一种电网频率控制方法、装置及介质与流程

本发明涉及新能源电力系统，特别是涉及一种电网频率控制方法、装置及介质。

背景技术：

1、随着风电装机比例逐渐提高，风电场站大量采用超特高压交直流输电通道集中送出。当输电通道因故中断时，送端含高比例风电的电网易出现功率过剩现象，使发电机电磁转矩高于机械转矩，进而导致发电机转速升高，产生系统高频问题。

2、切机是系统高频状态最直接的紧急频率控制手段，但切机以发电机组为单位，功率调节颗粒度较大，容易出现过切或欠切现象，使系统低频减载误动作或无法从高频恢复至正常运行状态。高频切机与风电机组的功率调节相配合可最大限度地确保系统功率动态平衡。风电机组不具备惯量响应，无法根据频率变化自动调节功率输出。减载控制通过控制改变风电机组的运行点，较大范围地降低有功功率的输出，能够较好应对系统高频问题，但是会浪费同步机组的备用以及在转速恢复过程中导致出现第二次系统高频。

3、因此，如何根据风电机组的减载控制与切机的配合提升电网频率控制能力是本领域技术人员亟需要解决的。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种电网频率控制方法、装置及介质，通过协同双馈风电机的切机与减载控制，对部分风电机组“以控代切”，与现有技术通过切除同步发电机来避免频率越限相比，本发明能够提升了控制的精确度，有效地避免了过切现象在高频切机的同时，保留部分双馈风电机组进行减载控制，共同抑制高频问题，提高了电力系统的紧急功率控制能力。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种电网频率控制方法，包括：

3、在电网系统的当前频率达到预设要求的情况下，获取所述电网系统的双馈风电机的功率参数；

4、根据所述当前频率确定电网过剩功率，并根据所述功率参数确定所述双馈风电机组的可减载功率临界参数；

5、根据所述当前频率与所述可减载功率临界参数的关系确定对应的电网频率控制策略，其中，所述电网频率控制策略基于电网频率控制模型确定，包括风电机组减载控制策略和同步机切机控制策略；

6、根据对应的所述电网频率控制策略对所述电网系统进行频率控制。

7、优选地，所述预设要求为当前频率的持续时间超出频率异常持续时间，所述电网系统的所述当前频率达到所述预设要求的确定过程，包括：

8、获取所述当前频率的持续时间以及系统频率安全二元表内的所述频率异常持续时间；

9、当所述持续时间超出所述频率异常持续时间时，则确定所述当前频率达到所述预设要求。

10、优选地，所述根据所述当前频率确定电网过剩功率，包括：

11、获取所述双馈风电机的单质块等效惯性时间常数和所述电网系统的额定运行功率参数；

12、根据所述当前频率、所述单质块等效惯性时间常数和所述额定运行功率参数的关系确定所述电网过剩功率。

13、优选地，所述根据所述功率参数确定所述双馈风电机组的可减载功率临界参数，包括：

14、获取所述双馈风电机组的减载的功率临界参数和最优运行点的有功功率参数；

15、根据所述功率临界参数和所述最优运行点的有功功率参数的关系确定所述可减载功率临界参数；

16、其中，所述功率临界参数的确定过程，包括：

17、获取所述双馈风电机组的风轮机的变桨速度以及减载时间；

18、根据所述变桨速度和所述减载时间的关系确定所述风轮机的桨距角调整临界值；

19、获取所述双馈风电机的第一风能利用系数、所述风轮机的叶片半径和当前风速，其中所述第一风能利用系数由所述双馈风电机组的各转子对应的转速值选取最大转速值确定得到；

