一种风电机组参与一次调频参数辨识方法技术

本发明专利技术属于风电机组调频技术领域，尤其涉及一种风电机组参与一次调频参数辨识方法。其通过飞蛾火焰算法，对待调整参数进行辨识，进而完成参数修改与替换，使得考虑风电机组参与一次调整下的频率仿真计算更为准确。包括：步骤1、采集电力系统低频事件下的电网频率实测轨迹，得到频率实测曲线；步骤2、搭建风电机组参与系统一次调频模型进行电网低频事件仿真；步骤3、构建评价实测曲线与仿真曲线相近度的误差评价模型；步骤4、确定待调节虚拟惯量控制环节参数；步骤5、调整风电机组虚拟惯量控制环节参数，误差评价函数值达到最小数值；步骤6、整风电机组虚拟惯量控制环节参数，用于频率控制策略与频率动态防御策略制定。制策略与频率动态防御策略制定。制策略与频率动态防御策略制定。

【技术实现步骤摘要】
一种风电机组参与一次调频参数辨识方法


[0001]本专利技术属于风电机组调频
，尤其涉及一种风电机组参与一次调频参数辨识方法；特别涉及一种基于飞蛾火焰算法的风电机组参与一次调频参数辨识方法。

技术介绍

[0002]电力系统频率是衡量电能质量的重要指标之一，频率稳定是电网安全稳定运行的必要条件。随着风电机组等新能源大规模并网，电力系统的频率稳定性受到了很大影响，若风电机组不参与系统一次调频，则同容量含风电机组的电力系统与同容量不含风电机组的电力系统相比，含风电机组的电力系统惯性明显低于后者，导致系统某处发生故障时安全稳定性将大幅度降低，电网频率会受到严重影响，因此令风电机组具备惯性，使其协助火电机组共同参与电网一次调频尤为重要。
[0003]为了更好的研究频率调整策略以及电网频率动态防御策略，需提前对电网频率进行分析与计算，一般采用数值仿真来进行模拟。通过电力系统仿真软件来建立起区域电网模型，编辑电气元件参数，设置故障与扰动来进行仿真计算，从而得到电网频率的动态特性曲线，以此为基础，进一步研究低频减载策略、高频切机策略以及分析系统功率频率特性等工作。因此，保证电力系统频率仿真曲线与实测曲线保持较高相近度、使得仿真计算更为准确，是研究分析考虑风电机组参与电网频率调整下的电网动态防御策略的必要条件。
[0004]目前该研究领域内，一些电力行业工作者们对发电机组的惯性时间常数以及调速器等参数进行了辨识，往往忽略了虚拟惯量控制环节的参数辨识，使得频率仿真曲线距离频率实测曲线依旧存在一些偏差，使得校正参数后的风电机组调频能力与预期依旧存在差距。

