[发明专利]一种直流调频参与的区域控制性能评价方法

摘要

本发明公开了一种直流调频参与的区域控制性能评价方法，包括以下步骤计算广义区域控制偏差GCE；计算单区域或多区域的广义控制性能评价参数GPS；计算单区域或多区域的整体控制性能评价参数DPS；两种参数协调评价。本发明适用于直流输电参与调频。在直流输电参与调频下，频率偏差会受到区域一次调频、二次调频以及直流调频共同调节的作用。所以对直流调频参与的区域进行控制性能评价需要剥离出直流调频的责任影响，对区域自身责任进行控制性能评价。而本发明中的广义控制性能评价参数GPS和整体控制性能评价参数DPS，通过协调评价，从单区域到多区域的指标推导，适用于直流输电参与调频下的各调频责任的区分。

主权项

一种直流调频参与的区域控制性能评价方法，其特征在于：包括以下步骤：A、定义并计算广义区域控制偏差GCE广义区域控制偏差GCE是在电力系统中交直流输电混联情况下，根据发电、负荷功率和频率因素形成的偏差值，反映区域内的发电和负荷的平衡情况；下面采用一般区域模型定义广义区域控制偏差GCE：设区域A和区域B之间通过交流联络线相连，区域B和区域C之间通过调频的直流联络线相连；则对于区域B的广义区域控制偏差GCE的表现形式为：GCEB＝‑10BΔfB‑ΔPt+ΔPd＝‑10BΔfB‑ΔPt+(Kvsc1ΔfB‑Kvsc2ΔfC)△Pt为交流联络线的有功功率变化量，△Pd为直流调频导致的直流输电功率变化量，△fB为区域B的频率偏差，△fC为区域C的频率偏差，B为区域的频率偏差系数；根据直流调频控制策略不同，交流区域B的直流调频单位调节功率为KVSC1，交流区域C的直流调频单位调节功率为KVSC2；待评价的区域模型分为单区域模型和多区域模型，如果待评价的区域模型是单区域模型，则转步骤B；否则，转步骤D；B、计算单区域的广义控制性能评价参数GPS对于直流调频参与的交流控制区域，其中的一个指标只单纯地评价控制区域在系统内产生波动时自身自动发电控制AGC能力，所以将直流调频的责任从实际的控制区域反映的责任中剥离出来；设单区域模型为采用两个区域通过直流联络线互联得到的模型；B1、定义等效频率偏差的约束定义区域i的等效频率偏差来剥离出直流调频的责任；把Δfi等效为Δfi'，意义为区域i的实际功率缺额只由自身交流调频能力承担时，得到的等效频率偏差Δfi'；即表示区域i的自动发电控制AGC有功功率控制性能是达标的，表示如下：RMST2{Δfi.T1′‾}≤ϵi.T1]]>式中，Δfi'为区域i的等效频率偏差；RMST2{Δfi.T1'}为区域i的等效频率偏差于T1分钟内在时段T2的均方根值；εi.T1为区域i等效频率偏差的T1分钟平均值的合格目标值；B2、计算等效频率偏差通过广义区域控制偏差GCE表示得到区域i的实际频率偏差，有Δfi=GCEi+KvscjΔfj-10Bi+Kvsci]]>把对侧直流调频所需的支援量和本侧直流调频的能力剥离出去，得到等效频率偏差Δfi'为：Δfi′=GCEi-10Bi]]>GCEi为区域i的广义区域控制偏差，Bi为区域i的频率偏差系数；此等效频率偏差Δfi'即为对区域控制性能评价的等效指标，其含义为区域i的实际有功功率缺额仅由自身一次调频能力承担时造成的等效频率偏差；B3、计算广义符合因子GCF广义符合因子GCF定义如下：GCF=1ϵi.12{GCEi-10Bi}1‾2]]>其中：下标1为1分钟平均值；εi.1为区域i的等效频率偏差的1分钟平均值的合格目标值，取为区域i上一年基于1分钟平均的等效频率偏差的均方根值；B4、计算广义控制性能评价参数GPS广义控制性能评价参数GPS的定义如下：GPS＝(2‑AVGT{GCF})×100其中，AVGT{GCF}为GCF在时段T内的平均值，T为时间尺度，取为1小时、1天、1月或1年；GPS取值范围为GPS≤200；当100≤GPS≤200时，说明区域i的自身控制满足要求；当GPS＜100时，说明区域i的自身调频能力超出了影响范围；C、计算单区域的整体控制性能评价参数DPS对于直流调频参与的区域，另一个指标是在自身的一次调频和二次调频能力以及直流调频能力共同影响下，评价