进型负荷频率控制结构；
s3：利用联络线连接水电机组-单区域改进型负荷频率控制结构和火电机组-单区域改进型负荷频率控制结构同时加入直流输电部分后得到两区域交直流水火电联合调频模型。
两区域交直流水火电联合调频模型的系统，利用调速器、原动机、发电机负荷模型和负荷频率控制器分别搭建火电机组-单区域典型负荷频率控制结构的模块、水电机组-单区域典型负荷频率控制结构的模块；
利用速率限制器和时间延迟模块改进火电机组-单区域典型负荷频率控制结构的模块，得到火电机组-单区域改进型负荷频率控制结构的模块；
对水电机组-单区域典型负荷频率控制结构的模块的调速器设置调速器死区，并在水电机组-单区域典型负荷频率控制结构的模块的调速器中增加暂态频率补偿部分和pid调节模块并设置频率死区，在水电机组-单区域典型负荷频率控制结构的模块的原动机中增加处理永态转差系数的积分模块，得到水电机组-单区域改进型负荷频率控制结构的模块；
利用联络线连接水电机组-单区域改进型负荷频率控制结构的模块和火电机组-单区域改进型负荷频率控制结构的模块同时加入直流输电部分后得到两区域交直流水火电联合调频模型的系统。优选的，由两区域交直流水火电联合调频模型可以看出即如图7所示，共有3部分参数会对调频效果产生影响，分别是调速器调频死区范围、水轮机永态转差系数和调速器pid参数。分别对着三个参数在调频中的作用进行分析：
调频死区：当频率在死区内波动时，机组不进行调节。可以用于固定负荷，防止机组对频率波动过于敏感，但是调频死区设置不合理也可能会使水轮机丧失调频能力。调频死区范围越大，一次调频效果越差。
永态转差系数：含义为调速器静态特性曲线上不断变化的斜率。机组调差率和一次调频深度成反比关系，调差率和永态转差系数有关。永态转差系数增加，一次调频效果变差。
调速器pid：当比例系数越大时，调节速度加快、超调增加、稳定性降低，当积分时间越短时，系统消除余差能力越强，而微分部分通常采用不完全微分。调速器pid有两个不同的参数设置方向，趋向稳定性时波动平缓调节时间长，趋向快速性调节，时间短但是振荡大超调大。
不同运行方式下参数调整策略：
传统的火电机组随着电力系统发展逐渐暴露出了很多问题。首先，火电机组受爬坡速度限制、启停时间长的特性决定了它在调节负荷时有效调节范围偏小、调节响应时间偏长。其次，火电机组对煤炭资源的大量需求增加了发电成本，降低了系统的经济性。但火电机组的优点也不容忽视，它在正常启动后整体运行非常稳定，不会受到季节的约束，也不会随时间或天气变化而变化。
而水电机组凭借启停速度快、调节灵活、能快速响应负荷变化、调节范围广的特点受到广泛关注。但是水力能源面对的不确定性较大，气候的变化、地形的不同都对水力能源的实际应用造成很大影响。根据水流量的大小，一年可以被划分为两部分：丰水期和枯水期。
优选的，考虑到以上问题，丰枯水期水火电联合调频的运行方式为：
在丰水期，由于水量充足，为充分利用资源，避免废水、弃水现象，利用水电机组承担稳定的基荷，由火电机组承担主要的调频任务。在枯水期，由于来水少，水电机组作为主调频机组来承担急剧变动的负荷，火电机组则带稳定基荷运行，辅助参与调频。
根据不同运行方式可知丰、枯水期分别由水电和火电承担基荷，承担基荷的机组希望功率变化平缓，辅助用于调频。
优选的，由此提出丰枯水期参数调整策略如下：
丰水期：
将调速器死区范围设置较大，使水电机组对频率变化不敏感；
将永态转差系数bp设置的较大，使水电机组在一次调频中承担的功率较小；
pid参数侧重稳定性，使水电区域功率变化相对平缓。
枯水期：
将调速器死区范围设置较小，水电对频率敏感、可承担急剧变化的负荷；
将永态转差系数bp设置的较小，使水电机组在一次调频中承担更多的功率；
pid参数侧重快速性，尽快将频率维持在初始值。
优选的，结合丰枯水期水火电联合调频的参数调整策略，可提出水火电联合频率控制动作逻辑如下：
根据月份刷新调频参数，在枯水期先由水电机组调频，若负荷变化过大一段时候后火电机组参与调频，在丰水期负荷变化时先由火电机组参与调频，若负荷变化过大一段时间后水电机组参与调频(一次调频是固有的，这里的参与调频指二次调频容量分配)。
优选的，上述频率控制响应动作逻辑指多能源联合调频时各个发电厂承担调频任务在时间和容量上的合理组合。其设计原则为：充分利用资源，减少煤炭消耗，调高电网经济性。
在上述优选的实施例的基础上，对上述丰枯水期参数调整策略进行仿真验证，对两区域水火电联合调频模型进行仿真验证。
丰水期时，水电带基荷运行，火电厂承担更多的调频任务，在参数设置方面，采用较大的调频死区-0.003-0.003，较大的永态转差系数0.06和以稳定性为目标的pid参数：kp＝2，ki＝0.2。agc参数分配火电为0.7，水电为0.3。
