新能源机组调频能力在线监测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种新能源机组调频能力在线监测方法，基于广域量测系统（WAMS）采集的新能源场站的PMU动态数据，对新能源场站参与一次调频响应的有功发电、滞后时间、最大出力调整量、出力响应指数、贡献电量等一次调频特征数据进行在线监测，在线分析计算与综合评价新能源场站调频能力，并将分析案例进行存储与展示，本申请提高了调度管理部门对新能源场站调频能力的掌控力，是促进新能源安全消纳的重要举措。

On-line Monitoring Method and System for Frequency Modulation Capability of New Energy Units

The invention discloses an on-line monitoring method for frequency modulation capability of new energy generating units. Based on PMU dynamic data collected by wide area measurement system (WAMS), active power generation, lag time, maximum output adjustment, output response index, contribution power and other primary frequency modulation characteristic data of new energy station participating in primary frequency modulation response are monitored on-line, analyzed and calculated on-line. This application improves the control power of the dispatching management department on the FM capability of the new energy station, and is an important measure to promote the safe absorption of new energy.

【技术实现步骤摘要】
新能源机组调频能力在线监测方法及系统
本专利技术涉及一种基于广域量测信息的新能源机组调频能力在线监测方法，属于电网测试

技术介绍
一次调频是指当电网频率(周波)偏离额定值时，电网中机组调节控制系统自动地控制机组有功功率的增加(频率下降时)或减小(频率升高时)，以限制电网频率变化的特性。机组一次调频功能是电力系统有功功率和频率的调整与控制的重要环节，反映了电网在负荷突发事件中的应急能力，对于电力系统安全稳定运行有着关重要的作用。而随着新能源的快速发展，满足负荷需求的电源结构发生较大变化，常规火电机组被大量替代，导致系统总体有效转到惯量不断减小，电网可用的一次调频资源逐步减少，不能对系统提供有效支撑，电网的安全稳定运行受到威胁。近年来，基于全球卫星定位系统(GPS)技术的同步向量测量技术不断成熟和发展，从根本上解决了不同空间位置的数据同步采集问题，实现了机组广域量测信息的同步采集，为机组一次调频性能在线监测与分析提供了新的契机，目前基于PMU数据的一次调频在线监测多基于机组出力和频率变化特征曲线来评价机组一次调频性能，但机组一次调频受机组运行工况等因素影响，响应性能具有较大的动态特性，因此所得到的一次调频性能评价指标，不能完全反映机组一次调频真实效果,同时该监测功能评价指标较为单一，不能很好的挖掘机组调频潜力。对于目前这样的情况，如何综合分析及精益化评价新能源机组一次调频能力，为新能源机组一次调频性能的监督与管理提供更为全面、合理和科学的指导依据，亟需对新能源调频能力的在线监测与评价方法进行深入研究与工程应用，弥补当前常规技术方法的不足。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种新能源机组调频能力在线监测方法，解决新能源机组一次调频能力在线分析计算与评价的技术问题。本专利技术技术方案如下。一种新能源机组调频能力在线监测方法，采集新能源场站的动态数据；根据动态数据线监视电网频率变化，并分析电网频率有效扰动，分析频率波动不同时段的一次调频特性参数；根据电网频率有效扰动和频率波动的一次调频特性参数量化评价不同时段内的机组一次调频特性的性能指标。采集新能源场站的动态数据具体包括以下步骤：采集新能源场站的频率和出力数据，通过数据质量码校验，对数据质量码异常的数据进行过滤，将可疑点用相邻有效点作拟合或插值修复。