一种适用于多机电力系统调频分析的融合建模方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种适用于多机电力系统调频分析的融合建模方法，本方法的数据采集于电力系统建模与仿真系统中风电、水电、火电和空冷机组的相应模块，分别输入风电、水电、火电和空冷机组的区域电力系统模型，通过计算空冷机组、火电机组、水电机组和风电机组发出的有功功率(标幺值)分别乘以各自的功率份额系数α1、α2、α3、α4，再作和，获得电力系统中各机组发电量的标幺值，利用所获得的标幺值根据转子方程求得电力系统频率的偏差量和实际的系统频率，用反馈方式作为下一次调频的系统频率的偏差量。转子方程将功率的不平衡经过惯性环节转换为频率的偏差量，是惯性环节，起延迟的作用。

A Fusion Modeling Method and Device for FM Analysis of Multi-machine Power System

The invention discloses a fusion modeling method suitable for frequency modulation analysis of multi-machine power system. The data of this method are collected in the corresponding modules of wind power, hydropower, thermal power and air-cooled units in the power system modeling and simulation system. The regional power system models of wind power, hydropower, thermal power and air-cooled units are input respectively, and the air-cooled units, thermal power units, hydropower units and wind power units are calculated. The active power (standard unitary value) generated by generating units is multiplied by their respective power share coefficients alpha 1, alpha 2, alpha 3 and alpha 4, and then combined to obtain the standard unitary value of generating capacity of each unit in the power system. The frequency deviation of the power system and the actual system frequency are calculated by using the obtained standard unitary value according to the rotor equation, and the feedback method is used as the frequency deviation of the next frequency modulation system. Rotor equation converts power imbalance through inertia link to frequency deviation, which is inertia link and plays a role of delay.

