[发明专利]电力系统频率和有功功率联合调控方法

摘要

电力系统频率和有功功率联合调控方法：对整个电力系统的频率和有功功率，实现调度所统一指挥下，由每个发电站或机组分散就地调控的动态协调办法。在发电站或机组加装测频的滤波器，使不同动态特性的发电站机组选择承担适合自身特性和能力的频率调控频段；使快速反应的机组响应频率变化中的较高频段部分，反应较慢的机组响应频率变化中的较低频段部分。这样做物尽其用，实现自然动态协调，调度所只要管好系统潮流分布，给出各电站或机组负荷预定的计划曲线；各电站或机组在计划的范围内，按照协议规则，根据系统频率的变化在当地实现频率和有功功率的联合调控，不必再由调度所直接远方实时遥控各电站或机组了。

主权项

1、一种电力系统频率和有功功率联合调控方法，其特征在于：以一种时-频空间--即小波分解的数学方法为基础而设计的多尺度滤波器，为电力系统内的各种类型的电站或机组，提供适合其动态性能的频率和有功功率调控中反映频率偏差的控制信号，使得它们能够在调度所统一的发电计划和运行协议的指导和约束下，相互协调地完成系统频率和有功功率的联合调控任务；其方法是：在电站设置如图所示的计算机监控系统，或在电站已有的计算机监控系统中增设如图所示的功能部件：从测频单元连接滤波和预测单元，滤波和预测单元连接本电站或机组调控幅度决策协议单元，本电站或机组调控幅度决策协议单元连接负载分配单元；将电站或机组的母线频率f进行采样，采样周期为50次/秒；采用目前通用的以工频半周期控制时钟计数的方法，求得工频半周期的时间量值，它的倒数的1/2即为频率的测量值；如f_R为电力系统频率的设定值；得到t时刻本电站或机组母线频率偏差Δf_i＝f_t-f_R；f_i为t时刻所测的频率；将Δf_t输入滤波和预测单元；从滤波和预测单元得到F^*-----以时间序列长度为1的Δf_i序列，经小波滤波-预测处理所得母线频率偏差的测度预测值；小波滤波-预测所采用的时-频尺度应符合本电站机组的动态响应能力；将F^*输入到电站或机组调控幅度决策协议单元；电站或机组调控幅度决策协议单元依据β₁，β₂---本电站或机组频率-有功功率调控中第一和第二静差系数的设定值，和ΔG_i---本电站或机组有功功率工作点，即对应F^*＝0的点的偏移量指令，根据机组连续承载负荷的能力以及p_r(t)---调度所所给负荷曲线在t时刻的有功功率对应数值，确定出Δp-----本电站或机组有功功率即时调控的总量；将Δp输入到负载分配单元；负载分配单元根据各机组运行设备的负载状态即p₁Λp_n----本电站各个运行机组有功功率的当时实测值，及各机组的负载禁忌区参数，确定本电站各机组在t时刻的调控量Δp₁，Δp₂，Λ，Δp_n---即本电站各参与调控机组在t时刻有功功率负载的增/减量：由各运行机组调速器的执行机构加以执行：发电站或发电机组调控幅度决策协议主要内容包括：8)电站、发电机组日发电量；9)电站、发电机组日负荷曲线，计划值，可允许临时的变更量，临时的变更由调度所给出；10)电站、发电机组即时实际负荷与负荷曲线，计划值，的最大允许偏差；11)β₁，β₂等系数的整定值；12)电站、发电机组所承担的事故备用，冷的和热的备用容量；13)电站、发电机组调控操作的速度和必要的间歇时间；14)有关电站、发电机组运行方式的其它协议事项；以上协议由发电站和调度所间通过固定格式的数据通讯方式加以确定并保存在发电站的监控系统中；其运作内容如下：(1)将本电站或机组母线的频率f和电力系统频率的设定值f_R进行比对求出t时刻本电站或机组的母线频率偏差Δf_t＝f_t-f_R；(2)将此偏差值Δf_t由计算机监测系统的滤波和预测单元进行小波分解的数学方法处理，得到F^*-----时间序列长度为l的Δf_t序列，经小波滤波-预测处理所得母线频率偏差的测度预测值；小波滤波-预测所采用的时-频尺度应符合本电站机组的动态响应能力；(3)电站和机组调控幅度决策单元根据以上计算所得F^*-值，按发电站或发电机组调控幅度决策协议的规定，确定电站或机组此时应执行的有功功率调控总、增量。