S02，在线监视电网频率变化过程，分析电网频率有效扰动；电网频率有效扰动为频率偏差超过一次调频死区持续时间大于设定的时间阀值且扰动时段内最大频率偏差超过设定的频率偏差阀值；所述分析电网频率有效扰动具体包括以下步骤：(201)查找电网频率扰动起始时刻，标记达到极值频率前频率上升趋势或频率下降趋势最近一次穿越计算幅值门槛时刻为频率扰动起始时刻Tbgn；(202)查找频率极值时刻，当频率变化趋势由上升改为下降或由下降改为上升，标记频率趋势变化拐点为频率极值时刻Tapx，并记录频率极值Fapx；(203)查找扰动结束时刻，频率极值时刻Tapx后频率开始上升或下降直至最终频率恢复到计算幅值门槛范围内，标记频率结束时刻Tend，频率结束时刻Tend为扰动结束时刻；同时满足所述(201)-(203)条件属于电网频率有效扰动。一次调频特性参数包括调节速度、调节幅度、调节效果和调节精度；调节速度用于辨识一次调频对电网频率变化的响应速度，调节速度通过时间响应指数衡量；时间响应指数为电网频率变化达到一次调频动作值到机组出力开始向频率恢复方向变化所需的时间；调节幅度用于辨识一次调频起始阶段出力调节幅度的有效性，调节幅度通过出力响应指数衡量；出力响应指数为分段时间内实际出力调整幅度与理论出力调整幅度的比值；调节效果用于辨识一次调频过程中的整体效果，调节效果通过电量贡献指数衡量：电量贡献指数为分段时间内实际贡献电量与理论贡献电量的比；调节精度用于辨识一次调频全过程中的无偏性，调节精度通过响应偏差率衡量：响应偏差率为一次调频应动作时段内机组实际出力调整量与理论出力贡献量不足部分的差额与理论出力贡献量的比。根据电网频率有效扰动和频率波动的一次调频特性参数量化评价不同时段内的机组一次调频特性的性能指标具体包括以下步骤：定义一次调频特性的性能指标包括实时评估指标和长期统计指标；所述实时评估指标表示单次表现的角度评价机组一次调频性能；实时评估指标为依据单次机组调频性能计算结果，对一次调频特性参数的性能指标加权融合得到综合评估指标，并根据综合指标所在区间，评价一次调频调节性能；所述长期统计指标表示长期表现的角度评价机组一次调频性能，长期统计指标为依据多次机组一次调频性能计算结果，对一次调频性能进行长时段统计，并根据综合评估指标实现一次调频性能的综合评价。实时评估指标包括时间响应指数、出力响应指数、电量贡献指数和响应偏差率的评估；时间响应指数τ依据响应滞后时间所在的设定区间对响应滞后时间进行归一化处理；出力响应指数ΔP％从频率偏差超出死区开始，直至频率偏差恢复到死区范围结束，上述一次调频动作时段内机组实际最大出力调整量占理论最大出力调整量的百分比，计算公式为：式中，ΔPS为一次调频实际最大出力调整幅度，ΔPE为一次调频理论最大出力调整幅度；电量贡献指数Q％在机组一次调频动作时段内，机组一次调频实际贡献电量占理论贡献电量的百分比，计算公式为：式中，ΔQS为机组一次调频实际贡献电量；ΔQE为机组一次调频理论积分电量；响应偏差率λe％为一次调频动作时段内机组实际出力调整量与理论出力贡献量不足部分的差额与理论出力贡献量的比，计算公式为：式中，ΔPe平均响应偏差；ΔQE为机组一次调频理论积分电量；综合指数Ass％对时间响应指数、出力响应指数、电量贡献指数和响应偏差率加权融合得到综合评估指标，计算公式为：Ass％＝(Wg1×Q％+Wg2×ΔP％+Wg3×τ+Wg4×λe％)(4)式中，Wg1为电量贡献指数评价权重系数，Q％为机组一次调频电量贡献指数；Wg2为出力响应指数评价的权重系数，ΔP％为一次调频出力响应指数，Wg3为时间响应指数评价权重系数，τ为时间响应指数，Wg4为响应偏差率评价权重系数，λe％为响应偏差率。所述根据电网频率有效扰动和频率波动的一次调频特性参数量化评价不同时段内的机组一次调频特性的性能指标之后还包括：将分析案例进行存储和展示；展示结果包括频率扰动起始时刻Tbgn、频率结束时刻Tend、频率初值、频率末值、频率极值Fapx、时间响应指数(响应滞后时间)、响应偏差率、分段时间内实际积分电量、分段时间内理论积分电量、分段时间内电量贡献指数、出力响应指数和综合指数。一种新能源机组调频能力在线监测系统，包括采集单元、频率有效扰动分析单元、调频特性参数分析单元和性能指标量化单元；采集单元采集新能源场站的动态数据；频率有效扰动分析单元根据动态数据线监视电网频率变化，并分析电网频率有效扰动；调频特性参数分析单元分析频率波动不同时段的一次调频特性参数；性能指标量化单元根据电网频率有效扰动和频率波动的一次调频特性参数量化评价不同时段内的机组一次调频特性的性能指标。采集单元采集新能源场站的频率和出力数据，通过数据质量码校验，对数据质量码异常的数据进行过滤，将可疑点用相邻有效点作拟合或插值修复电网频率有效扰动为频率偏差超过一次调频死本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新能源机组调频能力在线监测方法，其特征在于，采集新能源场站的动态数据；根据动态数据监视电网频率变化，并分析电网频率有效扰动，分析频率波动不同时段的一次调频特性参数；根据电网频率有效扰动和频率波动的一次调频特性参数量化评价不同时段内的机组一次调频特性的性能指标。

