基于一次调频备用容量调整的电力系统控制方法及装置与流程

本发明涉及电力系统安全，具体而言，涉及一种基于一次调频备用容量调整的电力系统控制方法及装置。

背景技术：

1、对现代交直流混联大电网，采用时域仿真手段是发掘其可能存在的安全稳定风险及指定预控措施的主要手段，其中系统的频率响应是主要的研究对象之一。一般来说，需要考察某个同步网在瞬间损失或者增大大量的有功负荷后，系统的频率是否还能够维持在50hz左右，是否会导致高频切机或者低频减载等第三道防线的动作。系统的频率响应与系统一次调频备用容量息息相关，为保障系统在任何情况下均保持安全，需在较低备用容量水平下开展分析，以获得系统的频率响应安全边界。如何计算当前系统的备用容量，以及进行相应的调整，就成为频率分析的重点。

2、一次调频备用的定义为：当电力系统频率偏离目标频率时，发电机组通过调速系统调整进气阀门在3-60秒内自动调出并维持电力系统频率稳定的有功备用容量。现有的技术手段为，对于各台机组计算其各自的一次调整备用容量，对同步网内所有机组的机组进行相加，即为当前同步网的一次调频备用容量值。

3、然而，传统的做法存在严重的缺陷，具体表现为：(1)对于具体的某台机组，系统频率严重偏离50hz时，与系统频率略微偏离50hz时，其能够自动调出的有功备用容量是不同的，换言之，单台机组的有功备用容量并不是一个固定的数值。(2)对于某些机组，其调出有功备用的速度相当缓慢，其可能在几分钟乃至十几分钟以后才能调出其所有的有功备用，对于快速变化的电力系统而言，其已经不能作为严格意义的一次调频备用。(3)对于新型电力系统，不仅有传统的水电、发电机组具有调频能力，风光储等新能源发电系统亦具有备用容量，传统算法并未对其进行考虑。

4、针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种基于一次调频备用容量调整的电力系统控制方法及装置，以至少解决相关技术中电力系统一次调频备用容量存在单台机组计算后累加不准确，使得电力系统的准确性较低的技术问题。

2、根据本发明实施例的一个方面，提供了一种基于一次调频备用容量调整的电力系统控制方法，包括：获取目标电力系统中同步网的一次调频备用容量目标值和频率偏差允值，其中，所述频率偏差允值是所述目标电力系统发生大扰动后允许所述目标电力系统存在的频率偏差值；确定所述目标电力系统的一次调频备用容量为所述一次调频备用容量目标值，且所述目标电力系统发生所述大扰动后所述目标电力系统的频率偏差值为所述频率偏差允值时，所述目标电力系统的功率损失允值；根据所述功率损失允值从所述同步网的所有发电机中搜索多台发电机，其中，所述多台发电机的当前出力总值为所述功率损失允值；将所述同步网中的所有发电机进行分类，得到第一发电机组和第二发电机机组，其中，所述第一发电机组是所述所有发电机中包括预定参数的发电机，所述第二发电机组是所述所有发电机中不包括预定参数的发电机，所述预定参数包括：所述发电机的调速器模型中原动机的额定输出功率、所述调速器模型中转速偏差放大倍数以及所述调速器模型中一次调频负荷上限；在确定所述第二发电机组的调速器关闭后，对所述目标电力系统的当前运行模式进行仿真处理得到所述同步网的第一稳态频率，并在确定所述所有发电机的调速器关闭后，对所述目标电力系统的当前运行模式进行仿真处理得到所述同步网的第二稳态频率；获取所述第一稳态频率对应的第一一次调频备用上限值和所述第二稳态频率对应的第二一次调频备用上限值；根据所述第一一次调频备用上限值和所述第二一次调频备用上限值确定所述目标电力系统的目标运行方式；控制所述目标电力系统按照在所述目标运行方式的基础上关停所述多台发电机的调速器的运行方式运行。

3、可选地，确定所述目标电力系统的一次调频备用容量为所述一次调频备用容量目标值，且所述目标电力系统发生所述大扰动后所述目标电力系统的频率偏差值为所述频率偏差允值时，所述目标电力系统的功率损失允值，包括：获取频率变化为1％时引起的有功变化百分数和所述同步网的负荷合计值；获取对所述频率偏差值进行标幺化的标幺方式；根据所述一次调频备用容量目标值、所述有功变化百分数、所述负荷合计值以及所述标幺方式得到所述功率损失允值。

