[发明专利]一种电网时域频率动态曲线至交流电压波形的转化方法

说明书

本发明涉及一种电网时域频率动态曲线至交流电压波形的转化方法，属于电网频率动态曲线至交流电压信号的转化技术领域。本发明提出交流电压波形的频率、电压与幅值三大基本特征与波形间的反对应关系，依据时域电压波形的每个采样点数值完全取决于该时刻交流电压的幅值、频率及初相位的实际情况，在已知每个点的频率采样值的情况下，通过人为设定每个时间点的电压幅值及相位，利用构建的交流信号函数表达式，实现电网时域频率动态过程曲线至电网电压波形曲线的转化，以解决发电机组调频试验过程中电网时域频率动态曲线无法输入调频功能模块而面临的频率曲线至交流电压波形转化问题。

技术领域

本发明属于电网频率动态曲线至交流电压信号的转化技术领域，尤其涉及常规同步发电机及新能源机组一次调频功能测试过程中电网动态频率曲线无法直接输入发电机组调频功能模块而面临的交流电压转化技术领域，具体涉及一种电网时域频率动态曲线至交流电压波形的转化方法。

背景技术

频率是电网对电力用户的供电质量指标的重要参数，为了满足电网的安全稳定运行及提升电网的频率供电质量，目前国内外的电网均要求并网电厂具备一定的一次调频能力，并要求通过现场试验方式对该功能进行验收，如GB/T30370-2013《火力发电机组一次调频试验及性能验收导则》、GB/T9652.1-2019《水轮机调速系统技术条件》、DL/T 1245-2013《水轮机调节系统运行技术条件》，以及国家能源局正在组织起草的新能源调频技术规范征求意见稿等相关国标和行标，均对并网各类机组的调频功能的验证试验方法进行了明确，均要求现场采用频率阶跃方式对并网机组的一次调频功能进行验证，现场也基本按照该规定加以执行。

结合近年国家能源局各区域监管办所发布的“两个细则”，如国家能源局南方监管局2017年发布的《南方区域发电厂并网运行管理实施细则》以及《南方其余并网发电厂辅助服务管理实施细则》，要求在电网频率动态过程中，按照相关的考核管理办法，在规定的时间段范围内的依据实际频率动态过程对机组的一次调频功能的正确动作率进行考核。但是依据以上一次调频功能的试验及验收标准，标准推荐的频率阶跃试验方法不能完整的校验一次调频功能的动作正确性，迫切需要开发一种能够完整模拟电网时域频率动态过程，以在规定时间段内判断调频功能的正确性的试验方法。

但是由于频率是交流电压的一个指标参数，常规做法是从交流电压波形中读取其频率数值，频率至电压的反方向转化尚未见到报道；同时由于电网变电站或者发电厂录波装置通常记录的频率曲线为时域频率曲线，而非电压实际波形，在此情况下，为了满足现场一次调频试验过程中完整模拟电网时域频率动态过程的需要，迫切需要开发一种频率至交流电压的转化方法，以实现充分利用现有故障录波装置中已有的电网频率时域动态曲线至交流电压的转化。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种电网时域频率动态曲线至交流电压波形的转化方法，该方法依据电网时域频率动态过程曲线，实现频率曲线至交流电压的转化，可应用于常规同步发电机及新能源机组一次调频功能的电网频率动态过程模拟，解决了电网频率动态曲线无法直接输入调频功能模块以判断其动作准确性的实际问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种电网时域频率动态曲线至交流电压波形的转化方法，利用电网时域频率动态曲线中每个采样点的频率采样数值，通过人为任意设定每个时间点的电压幅值及相位，利用交流电压波形的频率、电压与幅值这三大基本特征与波形间的反对应关系，依据时域电压波形的每个采样点数值完全取决于该时刻交流电压的幅值、频率及初相位，实现电网时域频率动态曲线至电网电压波形曲线的转化。

进一步，优选的是，具体方法如下：

根据电力系统电压波形表达式：

式(1)中，U_rms为模拟交流电压波形的有效值，π为圆周率，f为模拟电压波形的频率，ψ为模拟电压波形的初相角，u为模拟交流电压波形的实时值；t为采样时间点；