控制区域整体的有功功率调节行为是否达标；通过该区域的实际频率变化反映整体有功功率调节行为的能力；C1、定义实际频率偏差的约束区域的实际频率偏差Δfi，反映的是区域i的实际功率缺额以及对侧所需求的直流调频支援量由自身一次调频及直流调频能力共同承担时，得到的实际频差Δfi；即表示区域i的自动发电控制AGC和直流调频共同作用的有功功率控制性能是达标的，表示如下：RMST2{Δfi.T1‾}≤ϵi.T1]]>式中，Δfi为区域i的实际频率偏差；为区域i的实际频率偏差于T1分钟内在时段T2的均方根值；εi.T1为区域i实际频率偏差的T1分钟平均值的合格目标值；C2、采集实际频率偏差实际频率偏差Δfi通过电力系统的监测设备直接监测得到；C3、计算直流符合因子直流符合因子DCF定义如下：DCF=1ϵi.12{Δfi}1‾2]]>其中：下标1为1分钟平均值；εi.1为区域i的实际频率偏差的1分钟平均值的合格目标值，取为区域i上一年基于1分钟平均的实际频率偏差的均方根值；C4、计算整体控制性能评价参数DPS整体控制性能评价参数DPS的定义如下：DPS＝(2‑AVGT{DCF})×100AVGT{DCF}为DCF在时段T内的平均值，T为时间尺度，取为1小时、1天、1月或1年；DPS取值范围为DPS≤200；当100≤DPS≤200时，说明区域i的整体控制满足要求；当DPS＜100时，说明区域i的整体调频能力超出了影响范围；转步骤F；D、计算多区域的广义控制性能评价参数GPS设多区域模型为：大区域之间通过直流联络线互联，大区域包括多个通过交流联络线连接的子区域；大区域之间通过直流输电互联并参与调频；这种情况下，需要定义各子区域的责任问题，并提出各子区域的指标；步骤B得到的单区域广义控制性能评价参数GPS，其实相当于多区域互联下的大区域S的广义控制性能评价参数GPS，反映此大区域自身调频能力；为了得到多区域互联时，各子区域的广义控制性能评价参数GPS责任，需要把这个大区域的责任进行分摊；D1、计算等效频率偏差把对侧直流调频所需的支援量和本侧直流调频的能力剥离出去，得到大区域S整体的等效频率偏差ΔfS'为：ΔfS′=GCES-10BS]]>其中，为大区域S的广义区域控制偏差等于各子区域的广义区域控制偏差之和；等效频率偏差ΔfS'即为对区域控制性能评价的等效指标，其含义为区域S的实际有功功率缺额仅由自身一次调频能力承担时造成的等效频率偏差；D2、计算广义符合因子多区域广义控制性能评价参数GPS中的广义符合因子GCF定义如下：GCF=1ϵi.12{GCEi-10Bi}1‾×ΔfS.1′‾]]>其中：下标1为1分钟平均值；εi.1为区域i的等效频率偏差的1分钟平均值的合格目标值，取为区域i上一年基于1分钟平均的等效频率偏差的均方根值；ΔfS.1'为大区域S的等效频率偏差，也是各子区域的等效频率偏差；GCEi为子区域i的广义区域控制偏差；Bi为子区域i的频率偏差系数；D3、计算GPS参数多区域广义控制性能评价参数GPS的定义如下：GPS＝(2‑AVGT{GCF})×100AVGT{GCF}为GCF在时段T内的平均值，T为时间尺度，取为1小时、1天、1月或1年；GPS取值范围为GPS≤200；当100≤GPS≤200时，说明区域i的自身控制满足要求；当GPS＜100时，说明区域i的自身控制已经超出影响范围；D4、广义控制性能评价参数GPS分析广义控制性能评价参数GPS表明各子区域剥离出分摊到自身的直流调频责任，得到的自身交流调频能力的责任；GCEi和GCES乘积为负，表明子区域i对大区域S的频率恢复是有利的；广义控制性能评价参数GPS反映了子区域i自身调频能力是否超出了影响范围，以及是否对外区域造成影响；E、计算多区域整体控制性能评价参数DPS步骤C得到的单区域整体控制性能评价参数DPS，其实相当于多区域互联下的大区域的整体控制性能评价参数DPS，反映此大区域S整体调频能力；为了得到多区域互联时，各子区域的整体控制性能评价参数DPS，就需要把这个大区域的整体责任进行分摊；E1、计算直流符合因子多区域整体控制性能评价参数DPS中直流符合因子DCF定义如下：DCF=1ϵi.12{GCEi