技术实现思路

[0005]本专利技术就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种风电机组参与一次调频参数辨识方法，其在电网模型与运行方式准确的情况下，考虑风电机组参与电网一次调整能力，通过仿真计算与参数辨识来调整风电虚拟惯量控制环节参数，使得风电参与电网调频下的频率仿真曲线更加贴合频率实测曲线；建立误差模型来评价仿真曲线与实测曲线相近度；通过飞蛾火焰算法，对待调整参数进行辨识，进而完成参数修改与替换，使得考虑风电机组参与一次调整下的频率仿真计算更为准确。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案，包括：
[0007]步骤1、采集电力系统低频事件下的电网频率实测轨迹，得到频率实测曲线；
[0008]步骤2、在电网仿真软件中搭建风电机组参与系统一次调频模型并输入相关参数进行电网低频事件仿真，记录风电机组参与电网频率调整下的频率仿真曲线；
[0009]步骤3、根据步骤1和步骤2构建评价实测曲线与仿真曲线相近度的误差评价模型；
[0010]步骤4、确定待调节虚拟惯量控制环节参数；
[0011]步骤5、基于飞蛾火焰算法调整风电机组虚拟惯量控制环节参数，使得频率实测曲
线与仿真曲线相近度最大，误差评价函数值达到最小数值；
[0012]步骤6、输出结果，得到最优参数组，调整风电机组虚拟惯量控制环节参数，用于频率控制策略与频率动态防御策略制定。
[0013]进一步地，步骤3中，误差评价模型包括：
[0014]步骤3.1、定义评价指标，用于评价频率实测曲线与频率仿真曲线相似度，评价指标包括电网初始频率降低值差值、频率降低过程斜率差值、频率回升过程斜率差值、频率回升值差值、频率峰谷差值以及频率数据曲线平均差值；
[0015]步骤3.2、建立误差评价函数；
[0016]步骤3.3、进行多组不同故障状态下的电网低频事件试验，获得各组实测曲线与仿真曲线，计算各组误差评价函数值，并取最大值为该组参数条件下的误差值。
[0017]进一步地，所述步骤5包括：
[0018]步骤5.1、基于步骤4待辨识参数组给定算法参数；
[0019]步骤5.2、随机初始化飞蛾的种群，得到初始解；
[0020]步骤5.3、使用对数螺旋函数更新飞蛾位置；
[0021]步骤5.4、更新火焰数量，得到候选解；
[0022]步骤5.5、将步骤5.4得到的候选解进行频率仿真计算得到频率仿真轨迹曲线；
[0023]步骤5.6、进行误差评价计算，舍去误差计算结果较大的候选解，保留误差值最小的候选解；
[0024]步骤5.7、更新火焰位置；
[0025]步骤5.8、更新初始解；
[0026]步骤5.9、终止准则：若达到最大允许迭代次数或经连续多次迭代计算后评价函数值没有改进，则停止计算，输出结果，得到最优参数组；
[0027]步骤5.10、若未满足终止准则，则重复第三步继续计算。
[0028]进一步地，获取频率仿真曲线包括：
[0029]a.在电力系统仿真软件中搭建区域电网模型，适用于风电机组参与电网调频；
[0030]b.在仿真软件中，根据区域电网实际情况搭建电气元件模型，并设置参数；
[0031]c.设置电力系统运行方式；
[0032]d.设置低频事件故障；
[0033]e.运行仿真软件，进行电力系统故障分析计算，得到风电机组参与电网调频下的频率仿真轨迹。
[0034]更进一步地，步骤3.1中，评价指标定义如下：
[0035]电网初始频率降低值差值：为电网发生低频事件后频率从初始下降到最低点处，频率实测曲线与频率仿真曲线的频率数值差绝对值；
[0036]频率降低过程斜率差值：为电网发生低频事件后频率降低过程中实测曲线与仿真曲线斜率差值的绝对值；
[0037]频率回升过程斜率差值：为电网发生低频事件后频率曲线达到波谷后频率回升过程中实测曲线与仿真曲线斜率差值的绝对值；
[0038]频率回升值差值：为电网频率曲线达到波谷后频率回升至稳定状态处，频率实测曲线与频率仿真曲线的频率数值差绝对值；
[0039]频率峰谷差值：为电网发生低频事件后实测曲线与仿真曲线在频率轴上的最大差值的绝对值；
[0040]频率数据曲线平均差值：为频率曲线所有时间点处实测曲线与仿真曲线差值的均方差。
[0041]进一步地，误差评价函数为：
[0042][0043]式(1)中：L代表误差评价函数；x
i
代表各评价指标；k
i
代表各评价指标对应的各自权重值；6代表上述所定义的评价指标个数；
[0044]步骤3.3中，所述“进行多组不同故障状态下的电网低频事件试验，获得各组实测曲线与仿真曲线，计算各组误差评价函数值，并取最大值为该组参数条件下的误差值；”中
[0045]误差值取值准则定义为：
[0046]f＝max(L1,L2,L3,
…
,L
n
)
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0047]式(2)中：f代表误差值；n代表该参数组下的试验组数。
[0048]进一步地，步骤5中，误差评价函数值达到最小数值包括：
[0049]a.随机初始化飞蛾的种群，得到初始解；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风电机组参与一次调频参数辨识方法，其特征在于：包括：步骤1、采集电力系统低频事件下的电网频率实测轨迹，得到频率实测曲线；步骤2、在电网仿真软件中搭建风电机组参与系统一次调频模型并输入相关参数进行电网低频事件仿真，记录风电机组参与电网频率调整下的频率仿真曲线；步骤3、根据步骤1和步骤2构建评价实测曲线与仿真曲线相近度的误差评价模型；步骤4、确定待调节虚拟惯量控制环节参数；步骤5、基于飞蛾火焰算法调整风电机组虚拟惯量控制环节参数，使得频率实测曲线与仿真曲线相近度最大，误差评价函数值达到最小数值；步骤6、输出结果，得到最优参数组，调整风电机组虚拟惯量控制环节参数，用于频率控制策略与频率动态防御策略制定。2.根据权利要求1所述的一种风电机组参与一次调频参数辨识方法，其特征在于：步骤3中，误差评价模型包括：步骤3.1、定义评价指标，用于评价频率实测曲线与频率仿真曲线相似度，评价指标包括电网初始频率降低值差值、频率降低过程斜率差值、频率回升过程斜率差值、频率回升值差值、频率峰谷差值以及频率数据曲线平均差值；步骤3.2、建立误差评价函数；步骤3.3、进行多组不同故障状态下的电网低频事件试验，获得各组实测曲线与仿真曲线，计算各组误差评价函数值，并取最大值为该组参数条件下的误差值。3.根据权利要求1所述的一种风电机组参与一次调频参数辨识方法，其特征在于：所述步骤5包括：步骤5.1、基于步骤4待辨识参数组给定算法参数；步骤5.2、随机初始化飞蛾的种群，得到初始解；步骤5.3、使用对数螺旋函数更新飞蛾位置；步骤5.4、更新火焰数量，得到候选解；步骤5.5、将步骤5.4得到的候选解进行频率仿真计算得到频率仿真轨迹曲线；步骤5.6、进行误差评价计算，舍去误差计算结果较大的候选解，保留误差值最小的候选解；步骤5.7、更新火焰位置；步骤5.8、更新初始解；步骤5.9、终止准则：若达到最大允许迭代次数或经连续多次迭代计算后评价函数值没有改进，则停止计算，输出结果，得到最优参数组；步骤5.10、若未满足终止准则，则重复第三步继续计算。4.根据权利要求1所述的一种风电机组参与一次调频参数辨识方法，其特征在于：获取频率仿真曲线包括：a.在电力系统仿真软件中搭建区域电网模型，适用于风电机组参与电网调频；b.在仿真软件中，根据区域电网实际情况搭建电气元件模型，并设置参数；c.设置电力系统运行方式；d.设置低频事件故障；e.运行仿真软件，进行电力系统故...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙俊杰，李家珏，李胜辉，张强，王超，李欣蔚，袁鹏，张晓珩，贾祺，刘宛菘，曾辉，叶鹏，李天岳，
申请(专利权)人：沈阳工程学院国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：