【技术特征摘要】
1.一种新能源机组调频能力在线监测方法，其特征在于，采集新能源场站的动态数据；根据动态数据监视电网频率变化，并分析电网频率有效扰动，分析频率波动不同时段的一次调频特性参数；根据电网频率有效扰动和频率波动的一次调频特性参数量化评价不同时段内的机组一次调频特性的性能指标。2.根据权利要求1所述的一种新能源机组调频能力在线监测方法，其特征在于，所述采集新能源场站的动态数据具体包括以下步骤：采集新能源场站的频率和出力数据，通过数据质量码校验，对数据质量码异常的数据进行过滤，将可疑点用相邻有效点作拟合或插值修复。3.根据权利要求1所述的一种新能源机组调频能力在线监测方法，其特征在于，电网频率有效扰动为频率偏差超过一次调频死区持续时间大于设定的时间阀值且扰动时段内最大频率偏差超过设定的频率偏差阀值；所述分析电网频率有效扰动具体包括以下步骤：(201)查找电网频率扰动起始时刻，标记达到极值频率前频率上升趋势或频率下降趋势最近一次穿越计算幅值门槛时刻为频率扰动起始时刻Tbgn；(202)查找频率极值时刻，当频率变化趋势由上升改为下降或由下降改为上升，标记频率趋势变化拐点为频率极值时刻Tapx，并记录频率极值Fapx；(203)查找扰动结束时刻，频率极值时刻Tapx后频率开始上升或下降直至最终频率恢复到计算幅值门槛范围内，标记频率结束时刻Tend，频率结束时刻Tend为扰动结束时刻；同时满足所述(201)-(203)条件属于电网频率有效扰动。4.根据权利要求3所述的一种新能源机组调频能力在线监测方法，其特征在于，一次调频特性参数包括调节速度、调节幅度、调节效果和调节精度；调节速度用于辨识一次调频对电网频率变化的响应速度，调节速度通过时间响应指数衡量；时间响应指数为电网频率变化达到一次调频动作值到机组出力开始向频率恢复方向变化所需的时间；调节幅度用于辨识一次调频起始阶段出力调节幅度的有效性，调节幅度通过出力响应指数衡量；出力响应指数为分段时间内实际出力调整幅度与理论出力调整幅度的比值；调节效果用于辨识一次调频过程中的整体效果，调节效果通过电量贡献指数衡量：电量贡献指数为分段时间内实际贡献电量与理论贡献电量的比；调节精度用于辨识一次调频全过程中的无偏性，调节精度通过响应偏差率衡量：响应偏差率为一次调频应动作时段内机组实际出力调整量与理论出力贡献量不足部分的差额与理论出力贡献量的比。5.根据权利要求1所述的一种新能源机组调频能力在线监测方法，其特征在于，所述根据电网频率有效扰动和频率波动的一次调频特性参数量化评价不同时段内的机组一次调频特性的性能指标具体包括以下步骤：定义一次调频特性的性能指标包括实时评估指标和长期统计指标；所述实时评估指标表示单次表现的角度评价机组一次调频性能；实时评估指标为依据单次机组调频性能计算结果，对一次调频特性参数的性能指标加权融合得到综合评估指标，并根据综合指标所在区间，评价一次调频调节性能；所述长期统计指标表示长期表现的角度评价机组一次调频性能，长期统计指标为依据多次机组一次调频性能计算结果，对一次调频性能进行长时段统计，并根据综合评估指标实现一次调频性能的综合评价。6.根据权利要求5所述的一种新能源机组调频能力在线监测方法，其特征在于，实时评估指标包括时间响应指数、出力响应指数、电量贡献指数和响应偏差率的评估；时间响应指数τ依据响应滞后时间所在的设定区间对响应滞后时间进行归一化处理；出力响应指数ΔP％从频率偏差超出死区开始，直至频率偏差恢复到死区范围结束，上述一次调频动作时段内机组实际最大出力调整量占理论最大出力调整量的百分比，计算公式为：式中，ΔPS为一次调频实际最大出力调整幅度，ΔPE为一次调频理论最大出力调整幅度；电量贡献指数Q％在机组一次调频动作时段内，机组一次调频实际贡献电量占理论贡献电量的百分比，计算公式为：式中，ΔQS为机组一次调频实际贡献电量；ΔQE为机组一次调频理论积分电量；响应偏差率λe％为一次调频动作时段内机组实际出力调整量与理论出力贡献量不足部分的差额与理论出力贡献量的比，计算公式为：式中，ΔPe平均响应偏差；ΔQE为机组一次调频理论积分电量；综合指数Ass％对时间响应指数、出力响应指数、电量贡献指数和响应偏差率加权融合得到综合评估指标，计算公式为：Ass％＝(Wg1×Q％+Wg2×ΔP％+Wg3×τ+Wg4×λe％)(4)式中，Wg1为电量贡献指数评价权重系数，Q％为机组一次调频电量贡献指数；Wg2为出力响应指数评价的权重系数，ΔP％为一次调频出力响应指数，Wg3为时间响应指数评价权重系数，τ为时间响应指数，Wg4为响应偏差率评价权重系数，λe％为响应偏差率。7.根据权利要求4所述的一种新能源机组调频能力在线监测方法，其特征在于，所述根据电网频率有效扰动和频率波动的一次调频特性参数量化评价不同时段内的机组...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘栋，凌晓波，王波，谈振宁，朱靖恺，王志华，闪鑫，黄胜，李非非，余飞翔，郑义明，陆廷骧，刘庆程，李俊，杨洛，
申请(专利权)人：国电南瑞科技股份有限公司，国网上海市电力公司，南瑞集团有限公司，国家电网有限公司，国电南瑞南京控制系统有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32