【技术实现步骤摘要】
一种适用于多机电力系统调频分析的融合建模方法及装置
本专利技术涉及电网调度通信领域，特别涉及一种适用于多机电力系统调频分析的融合建模方法及装置。
技术介绍
电力系统的频率稳定是保证电力系统的安全稳定运行的必要条件。目前对区域电力系统的研究多用于潮流分析，此类模型对机组的动态特性进行了很多简化；对于调频的动态特性分析的数学模型多局限于一到两种发电机组，这与实际电力系统运行情况相差较远；还有一些数学模型由于未将暂态过程和动态过程区分，致使运算速度十分缓慢；在考虑风电机组这类新能源发电机组时，一般未将有功功率和无功功率解耦，不利于有效的分析。并且，现有数学模型不仅鲜有考虑气象参数的随机性对调频的影响，而且更是鲜有将机理和数据相结合的适用于多机电力系统调频分析的融合模型。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提出一种适用于多机电力系统调频分析的融合建模方法，旨在克服以上问题。为实现上述目的，本专利技术提出的一种适用于多机电力系统调频分析的融合建模方法，包括：S10向空冷机组模型输入空冷给定负荷信号、迎面风速信号、环境温度信号和上一次调频的系统频率的偏差量Δω，向火电机组模型输入火电给定负荷信号和上一次调频的系统频率的偏差量Δω，向水电机组模型输入水电给定负荷信号和上一次调频的系统频率的偏差量Δω，向风电机组模型输入风速信号；S20空冷机组模型输出的有功功率火电机组模型输出的有功功率水电机组模型输出的有功功率和风电机组模型输出的有功功率分别乘以各自的功率份额系数α1、α2、α3和α4之后叠加，获得电力系统中机组发电量的标幺值α1+α2+α3+α4＝1；S30利用电力系统中机组发电量的标幺值和电网中的用户用电量的标幺值根据转子方程求得系统频率的偏差量Δω和实际的系统频率ωm，其中Ta∑表示等效转子时间常数，β∑表示等效摩擦系数，*表示取标幺值，表示同步发电机的转子转速的标幺值，也即系统频率的标幺值；S40将所述系统频率的偏差量Δω，用反馈的方式作为下一次调频的系统频率的偏差量Δω；S50采用实际数据对以上各机组模型进行验证及修正，生成适用于多机电力系统高频分析的模型。优选地，以上所述各机组模型除风电机组模型外的其他机组模型还根据频率偏差参与调频，该调频方法为：设定转子方程中的积分初值为1，则转子方程输出为频率ωm，频率ωm减去频率参考值ωPref，将频率的偏差量用反馈的方式作为机组的输入，即可实现一次调频。优选地，所述水电机组模型采用的是基于电力系统建模与仿真软件的区域电力系统模型中自带的水轮机模块，以给定负荷和频率偏差量为输入、输出为水电机组发出的有功功率；所述空冷机组模型采用的是基于电力系统建模与仿真软件的区域电力系统模型中自带的空冷机组模块，以环境温度、迎面风速、给定负荷和频率偏差量为输入，输出空冷机组发出的有功功率；所述火电机组模型采用的是基于电力系统建模与仿真软件的区域电力系统模型中自带的火电机组模块，以给定负荷和频率偏差量为输入，输出火电机组发出的有功功率；所述风电机组模型均是采用的是基于电力系统建模与仿真软件的区域电力系统模型中自带的风电机组模块，以风速为输入，输出风电机组的有功功率。优选地，所述火电机组发出的功率是由高压缸、两个高压加热器、中压缸和低压缸一起提供时，功率份额系数表示各部分发的功率占总功率的比例,为火电机组输出功率的标幺值，所述火电机组模型的建模方法为：上一次调频的系统频率的偏差量Δω除以调差系数δ1后为火电给定负荷信号减去所述后同时作为高压调节阀的传递函数和中压调节阀的传递函数的输入，高压调节阀的传递函数的输出与高压主汽阀的通过系数相乘后作为高压缸容积方程的输入，高压缸容积方程的输出作为第一高压加热器的输入；中压调节阀的传递函数的输出、中压主汽阀的通过系数和再热容积方程的输出同时相乘后作为中压缸容积方程的输入，所述中压缸容积方程的输入同时以负反馈的形式与第一高压加热器的输出作差，所述差作为再热容积方程的输入，中压缸容积方程的输出利用第二高压加热器加热后，再利用除氧器进行加热，除氧器的输出作为低压缸容积方程的输入；高压缸容积方程的输出、第一高压加热器的输出、中压缸容积方程的输出、第二高压加热器的输出和低压缸容积方程的输出分别乘以各自的功率份额系数c1、c2、c3、c4和c5后进行相加，相加后得到的信号为火电机组模型输出的有功功率c1+c2+c3+c4+c5＝1。优选地，所述高压调节阀和中压调节阀还设有限幅环节，限定输出量的范围。优选地，所述空冷机组模型的建模方法为：上一次调频的系统频率的偏差量Δω除以调差系数δ2后为空冷给定负荷信号减去所述后同时作为高压调节阀的传递函数和中压调节阀的传递函数的输入，高压调节阀的传递函数的输出与高压主汽阀的通过系数相乘后作为高压缸容积方程的输入，高压缸容积方程的输出作为第一高压加热器的输入；中压调节阀的传递函数的输出、中压主汽阀的通过系数和再热容积方程的输出同时相乘后作为中压缸容积方程的输入，所述中压缸容积方程的输入同时以负反馈的形式与第一高压加热器的输出作差，所述差作为再热容积方程的输入，中压缸容积方程的输出利用第二高压加热器加热后，再利用除氧器进行加热，除氧器的输出作为低压缸容积方程的输入；低压缸容积方程的输出、迎面风速信号和环境温度信号同时作为空冷系统方程的输入，空冷系统方程输出低压缸出口焓值，低压缸出口焓乘以低压缸输出量，即可得到低压缸输出的有功功率，所述空冷系统方程是运用Matlab内的系统函数求出低压缸出口焓值；高压缸容积方程的输出、第一高压加热器的输出、中压缸容积方程的输出、第二高压加热器的输出、低压缸发出的功率分别乘以各自的功率份额系数b1、b2、b3、b4和b5后进行相加，相加后得到的信号为空冷机组模型输出的有功功率b1+b2+b3+b4+b5＝1。优选地，所述第一高压加热器、第二高压加热器和除氧器均采用回热抽汽模型来建模模拟，所述回热抽汽模型的建模方法包括：回热抽汽模型的输入乘以1+α为d1，所述d1与d4相减为回热抽汽模型的输出，回热抽汽模型输出的信号乘以后为d3，d3和d6相减后为d2，d2作为符号函数Sign的输入，d2还作为函数的输入，抽汽逆止门的输入为常数1，抽汽逆止门的输出、符号函数Sign的输出和函数的输出同时相乘后为d5，d5作为抽气惯性模型的输入，抽气惯性模型的输出乘以后为d6，d5乘以α后为d4；所述抽汽逆止门的传递函数为：Tchf为抽汽逆止阀伺服阀时间常数，Tcqf为抽汽逆止阀油动机时间常数，其中的积分器初值为1，Sign表示符号函数，当输入为正数，结果为1，当输入为负数，结果为-1，当输入为0，结果为0，函数表示对输入信号取绝对值，再开平方，抽汽惯性模型为惯性环节，第一高压加热器、第二高压加热器和除氧器中的传递函数分别为：以上三个式子中，TGJ1、TGJ2、TCY分别为第一高压加热器、第二高压加热器、除氧器的回热抽汽惯性时间常数，比例系数α和β，在第一高压加热器中，分别等于αGJ1和βGJ1，在第二高压加热器中，分别等于αGJ2和βGJ2，在除氧器中，分别等于αCY和βCY。优选地，所述高压主汽阀的通过系数和中压主汽阀的通过系数均为常数1；所述高压调节阀的传递函数和中压调节阀的传递函数均为：Thf为滑阀的惯性时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于多机电力系统调频分析的融合建模方法，其特征在于，包括：步骤一、向空冷机组模型输入空冷给定负荷信号、迎面风速信号、环境温度信号和上一次调频的系统频率的偏差量Δω，向火电机组模型输入火电给定负荷信号和上一次调频的系统频率的偏差量Δω，向水电机组模型输入水电给定负荷信号和上一次调频的系统频率的偏差量Δω，向风电机组模型输入风速信号；步骤二、空冷机组模型输出的有功功率