4、可选地，根据所述功率损失允值从所述同步网的所有发电机中搜索多台发电机，包括：对所述所有发电机按照当前出力对所述所有发电机进行降序排序，得到排序处理后的所述所有发电机；确定排序处理后的所述所有发电机中的基准发电机，其中，所述基准发电机满足从排序处理后的所述所有发电机的第一台发电机开始到所述基准发电机的出力小于所述功率损失允值，且从所述第一台发电机开始到与所述基准发电机右相邻的发电机的出力大于所述功率损失允值；调整与所述基准发电机右相邻的发电机的出力，直到所述第一台发电机开始到与所述基准发电机右相邻的发电机的出力为所述功率损失允值，搜索得到所述多台发电机。

5、可选地，将所述同步网中的所有发电机进行分类，得到第一发电机组和第二发电机机组，包括：获取所述所有发电机中每一台发电机的属性参数；根据所述属性参数对所述所有发电机进行分类，以得到所述第一发电机组和所述第二发电机组。

6、可选地，该基于一次调频备用容量调整的电力系统控制方法还包括：通过第一公式和所述属性参数确定所述所有发电机中每一台发电机的一次调频备用容量上限值，其中，所述第一公式为：pbmax＝min(pe*k*fmax，pmax-pgen)，pbmax表示所述每一台发电机的一次调频备用容量上限值,pmax是所述所有发电机的调速器模型中原动机最大输出功率，pe表示所述调速器模型中所述原动机的额定输出功率，k表示所述调速器模型中转速偏差的放大倍数，fmax是所述调速器模型的一次调频负荷上限值，pgen表示所述目标电力系统的机组当前出力。

7、可选地，在确定所述第二发电机组的调速器关闭后，对所述目标电力系统的当前运行模式进行仿真处理得到所述同步网的第一稳态频率之后，该基于一次调频备用容量调整的电力系统控制方法还包括：在确定所述第一稳态频率小于第一差值时，输出第一提示信息，其中，所述第一差值是50与所述一次调频备用容量目标值的差值，所述第一提示信息用于提示所述目标电力系统在当前运行模式下初始状态对应的一次调频备用容量无法调整至所述一次调频备用容量目标值；在确定所述第一稳态频率大于所述第一差值时，输出第二提示信息，其中，所述第二提示信息用于提示所述目标电力系统在所述当前运行模式下运行频率的波动值小于波动阈值。

8、可选地，根据所述第一一次调频备用上限值和所述第二一次调频备用上限值确定所述目标电力系统的目标运行方式，包括：根据所述第一一次调频备用上限值和所述第二一次调频备用上限值确定新一次调频备用上限值；在确定所述所有发电机对应的机组关停时，根据所述每一台发电机的一次调频备用容量上限值之和和所述新一次调频备用上限值确定所述第一发电机组中需要关停的第三发电机；在确定所述第三发电机关停后，获取所述目标电力系统的新稳态频率；根据所述新稳态频率更新所述第一一次调频备用上限值或所述第二一次调频备用上限值，并利用所述新稳态频率更新所述第一稳态频率或所述第二稳态频率；重复上述步骤，直到所述第一一次调频备用上限值和所述第二一次调频备用上限值的差值小于第一设定阈值，或，所述新稳态频率与第二差值的差值小于第二设定阈值，得到所述目标运行方式，其中，所述第二差值为50与所述一次调频备用容量目标值的差值。

9、根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种基于一次调频备用容量调整的电力系统控制装置，包括：第一获取单元，用于获取目标电力系统中同步网的一次调频备用容量目标值和频率偏差允值，其中，所述频率偏差允值是所述目标电力系统发生大扰动后允许所述目标电力系统存在的频率偏差值；第一确定单元，用于确定所述目标电力系统的一次调频备用容量为所述一次调频备用容量目标值，且所述目标电力系统发生所述大扰动后所述目标电力系统的频率偏差值为所述频率偏差允值时，所述目标电力系统的功率损失允值；搜索单元，用于根据所述功率损失允值从所述同步网的所有发电机中搜索多台发电机，其中，所述多台发电机的当前出力总值为所述功率损失允值；分类单元，用于将所述同步网中的所有发电机进行分类，得到第一发电机组和第二发电机机组，其中，所述第一发电机组是所述所有发电机中包括预定参数的发电机，所述第二发电机组是所述所有发电机中不包括预定参数的发电机，所述预定参数包括：所述发电机的调速器模型中原动机的额定输出功率、所述调速器模型中转速偏差放大倍数以及所述调速器模型中一次调频负荷上限；仿真处理单元，用于在确定所述第二发电机组的调速器关闭后，对所述目标电力系统的当前运行模式进行仿真处理得到所述同步网的第一稳态频率，并在确定所述所有发电机的调速器关闭后，对所述目标电力系统的当前运行模式进行仿真处理得到所述同步网的第二稳态频率；第二获取单元，用于获取所述第一稳态频率对应的第一一次调频备用上限值和所述第二稳态频率对应的第二一次调频备用上限值；第二确定单元，用于根据所述第一一次调频备用上限值和所述第二一次调频备用上限值确定所述目标电力系统的目标运行方式；控制单元，用于控制所述目标电力系统按照在所述目标运行方式的基础上关停所述多台发电机的调速器的运行方式运行。