当负荷变化0.01p.u.时，水火电机组功率变化情况和两区域频率变化如下：
由图8可以看出，丰水期参数下火电功率波动更大，水电功率波动较为平缓。由于主要利用火电进行调频且火电调频效果不如水电理想，如图9中频率虽然可以实现无差调节但是调节时间比较长。
在又一个实施例中，枯水期时，火电机组带基荷运行，水电机组负责主要的调频任务，在参数设置方面，去除调频死区，选择较小的永态转差系数0.01，pid参数趋向于快速性：kp＝5.6，ki＝1.2。
当负荷变化0.01p.u.时，水火电机组功率变化情况和两区域的频率变化如下：
由图10可以看出枯水期参数设置下水电机组承担主要调频任务，功率波动大，火电机组带基荷功率较为稳定。由图9与图11的对比可以看出水电机组调频更加迅速。
综上所述，针对丰枯水期水火电运行方式而提出的参数更改策略能让水火电机组适应不同时期的运行模式，且对频率控制效果较好。
在另一个实施例中，结合上述实施例进行频率响应动作逻辑的仿真验证，在matlab/simulink中进行仿真时，首先输入月份判断丰枯水期来完成调频参数的设置。一年中，丰水期为6月至10月，枯水期为11月至来年5月，按前文提出的参数修改策略，当输入的月份在丰水期范围内时，水轮机采用较大的调频死区-0.003-0.003，较大的永态转差系数0.06和以稳定性为目标的pid参数(kp＝2，ki＝0.08)；当月份在枯水期范围内时，水轮机去除调频死区，采用较小的永态转差系数0.03和以快速性为目标的pid参数(kp＝5.6，ki＝0.3)。
对于二次调频的容量分配，需要根据输入的负荷大小来进行决定。
在丰水期，由于火电调频能力较弱，因此以0.1p.u.的负荷变化为界限。当负荷变化小于0.1p.u.时，水电不参与二次调频，火电、水电机组agc系数分别保持为1和0。当负荷过大超过这个范围，水电一段时间后参与二次调频，初始火电、水电机组agc系数分别为1和0，一段时间后(本文采用负荷变化20s后)，火电、水电agc系数分别变为0.7和0.3。在枯水期，由于水电调频能力较强，将此界限定位2p.u.，若负荷不超过此范围，火电、水电agc系数分别变为0和1，若负荷变化过大超过这个范围，一段时间后(同样20s)，火电、水电agc系数分别变为0.5和0.5。
因此，在运行simulink仿真模型前，先运行m文件输入月份、负荷大小和负荷加入的时间就可以更新参数、确定具体控制逻辑。仿真过程中水火电机组参与二次调频的变化通过计时器与switch结合的方式改变。
枯水期动作逻辑仿真：
输入2月，负荷变化为0.05p.u.，在10s时加入负荷：如图12和图13所示，火电机组功率波动小，负荷得到了固定，对带基荷运行有利。此时，两区域的频率也得到了较好的控制。
输入2月，负荷变化为5p.u.，在10s时加入负荷：如图14和图15所示，由于水电调频已有很好的效果，大负荷变化时在合适的调频参数下也可不加入火电机组参与二次调频。因此，在仿真结束后得出结论，枯水期时，由于水电机组调频能力强，一般不需要频繁让火电机组参与二次调频，避免火电机组频繁增减负荷。
丰水期动作逻辑仿真：
输入6月，负荷变化为0.01p.u.，在10s时加入负荷：如图16和图17所示，此时水电机组功率稳定，可以实现因承担基荷而希望功率波动平缓的目标。由于负荷波动不大，火电机组可以完成对频率的无差调节。
输入6月，负荷变化为0.5p.u.，在10s时加入负荷：如图18所示，由于火电机组调频性能较弱，只应用火电机组调节在原有二次调频参数不更改的情况下无法达到或很慢达到无差调频的效果，因此若是负荷波动过大，在一段时间后加入水电机组参与二次调频是非常必要的。此时，水火电机组的功率变化情况如图19所示，图19中水电功率在参与二次调频后变化更多。这是因为在本质特性上火电机组更适合于承担基荷，水电机组更适合于调频工作。丰水期选择水电承担基荷是从经济环保的角度出发，为了充分利用水资源、节省煤炭的消耗，达到节能且降低成本的目的，并不能改变二者本质特点，通过仿真曲线可以看出提出的参数设置策略可以实现对水火电机组功率波动的要求，同时保证频率仍能得到较好的控制。考虑丰枯水期的参数调整策略将促进电网经济性的提高和能源更加合理的利用。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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