一种电力系统频率振荡模式辨别方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电力系统频率振荡模式辨别方法，发生频率振荡时，分别计算PFR环节和AGC环节的模式辨别指标，若PFR环节的模式辨别指标大于AGC环节的模式辨别指标，则判断为PFR模式，否则为AGC模式；本发明专利技术通过建立包含PFR和AGC在内的DTA模型，进行信号重构，建立控制信号到振荡环节的传递函数，进而计算PFR及AGC环节所提供阻尼转矩，通过比较阻尼转矩大小辨别振荡模式，能够在振荡发生时快速、准确地进行模式识别，有助于对电力系统发生的频率振荡采取及时有效的抑制措施。采取及时有效的抑制措施。采取及时有效的抑制措施。

【技术实现步骤摘要】
一种电力系统频率振荡模式辨别方法


[0001]本专利技术涉及新型电力系统频率稳定分析领域，尤其是一种电力系统频率振荡模式辨别方法。

技术介绍

[0002]随着我国推进以新能源为主体的新型电力系统的建设，新能源占比的增加导致了系统惯量减少，频率稳定性问题不容忽视。近年来，在实际电网中观察到了一些频率振荡现象，其振荡范围通常在0.01
‑
0.1Hz的范围内。导致频率振荡的主要为AGC环节和PFR(一次调频，primary frequency regulation)环节，由系统AGC(自动发电控制，automatic generation control)环节导致的频率振荡称为AGC模式，和机组调速器、原动机强相关的振荡模式称为PFR模式。目前对两种模式的研究主要为确定模式下的阻尼转矩系数分析，阻尼转矩系数是通过分解原动系统的机械功率，研究系统频率调节过程中的阻尼特性；但是，在两种模式下阻尼转矩系数的正负会出现相同的情况，没有明确划分两个模式的界限，并且系数计算过程复杂，常用于分析单机单负荷系统，在复杂的多区系统中分析难度较高，无法建立通用的辨别公式。因此目前难以在频率振荡发生时快速准确地辨别出系统的频率振荡模式，从而对频率振荡进行快速控制。