10、可选地，所述第一确定单元，包括：第一获取模块，用于获取频率变化为1％时引起的有功变化百分数和所述同步网的负荷合计值；第二获取模块，用于获取对所述频率偏差值进行标幺化的标幺方式；第三获取模块，用于根据所述一次调频备用容量目标值、所述有功变化百分数、所述负荷合计值以及所述标幺方式得到所述功率损失允值。

11、可选地，所述搜索单元，包括：排序模块，用于对所述所有发电机按照当前出力对所述所有发电机进行降序排序，得到排序处理后的所述所有发电机；第一确定模块，用于确定排序处理后的所述所有发电机中的基准发电机，其中，所述基准发电机满足从排序处理后的所述所有发电机的第一台发电机开始到所述基准发电机的出力小于所述功率损失允值，且从所述第一台发电机开始到与所述基准发电机右相邻的发电机的出力大于所述功率损失允值；调整模块，用于调整与所述基准发电机右相邻的发电机的出力，直到所述第一台发电机开始到与所述基准发电机右相邻的发电机的出力为所述功率损失允值，搜索得到所述多台发电机。

12、可选地，所述分类单元，包括：第四获取模块，用于获取所述所有发电机中每一台发电机的属性参数；分类模块，用于根据所述属性参数对所述所有发电机进行分类，以得到所述第一发电机组和所述第二发电机组。

13、可选地，该基于一次调频备用容量调整的电力系统控制装置，还包括：第二确定模块，用于通过第一公式和所述属性参数确定所述所有发电机中每一台发电机的一次调频备用容量上限值，其中，所述第一公式为：pbmax＝min(pe*k*fmax，pmax-pgen)，pbmax表示所述每一台发电机的一次调频备用容量上限值,pmax是所述所有发电机的调速器模型中原动机最大输出功率，pe表示所述调速器模型中所述原动机的额定输出功率，k表示所述调速器模型中转速偏差的放大倍数，fmax是所述调速器模型的一次调频负荷上限值，pgen表示所述目标电力系统的机组当前出力。

14、可选地，该基于一次调频备用容量调整的电力系统控制装置，还包括：第一输出单元，用于在确定所述第二发电机组的调速器关闭后，对所述目标电力系统的当前运行模式进行仿真处理得到所述同步网的第一稳态频率之后，在确定所述第一稳态频率小于第一差值时，输出第一提示信息，其中，所述第一差值是50与所述一次调频备用容量目标值的差值，所述第一提示信息用于提示所述目标电力系统在当前运行模式下初始状态对应的一次调频备用容量无法调整至所述一次调频备用容量目标值；第二输出单元，用于在确定所述第一稳态频率大于所述第一差值时，输出第二提示信息，其中，所述第二提示信息用于提示所述目标电力系统在所述当前运行模式下运行频率的波动值小于波动阈值。

15、可选地，所述第二确定单元，包括：第三确定模块，用于根据所述第一一次调频备用上限值和所述第二一次调频备用上限值确定新一次调频备用上限值；第四确定模块，用于在确定所述所有发电机对应的机组关停时，根据所述每一台发电机的一次调频备用容量上限值之和和所述新一次调频备用上限值确定所述第一发电机组中需要关停的第三发电机；第五获取模块，用于在确定所述第三发电机关停后，获取所述目标电力系统的新稳态频率；更新模块，用于根据所述新稳态频率更新所述第一一次调频备用上限值或所述第二一次调频备用上限值，并利用所述新稳态频率更新所述第一稳态频率或所述第二稳态频率；第六获取模块，用于重复上述步骤，直到所述第一一次调频备用上限值和所述第二一次调频备用上限值的差值小于第一设定阈值，或，所述新稳态频率与第二差值的差值小于第二设定阈值，得到所述目标运行方式，其中，所述第二差值为50与所述一次调频备用容量目标值的差值。

16、根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，所述程序执行上述中任意一项所述的基于一次调频备用容量调整的电力系统控制方法。

17、根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行上述中任意一项所述的基于一次调频备用容量调整的电力系统控制方法。

18、根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种计算机程序产品，包括计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时执行上述中任意一项所述的基于一次调频备用容量调整的电力系统控制方法。