【技术特征摘要】
1.一种适用于多机电力系统调频分析的融合建模方法，其特征在于，包括：步骤一、向空冷机组模型输入空冷给定负荷信号、迎面风速信号、环境温度信号和上一次调频的系统频率的偏差量Δω，向火电机组模型输入火电给定负荷信号和上一次调频的系统频率的偏差量Δω，向水电机组模型输入水电给定负荷信号和上一次调频的系统频率的偏差量Δω，向风电机组模型输入风速信号；步骤二、空冷机组模型输出的有功功率火电机组模型输出的有功功率水电机组模型输出的有功功率和风电机组模型输出的有功功率分别乘以各自的功率份额系数α1、α2、α3和α4之后叠加，获得电力系统中机组发电量的标幺值α1+α2+α3+α4＝1；步骤三、利用电力系统中机组发电量的标幺值和电网中的用户用电量的标幺值根据转子方程求得系统频率的偏差量Δω和实际的系统频率ωm，其中Ta∑表示等效转子时间常数，β∑表示等效摩擦系数，*表示取标幺值，表示同步发电机的转子转速的标幺值，也即系统频率的标幺值；步骤四、将所述系统频率的偏差量Δω，用反馈的方式作为下一次调频的系统频率的偏差量Δω；步骤五、采用实际数据对以上各机组模型进行验证及修正，生成适用于多机电力系统高频分析的模型。2.如权利要求1所述的适用于多机电力系统调频分析的融合建模方法，其特征在于，以上所述的各机组模型除风电机组模型外的其他机组模型还根据频率偏差参与调频，该调频方法为：设定转子方程中的积分初值为1，则转子方程输出为频率ωm，频率ωm减去频率参考值ωPref，将频率的偏差量用反馈的方式作为机组的输入，即可实现一次调频。3.如权利要求1所述的适用于多机电力系统调频分析的融合建模方法，其特征在于，所述水电机组模型采用的是基于电力系统建模与仿真软件的区域电力系统模型中自带的水轮机模块，以给定负荷和频率偏差量为输入、输出为水电机组发出的有功功率；所述空冷机组模型采用的是基于电力系统建模与仿真软件的区域电力系统模型中自带的空冷机组模块，以环境温度、迎面风速、给定负荷和频率偏差量为输入，输出空冷机组发出的有功功率；所述火电机组模型采用的是基于电力系统建模与仿真软件的区域电力系统模型中自带的火电机组模块，以给定负荷和频率偏差量为输入，输出火电机组发出的有功功率；所述风电机组模型均是采用的是基于电力系统建模与仿真软件的区域电力系统模型中自带的风电机组模块，以风速为输入，输出风电机组的有功功率。4.如权利要求1所述的适用于多机电力系统调频分析的融合建模方法，其特征在于，所述火电机组发出的功率是由高压缸、两个高压加热器、中压缸和低压缸一起提供时，功率份额系数表示各部分发的功率占总功率的比例,为火电机组输出功率的标幺值，所述火电机组模型的建模方法为：上一次调频的系统频率的偏差量Δω除以调差系数δ1后为火电给定负荷信号减去所述后同时作为高压调节阀的传递函数和中压调节阀的传递函数的输入，高压调节阀的传递函数的输出与高压主汽阀的通过系数相乘后作为高压缸容积方程的输入，高压缸容积方程的输出作为第一高压加热器的输入；中压调节阀的传递函数的输出、中压主汽阀的通过系数和再热容积方程的输出同时相乘后作为中压缸容积方程的输入，所述中压缸容积方程的输入同时以负反馈的形式与第一高压加热器的输出作差，所述差作为再热容积方程的输入，中压缸容积方程的输出利用第二高压加热器加热后，再利用除氧器进行加热，除氧器的输出作为低压缸容积方程的输入；高压缸容积方程的输出、第一高压加热器的输出、中压缸容积方程的输出、第二高压加热器的输出和低压缸容积方程的输出分别乘以各自的功率份额系数c1、c2、c3、c4和c5后进行相加，相加后得到的信号为火电机组模型输出的有功功率c1+c2+c3+c4+c5＝1。5.如权利要求4所述的适用于多机电力系统调频分析的融合建模方法，其特征在于，所述高压调节阀和中压调节阀还设有限幅环节，限定输出量的范围。6.如权利要求1所述的适用于多机电力系统调频分析的融合建模方法，其特征在于，所述空冷机组模型的建模方法为：上一次调频的系统频率的偏差量Δω除以调差系数δ2后为空冷给定负荷信号减去所述后同时作为高压调节阀的传递函数和中压调节阀的传递函数的输入，高压调节阀的传递函数的输出与高压主汽阀的通过系数相乘后作为高压缸容积方程的输入，高压缸容积方程的输出作为第一高压加热器的输入；中压调节阀的传递函数的输出、中压主汽阀的...

【专利技术属性】
技术研发人员：邸鹏宇，万杰，董超，邱丹骅，崔艳林，钟金，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司，广东电网有限责任公司电力调度控制中心，
类型：发明
国别省市：广东,44