技术实现思路

[0003]专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种能够在电力系统发生频率振荡时快速、准确进行频率振荡的模式辨别的方法。
[0004]技术方案：本专利技术所述的电力系统频率振荡模式辨别方法，包括如下步骤：发生频率振荡时，分别计算PFR环节和AGC环节的模式辨别指标，若PFR环节的模式辨别指标大于AGC环节的模式辨别指标，则判断为PFR模式，否则为AGC模式；
[0005]所述模式辨别指标的计算方法为：建立包含PFR控制信号和AGC控制信号的阻尼转矩分析模型，根据线性控制理论进行信号重构，分别计算复频率下PFR环节和AGC环节向每一台发电机提供的阻尼转矩，所述模式辨别指标表示所述阻尼转矩大小。
[0006]进一步地，所述模式辨别指标D
dampj
＝|Re[F
j
(λ
i
)G
j
(λ
i
)γ
j
(λ
i
)]|，其中j为PFR或AGC，分别代表PFR环节或AGC环节，λ
i
为第i个振荡模态，F
j
(λ
i
)为PFR控制信号或AGC控制信号到发电机的传递函数；G
j
(λ
i
)为PFR环节或AGC环节的传递函数；γ
j
(λ
i
)为PFR控制信号或AGC控制信号的重构系数。
[0007]进一步地，所述建立包含PFR控制信号和AGC控制信号的阻尼转矩分析模型包括：根据频率振荡分析系统的动态特性建立状态空间方程模型，分别计算PFR环节和AGC环节的传递函数；其中所述PFR环节采取原动机和调速器的结构做为前向通道，反馈通道加入PFR环节的调差系数；所述AGC环节包含PI环节和延时环节。
[0008]进一步地，所述状态空间方程模型为：
[0009][0010]其中，x(t)＝[Δf ΔP
m ΔP
PFR ΔP
AGC ΔP
tie
]T
，为x(t)的微分；Δf为频率偏差；ΔP
m
为机械功率偏差；ΔP
PFR
为PFR控制信号；ΔP
AGC
为AGC控制信号；ΔP
tie
为联络线功率偏差；y(t)＝[ACE ∫ACE]T
，ACE为区域控制偏差；u(t)＝ΔP
c
，ΔP
c
为负荷干扰信号；A为状态矩阵，B为输入矩阵，C为输出矩阵，A、B和C数值根据电力系统模型设定。
[0011]进一步地，所述根据线性控制理论进行信号重构，分别计算复频率下PFR环节和AGC环节向每一台发电机提供的阻尼转矩，包括：
[0012]计算PFR控制信号到发电机的传递函数，根据线性控制理论对PFR控制的反馈信号进行信号重构得到PFR信号重构系数，根据PFR环节的传递函数、PFR信号重构系数以及PFR控制信号到发电机的传递函数计算PFR环节向发电机提供的阻尼转矩；
[0013]计算AGC控制信号到发电机的传递函数，根据线性控制理论对AGC控制的反馈信号进行信号重构得到AGC信号重构系数，根据AGC环节的传递函数、AGC信号重构系数以及AGC控制信号到发电机的传递函数计算AGC环节向发电机提供的阻尼转矩。
[0014]进一步地，PFR环节的传递函数G
PFR
(s)为：
[0015][0016]其中，T
g
为调速器响应时间常数；R为调差系数；G
gov
(s)为调速器传递函数；
[0017]AGC环节的传递函数G
AGC
(s)为：
[0018][0019]其中，τ为延时参数；K
P
为控制器比例系数；K
I
为控制器积分系数。
[0020]进一步地，所述PFR控制信号到发电机的传递函数其中ΔP
m
为机械功率偏差，ΔP
PFR
为PFR控制信号，G
P
(s)为原动系统的传递函数；
[0021]PFR环节的反馈信号G
PFR
(s)为PFR环节的传递函数；
[0022]根据线性控制理论对PFR环节的反馈信号进行信号重构，得到：
[0023][0024]Δy1＝γ
PFR
(s)
·
Δf
[0025]其中γ
PFR
(s)为PFR信号重构系数；C
11
、C
21
、C
31
和d1为PFR输出变量重构后的系数，PFR环节向每一台发电机提供的阻尼转矩为：
[0026]ΔT
PFR
＝D
dampPFR
Δf＝Re[F
PFR
(λ
i
)G
PFR
(λ
i
)γ
PFR
(λ
i
)]Δf
[0027]其中Δf为频率偏差。
[0028]进一步地，AGC控制信号到发电机的传递函数为：
[0029][0030]其中ΔP
m
为机械功率偏差，ΔP
AGC
为AGC控制信号，G
gov
(s)为调速器传递函数，G
P
(s)为原动系统的传递函数；
[0031]AGC环节的反馈信号根据线性控制理论对AGC环节的反馈信号进行信号重构，可以得到：
[0032][0033]Δy2＝γ
AGC
(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电力系统频率振荡模式辨别方法，其特征在于，包括如下步骤：发生频率振荡时，分别计算PFR环节和AGC环节的模式辨别指标，若PFR环节的模式辨别指标大于AGC环节的模式辨别指标，则判断为PFR模式，否则为AGC模式；所述模式辨别指标的计算方法为：建立包含PFR控制信号和AGC控制信号的阻尼转矩分析模型，根据线性控制理论进行信号重构，分别计算复频率下PFR环节和AGC环节向每一台发电机提供的阻尼转矩，所述模式辨别指标表示所述阻尼转矩大小。2.根据权利要求1所述的电力系统频率振荡模式辨别方法，其特征在于，所述模式辨别指标D
dampj
＝|Re[F
j
(λ
i
)G
j
(λ
i
)γ
j
(λ
i
)]|，其中j为PFR或AGC，分别代表PFR环节或AGC环节，λ
i
为第i个振荡模态，F
j
(λ
i
)为PFR控制信号或AGC控制信号到发电机的传递函数；G
j
(λ
i
)为PFR环节或AGC环节的传递函数；γ
j
(λ
i
)为PFR控制信号或AGC控制信号的重构系数。3.根据权利要求1所述的电力系统频率振荡模式辨别方法，其特征在于，所述建立包含PFR控制信号和AGC控制信号的阻尼转矩分析模型包括：根据频率振荡分析系统的动态特性建立状态空间方程模型，分别计算PFR环节和AGC环节的传递函数；其中所述PFR环节采取原动机和调速器的结构做为前向通道，反馈通道加入PFR环节的调差系数；所述AGC环节包含PI环节和延时环节。4.根据权利要求3所述的电力系统频率振荡模式辨别方法，其特征在于，所述状态空间方程模型为：其中，x(t)＝[Δf ΔP
m ΔP
PFR ΔP
AGC ΔP
tie
]
T
，为x(t)的微分；Δf为频率偏差；ΔP
m
为机械功率偏差；ΔP
PFR
为PFR控制信号；ΔP
AGC
为AGC控制信号；ΔP
tie
为联络线功率偏差；y(t)＝[ACE ∫ACE]
T
，ACE为区域控制偏差；u(t)＝ΔP
c
，ΔP
c
为负荷干扰信号；A为状态矩阵，B为输入矩阵，C为输出矩阵，A、B和C数值根据电力系统模型设定。5.根据权利要求1所述的电力系统频率振荡模式辨别方法，其特征在于，所述根据线性控制理论进行信号重构，分别计算复频率下PFR环节和AGC环节向每一台发电机提供的阻尼转矩，包括：计算PFR控制信号到发电机的传递函数，根据线性控制理论对PFR控制的反馈信号进行信号重构得到PFR信号重构系数，根据PFR环节的传递函数、PFR信号重构系数以及PFR控制信号到发电机的传递函数计算PFR环节向发电机提供的阻尼转矩；计算AGC控制信号到发电机的传递函数，根据线性控制理论对AGC控制的反馈信号进行信号重构得到AGC信号重构系数，根据AGC环节的传递函数、AGC信号重构系数以及AGC控制信号到发电机的传递函数计算AGC环节向发电机提供的阻尼转矩。6.根据根据权利要求1或5所述的电力系统频率振荡模式辨别方法，其特征在于，PFR环节的传递函...

【专利技术属性】
技术研发人员：王毅，陈中，闪鑫，周涛，陆娟娟，张元觉，王晨，杨科，许翔泰，唐坚，田瑞平，刘嘉华，陈冰松，
申请(专利权)人：国电南瑞科技股份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：