19、在本发明实施例中，获取目标电力系统中同步网的一次调频备用容量目标值和频率偏差允值，其中，频率偏差允值是目标电力系统发生大扰动后允许目标电力系统存在的频率偏差值；确定目标电力系统的一次调频备用容量为一次调频备用容量目标值，且目标电力系统发生大扰动后目标电力系统的频率偏差值为频率偏差允值时，目标电力系统的功率损失允值；根据功率损失允值从同步网的所有发电机中搜索多台发电机，其中，多台发电机的当前出力总值为功率损失允值；将同步网中的所有发电机进行分类，得到第一发电机组和第二发电机机组，其中，第一发电机组是所有发电机中包括预定参数的发电机，第二发电机组是所有发电机中不包括预定参数的发电机，预定参数包括：发电机的调速器模型中原动机的额定输出功率、调速器模型中转速偏差放大倍数以及调速器模型中一次调频负荷上限；在确定第二发电机组的调速器关闭后，对目标电力系统的当前运行模式进行仿真处理得到同步网的第一稳态频率，并在确定所有发电机的调速器关闭后，对目标电力系统的当前运行模式进行仿真处理得到同步网的第二稳态频率；获取第一稳态频率对应的第一一次调频备用上限值和第二稳态频率对应的第二一次调频备用上限值；根据第一一次调频备用上限值和第二一次调频备用上限值确定目标电力系统的目标运行方式；控制目标电力系统按照在目标运行方式的基础上关停多台发电机的调速器的运行方式运行。通过本发明提供的上述技术方案，实现了以大扰动后系统响应的方法来推导扰动前系统备用容量，避免单台机组计算后累加不准确，并通过关停机组、关停机组的调速器等方法，使得系统的一次调频备用容量数值为预设目标值，以便进行后续的电力系统频率分析等操作的目的，提高了电力系统的可靠性的技术效果，进而解决了相关技术中电力系统一次调频备用容量存在单台机组计算后累加不准确，使得电力系统的准确性较低的技术问题。

技术特征：

1.一种基于一次调频备用容量调整的电力系统控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于一次调频备用容量调整的电力系统控制方法，其特征在于，确定所述目标电力系统的一次调频备用容量为所述一次调频备用容量目标值，且所述目标电力系统发生所述大扰动后所述目标电力系统的频率偏差值为所述频率偏差允值时，所述目标电力系统的功率损失允值，包括：

3.根据权利要求1所述的基于一次调频备用容量调整的电力系统控制方法，其特征在于，根据所述功率损失允值从所述同步网的所有发电机中搜索多台发电机，包括：

4.根据权利要求1所述的基于一次调频备用容量调整的电力系统控制方法，其特征在于，将所述同步网中的所有发电机进行分类，得到第一发电机组和第二发电机机组，包括：

5.根据权利要求4所述的基于一次调频备用容量调整的电力系统控制方法，其特征在于，还包括：

6.根据权利要求1所述的基于一次调频备用容量调整的电力系统控制方法，其特征在于，在确定所述第二发电机组的调速器关闭后，对所述目标电力系统的当前运行模式进行仿真处理得到所述同步网的第一稳态频率之后，还包括：

7.根据权利要求5所述的基于一次调频备用容量调整的电力系统控制方法，其特征在于，根据所述第一一次调频备用上限值和所述第二一次调频备用上限值确定所述目标电力系统的目标运行方式，包括：

8.一种基于一次调频备用容量调整的电力系统控制装置，其特征在于，包括：

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，所述程序执行权利要求1至7中任意一项所述的基于一次调频备用容量调整的电力系统控制方法。

10.一种计算机程序产品，包括计算机指令，其特征在于，所述计算机指令被处理器执行时执行权利要求1至7中任意一项所述的基于一次调频备用容量调整的电力系统控制方法。

技术总结
本发明公开了一种基于一次调频备用容量调整的电力系统控制方法及装置。其中，该方法包括：获取目标电力系统中同步网的一次调频备用容量目标值和频率偏差允值；根据功率损失允值从同步网的所有发电机中搜索多台发电机；获取第一稳态频率对应的第一一次调频备用上限值和第二稳态频率对应的第二一次调频备用上限值；根据第一一次调频备用上限值和第二一次调频备用上限值确定目标电力系统的目标运行方式；控制目标电力系统按照在目标运行方式的基础上关停多台发电机的调速器的运行方式运行。本发明解决了相关技术中电力系统一次调频备用容量存在单台机组计算后累加不准确，使得电力系统的准确性较低的技术问题。

技术研发人员：周挺辉,苏寅生,徐光虎,周保荣,赵利刚,甄鸿越,黄冠标,唐滢淇,李豹,高琴,姚海成,徐原,毛振宇,涂思嘉,王长香,吴小珊,黄钦雄
受保护的技术使用者：中国南方电网有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23