在确定电站或机组有功功率调控总、增量时，应适当兼顾电站日发电量计划的完成；(4)电站和机组调控幅度决策单元，根据电站运行机组实际负载功率以及各机组运行负载功率禁区的要求，按经济分配原则将上述有功功率调控总、增量分配给各运行机组。本决策单元还应根据负荷总量的需求以及经济运行的需要，确定某些机组的起、停时机；(5)得到本电站或机组监控系统发给机组的有功功率调控指令，即有功功率负载的增/减量；Δp₁，Δp₂，Λ，Δp_n，由各运行机组调速器的执行机构加以执行；以下叙述一下小波系数F^*的数学方法处理方法：设f_t，f_t-1，f_t-2Λf_t-1为t时刻所测量记录到的系统频率序列数值；计算Δf_t，Δf_t-1，Δf_t-2ΛΔf_t-l；其中Δf_t＝f_t-f_t-1；根据以上序列{Δf_t}_{t∈[t-l，t]}构造一个时间序列如下：F(nΔf)＝{Δf_t-l，Δf_t-l+1，Δf_t-l+2ΛΔf_t-1，Δf_t，Δf_t+1，Δf_t+2ΛΔf_t+l}如按折叠法构造小波，其中Δf_t+1＝Δf_t-1；Δf_t+2＝Δf_t-2；…Δf_t+l＝Δf_t-l如按虚拟法构造小波，则{Δf_t}_{t∈[t-l，t]}的前面，约1/4--1/8的数据按实测值填写，后面的数据按所用小波基函数的规律虚拟给出。这样所得的测度主要用来反映前面数据的变化趋势和力度；求F(nΔf)对应于所选定的某时-频尺度的小波系数F^*；计算步骤按如下框图递推进行，直到算出F*=c1(j)]]>，其中的j为适合所确定的时-频尺度的次数；求F(nΔf)对应于所选定的某时-频尺度的小波系数F^*；计算步骤按如下运算过程递推进行，直到算出F*=c1(j)]]>，其中的j为适合所确定的时-频尺度的次数：式中向下箭头表示对输入数据序列只抽取其中序列号为奇数或偶数的一半；ck(j+1)=Σn=1Nhn-2kcn(j);]]>dk(j+1)=Σn=1Ngn-2kcn(j)]]>h_n和g_n分别为所选定的小波函数所确定的低通滤波器H(ω)和高通滤波器G(ω)的离散序列；其中ck(0)=Σn=1Nhn-2kF(nΔt);]]>F^*即可视为相应电站或发电机组应响应的频率偏差的测度值；为了达到更好的预测目的，也可考虑用频差序列的差分值序列作为小波分解的原始数据。这样所得测度值设为F^**，此时的决策调控操作需考虑F^*的正、负相位，以去除一些不合适的操作；本发明的核心部分是：在各电站当地，采用当地频率测量值的有限区间时间序列数据，滚动地求取它在时-频空间中特定频段，即适合本电站和机组分担的频段的测度值，以此测度作为本电站和机组参与电力系统联合频率和有功功率调控的频率偏差的依据，参考调度所所给与本本电站和机组的负荷曲线数据，以及电站和机组参与电力系统联合频率和有功功率调控的有关技术协议，电站和机组自身的实际能力，电站和机组运行的经济性等条件进行运作，保证电力系统各不同类型机组间在联合调控中的动态协调；这里所提供的动态协调方法以及时-频空间概念的应用。