20、根据所述第一风能利用系数、所述叶片半径、所述当前风速和所述桨距角调整临界值的关系确定所述功率临界参数；

21、其中，所述最优运行点的所述有功功率参数的确定过程，包括：

22、获取所述双馈风电机的第二风能利用系数，其中所述第二风能利用系数由所述双馈风电机组的各转子对应的转速值内选取最优转速值确定得到；

23、根据所述第二风能利用系数、所述叶片半径和所述当前风速的关系确定所述有功功率参数。

24、优选地，所述根据所述当前频率与所述可减载功率临界参数的关系确定对应的电网频率控制策略，包括：

25、获取所述双馈风电机的切除台数以及对应的运行功率参数、所述电网系统的频率对所述双馈风电机组的频率变化的响应系数；

26、根据所述可减载功率临界参数、所述切除台数以及对应的运行功率参数和所述响应系数确定所述电网系统的频率允许运行范围；

27、判断所述当前频率是否在所述频率允许运行范围；

28、若是，则确定所述电网频率控制策略为所述风电机组减载控制策略；

29、若否，则确定所述电网频率控制策略为所述同步机切机控制策略。

30、优选地，所述电网频率控制模型的建立过程，包括：

31、获取所述电网系统的暂态频率临界值、低频减载动作门槛值、opc动作门槛值、频率偏差临界值、所述电网系统的总有功负荷值和风电场变化幅度限制值；

32、将所述暂态频率临界值的最小值大于所述低频减载动作门槛值的条件作为第一约束条件；

33、将所述暂态频率临界值的最大值小于或等于所述opc动作门槛值的条件作为第二约束条件；

34、将所述当前频率的偏差值小于或等于所述频率偏差临界值的最大值的条件作为第三约束条件；

35、将所述电网系统的总有功负荷值大于或等于所述电网系统的调频置信水平值的条件作为第四约束条件；

36、将所述风电场变化幅度限制值大于或等于所述电网系统的运行功率阈值的条件作为第五约束条件；

37、根据所述第一约束条件、所述第二约束条件、所述第三约束条件、所述第四约束条件和所述第五约束条件的关系建立所述电网频率控制模型。

38、优选地，所述风电机组减载控制策略的确定过程，包括：

39、根据所述电网频率控制模型的约束条件确定所述电网系统内参与切机的所述双馈风电机组的有功功率、参与减载控制的所述双馈风电机组的功率变化范围、同步机降低的有功功率；

40、根据所述参与切机的所述双馈风电机组的有功功率、参与减载控制的所述双馈风电机组的功率变化范围、同步机降低的有功功率进行最小化处理得到第一电网频率目标函数；

41、根据所述参与切机的所述双馈风电机组的有功功率、参与减载控制的所述双馈风电机组的功率变化范围进行最小化处理得到第一系统成本目标函数；

42、根据所述第一电网频率目标函数与所述第一系统成本目标函数的结果确定为所述风电机组减载控制策略；

43、对应地，所述同步机切机控制策略的确定过程，包括：

44、根据所述电网频率控制模型的约束条件确定所述电网系统内所述参与切机的所述双馈风电机组的有功功率、参与切机的同步机的有功功率以及所述同步机降低的有功功率；

45、根据所述参与切机的所述双馈风电机组的有功功率、所述参与切机的同步机的有功功率以及所述同步机降低的有功功率进行最小化处理得到第二电网频率目标函数；

46、根据所述参与切机的所述双馈风电机组的有功功率、所述参与切机的同步机的有功功率进行最小化处理得到第二系统成本目标函数；

47、根据所述第二电网频率目标函数与所述第二系统成本目标函数的结果确定为所述同步机切机控制策略。

48、优选地，所述电网频率控制策略内对应的目标函数内的所述参与切机的所述双馈风电机组的有功功率、所述参与减载控制的所述双馈风电机组的功率变化范围的优化通过蚁群算法得到。

49、为解决上述技术问题，本发明还提供一种电网频率控制装置，包括：

50、获取模块，用于在电网系统的当前频率达到预设要求的情况下，获取所述电网系统的双馈风电机的功率参数；

51、第一确定模块，用于根据所述当前频率确定电网过剩功率，并根据所述功率参数确定所述双馈风电机组的可减载功率临界参数；

52、第二确定模块，用于根据所述当前频率与所述可减载功率临界参数的关系确定对应的电网频率控制策略，其中，所述电网频率控制策略基于电网频率控制模型确定，包括风电机组减载控制策略和同步机切机控制策略；

53、控制模块，用于根据对应的所述电网频率控制策略对所述电网系统进行频率控制。

54、为解决上述技术问题，本发明还提供一种电网频率控制装置，包括：

55、存储器，用于存储计算机程序；

56、处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述所述的电网频率控制方法的步骤。

57、为解决上述技术问题，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述所述的电网频率控制方法的步骤。

58、本发明提供的一种电网频率控制方法，包括：在电网系统的当前频率达到预设要求的情况下，获取电网系统的双馈风电机的功率参数；根据当前频率确定电网过剩功率，并根据功率参数确定双馈风电机组的可减载功率临界参数；根据当前频率与可减载功率临界参数的关系确定对应的电网频率控制策略，其中，电网频率控制策略基于电网频率控制模型确定，包括风电机组减载控制策略和同步机切机控制策略；根据对应的电网频率控制策略对电网系统进行频率控制。该方法在达到预设要求的情况下，进行电网频率控制策略，通过当前频率与可减载功率临界参数关系确定对应电网频率控制策略，通过协同双馈风电机的切机与减载控制，对部分风电机组“以控代切”，与现有技术通过切除同步发电机来避免频率越限相比，本发明能够提升了控制的精确度，有效地避免了过切现象在高频切机的同时，保留部分双馈风电机组进行减载控制，共同抑制高频问题，提高了电力系统的紧急功率控制能力。

59、另外，本发明还提供了一种电网频率控制装置及介质，具有如上述电网频率控制方法相同的有益效果。