本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)頻率軌跡在線(xiàn)預(yù)測(cè)方法，具體是一種考慮風(fēng)電參與調(diào)頻的電力系統(tǒng)頻率軌跡在線(xiàn)預(yù)測(cè)方法。

背景技術(shù)：

大規(guī)模風(fēng)電接入給電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)的新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，傳統(tǒng)的研究認(rèn)為風(fēng)電帶來(lái)的挑戰(zhàn)主要在于兩個(gè)方面，即：風(fēng)電功率輸出的波動(dòng)性以及風(fēng)電大量接入后引起的系統(tǒng)調(diào)峰能力的不足，但隨著電力電子技術(shù)及控制技術(shù)的發(fā)展，風(fēng)電的響應(yīng)系統(tǒng)頻率波動(dòng)的能力已經(jīng)得到大幅提高。

同時(shí)，近年來(lái)系統(tǒng)規(guī)模以及負(fù)荷需求不斷增加，系統(tǒng)發(fā)生大功率缺額故障的風(fēng)險(xiǎn)增加，系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定性問(wèn)題更加突出，因此需要對(duì)系統(tǒng)的頻率動(dòng)態(tài)過(guò)程進(jìn)行更加深入的研究。傳統(tǒng)的基于頻率響應(yīng)模型的頻率預(yù)測(cè)方法，僅僅將系統(tǒng)中火電機(jī)組在頻率調(diào)整中發(fā)揮的作用進(jìn)行了考慮，但是，隨著電力電子化水平及控制技術(shù)的提高，風(fēng)電也能夠在頻率調(diào)整中發(fā)揮作用，這就使得在頻率動(dòng)態(tài)過(guò)程的預(yù)測(cè)中，需要將風(fēng)電參與調(diào)頻的作用納入考慮，從而更好地為系統(tǒng)運(yùn)行控制人員提供頻率態(tài)勢(shì)信息。

目前頻率軌跡的在線(xiàn)預(yù)測(cè)方法并不完善，通常依靠平均響應(yīng)模型和頻率響應(yīng)模型進(jìn)行預(yù)測(cè)，但是二者分別存在建模復(fù)雜和發(fā)電機(jī)組模型不完備的缺點(diǎn)。同時(shí)，隨著風(fēng)電控制技術(shù)的進(jìn)步，風(fēng)電也能夠參與系統(tǒng)頻率的調(diào)整，在對(duì)系統(tǒng)的頻率態(tài)勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)不能再簡(jiǎn)單忽略。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種考慮風(fēng)電參與調(diào)頻的電力系統(tǒng)頻率軌跡在線(xiàn)預(yù)測(cè)方法，該方法利用系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)信息，進(jìn)行頻率軌跡預(yù)測(cè)。

為了達(dá)到上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

(1)對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，判斷系統(tǒng)發(fā)電與負(fù)荷間的功率是否存在不平衡；

(2)若系統(tǒng)中發(fā)電與負(fù)荷的功率平衡，則返回步驟(1)繼續(xù)監(jiān)測(cè)；若系統(tǒng)中發(fā)電與負(fù)荷的功率不平衡，則進(jìn)入步驟(3)；

(3)計(jì)算系統(tǒng)中的不平衡功率δp，采集系統(tǒng)中火電機(jī)組、風(fēng)電機(jī)組的設(shè)備信息，運(yùn)行狀態(tài)信息；

(4)對(duì)系統(tǒng)不平衡功率δp、火電機(jī)組及風(fēng)電機(jī)組的采集信息進(jìn)行處理，計(jì)算出各采集信息的聚合參數(shù)；

(5)根據(jù)聚合參數(shù)，建立以傳遞函數(shù)形式表征的系統(tǒng)頻率響應(yīng)模型；

(6)對(duì)建立的系統(tǒng)頻率響應(yīng)模型仿真計(jì)算，得出對(duì)應(yīng)運(yùn)行工況下電力系統(tǒng)頻率預(yù)測(cè)軌跡結(jié)果。

其中，火電機(jī)組、風(fēng)電機(jī)組的設(shè)備信息、運(yùn)行狀態(tài)信息，包括第i臺(tái)火電機(jī)組的基準(zhǔn)功率sbi、轉(zhuǎn)子慣性時(shí)間常數(shù)hsi、再熱時(shí)間常數(shù)tri、調(diào)差系數(shù)rsi、阻尼系數(shù)di以及高壓缸做功比例系數(shù)fhi，第j臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的基準(zhǔn)功率swbj轉(zhuǎn)子慣性時(shí)間常數(shù)hwj、阻尼系數(shù)dwj以及風(fēng)電出力比例系數(shù)ρ；