+αiKvsc2Δfb-10Bi+αiKvsc1}1‾×ΔfS.1‾]]>其中：下标1为1分钟平均值；εi.1为区域i的实际频率偏差的1分钟平均值的合格目标值，取为区域i上一年基于1分钟平均的实际频率偏差的均方根值；ΔfS.1为大区域S的实际频率偏差，也是各子区域的实际频率偏差；αi为子区域i的频率偏差系数占所在大区域S的频率偏差系数的比值；E2、计算整体控制性能评价参数DPS多区域整体控制性能评价参数DPS的定义如下：DPS＝(2‑AVGT{DCF})×100AVGT{DCF}为DCF在时段T内的平均值，T为时间尺度，取为1小时、1天、1月或1年；DPS取值范围为DPS≤200；当100≤DPS≤200时，说明区域i的整体控制能力满足要求；当DPS＜100时，区域i的整体控制已经超出影响范围；E3、整体控制性能评价参数DPS分析整体控制性能评价参数DPS作为评价子区域整体的有功功率调节能力，包含了自身的交流调频能力，还有按照αi系数分摊到子区域i的直流调频责任的比例；当DCF<0时，表示该区域除了把自身责任调节的很好之外，分配到该区域直流调频责任，自身也承担的很好，该区域有利于减少系统实际频率偏差；DPS参数反映了子区域i自身调频能力以及分摊到本区域的直流调频责任，即整体调频能力是否超出了影响范围；F、两种参数协调评价在直流调频的影响下，控制区域的功率调节行为受到自动发电控制AGC以及直流调频共同作用的影响，所以需要分两种情况进行评价，一种是控制区域剥离出直流调频的影响情况对控制区域自身的自动发电控制AGC调节行为进行控制性能评价，即广义控制性能评价参数GPS；另一种是控制区域由自身自动发电控制AGC以及直流调频共同作用的调节行为进行控制性能评价，即整体控制性能评价参数DPS；虽然两种指标考虑的责任范围不同，但是通过搭配评价分析，找出各有功控制行为的能力是否达标；等效频率偏差反映的是控制区域自身的AGC调频能力，而实际频率偏差反映的是控制区域由自身AGC调节以及直流调频能力共同作用的影响结果；所以这两个参数是一种包含关系，实际频率偏差反映的责任包含了等效频率偏差反映的责任；下面通过参数搭配，对各种情况进行分析，来找出责任关系：F1、当100≤GPS≤200、DPS＜100时当等效频率偏差的均方根值在目标值的范围内时，说明区域自身调频能力是满足设定目标的范围，并没有对外区域造成影响；而实际频率偏差的均方根值超过了目标值，说明控制区域实际的整体有功控制能力是超出了影响范围；由于两者是包含关系，所以说明是由于直流调频的能力没有达到标准，或是直流调频支援对侧支援量过大导致实际频率偏差过大以及该区域整体指标没有达标；F2、当GPS＜100、100≤DPS≤200时当等效频率偏差的均方根值超过了目标值，说明区域自身调频能力是超出了影响范围，并对外区域造成了影响；当实际频率偏差的均方根值在目标值的范围内时，说明控制区域实际的整体有功控制能力是满足设定目标的范围内；由于两者是包含关系，所以说明区域自身调频能力不足导致无法满足自身需求，造成评价自身能力指标没有达标，但是在直流调频的支援下，对该区域整体的控制性能有积极的影响，使得实际整体指标达到要求；F3、当GPS＜100、DPS＜100时当等效频率偏差的均方根值超过了目标值，说明区域自身调频能力是超出了影响范围，并对外区域造成了影响；当实际频率偏差的均方根值也超出了目标值的范围时，说明控制区域实际的整体有功控制能力也超出了影响范围；由于两者是包含关系，所以说明区域自身调频能力不足导致无法满足自身需求，造成评价自身能力指标没有达标，即使有直流调频的支援，对该区域整体的控制性能有消极的影响，使得实际整体指标没有达到要求；F4、当100≤GPS≤200、100≤DPS≤200时当等效频率偏差的均方根值在目标值的范围内时，说明区域自身调频能力是满足设定目标的范围，并没有对外区域造成影响；而实际频率偏差的均方根值也达到了标准，说明控制区域实际的整体有功控制能力也是在影响范围内；由于两者是包含关系，所以说明区域自身调频能力能够满足自身需求，并在直流调频参与下，对该区域整体的控制性能仍未超出影响范围，使得实际整体指标也达到要求。