各采集信息的聚合參數(shù)的計(jì)算方法根據(jù)發(fā)電機(jī)組的基準(zhǔn)功率，對(duì)各采集信息進(jìn)行歸化、聚合，對(duì)于系統(tǒng)中的n臺(tái)火電機(jī)組，m臺(tái)風(fēng)電機(jī)組，則定義火電機(jī)組總基準(zhǔn)功率風(fēng)電機(jī)組總基準(zhǔn)功率其歸化、聚合方法如下：

其中，ssysb是系統(tǒng)基準(zhǔn)功率，δpd為系統(tǒng)的功率擾動(dòng)。

所述建立以傳遞函數(shù)形式表征的系統(tǒng)頻率響應(yīng)模型，其計(jì)算公式：

其中，s為時(shí)間常數(shù)，δω為頻率偏差，對(duì)該式進(jìn)一步化簡(jiǎn)得：

式中，

其中，

m＝2ρhw+2(1-ρ)hs

本發(fā)明提出了考慮風(fēng)電參與調(diào)頻的電力系統(tǒng)頻率軌跡在線(xiàn)預(yù)測(cè)方法，該方法基于系統(tǒng)的頻率響應(yīng)模型，以系統(tǒng)發(fā)生功率缺額為啟動(dòng)判據(jù)，通過(guò)實(shí)時(shí)采集的火電機(jī)組、風(fēng)電機(jī)組信息，進(jìn)行歸化聚合，建立考慮風(fēng)電參與調(diào)頻后的系統(tǒng)頻率響應(yīng)模型。與現(xiàn)有的系統(tǒng)頻率預(yù)測(cè)方法相比，采用本方法能夠?qū)︼L(fēng)電在系統(tǒng)頻率調(diào)整中的作用進(jìn)行考慮，從而有助于系統(tǒng)運(yùn)行人員掌握含大規(guī)模風(fēng)電電力系統(tǒng)的頻率軌跡趨勢(shì)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明方法的總流程圖。

圖2為含風(fēng)電的電力系統(tǒng)頻率響應(yīng)模型。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

考慮風(fēng)電參與調(diào)頻的電力系統(tǒng)頻率軌跡在線(xiàn)預(yù)測(cè)方法如圖1所示，具體流程如下：

(1)對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，判斷系統(tǒng)的發(fā)電與負(fù)荷間是否存在功率不平衡；

(2)若系統(tǒng)中發(fā)電與負(fù)荷的功率平衡，則返回步驟(1)，繼續(xù)對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)；若系統(tǒng)中發(fā)電與負(fù)荷的功率不平衡，則進(jìn)入步驟(3)，執(zhí)行對(duì)電力系統(tǒng)頻率軌跡進(jìn)行預(yù)測(cè)的流程；

(3)計(jì)算系統(tǒng)中的不平衡功率δp，采集系統(tǒng)中火電機(jī)組、風(fēng)電機(jī)組的設(shè)備信息，運(yùn)行狀態(tài)信息，，包括第i臺(tái)火電機(jī)組的基準(zhǔn)功率sbi、轉(zhuǎn)子慣性時(shí)間常數(shù)hsi、再熱時(shí)間常數(shù)tri、調(diào)差系數(shù)ri、阻尼系數(shù)dsi以及高壓缸做功比例系數(shù)fhi，第j臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的基準(zhǔn)功率swbj轉(zhuǎn)子慣性時(shí)間常數(shù)hwj、阻尼系數(shù)dwj以及風(fēng)電出力比例系數(shù)ρ；

(4)對(duì)系統(tǒng)不平衡功率δp、火電機(jī)組及風(fēng)電機(jī)組的采集信息進(jìn)行處理，計(jì)算出各采集信息的聚合參數(shù)，對(duì)于系統(tǒng)中的n臺(tái)火電機(jī)組，m臺(tái)風(fēng)電機(jī)組，則定義采用如下公式進(jìn)行計(jì)算：

其中，ssysb是系統(tǒng)基準(zhǔn)功率，δpd為系統(tǒng)的功率擾動(dòng)；

(5)根據(jù)步驟(4)聚合參數(shù)，建立以傳遞函數(shù)形式表征的系統(tǒng)頻率響應(yīng)數(shù)學(xué)模型模型，如圖2所示，其計(jì)算公式如下：

其中，s為時(shí)間常數(shù)，δω為頻率偏差，對(duì)上式進(jìn)一步化簡(jiǎn)得：

式中，

其中，

m＝2ρhw+2(1-ρ)hs

(6)對(duì)建立的系統(tǒng)頻率響應(yīng)模型仿真計(jì)算，得出對(duì)應(yīng)運(yùn)行工況下電力系統(tǒng)頻率預(yù)測(cè)軌跡結(jié)果。

上述實(shí)施例不以任何方式限制本發(fā)明，凡是采用等同替換或等效變換的方式獲得的技術(shù)方案均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。