一种一次调频快速指标运算方法和系统与流程

1.本发明属于新能源并网检测技术领域，具体涉及一种一次调频快速指标运算方法和系统。


背景技术：

2.随着大容量、高占比新能源集中接入电网后，电源结构发生了较大变化，传统的电网频率响应资源所占比例逐年下降，调频压力和电网的安全运行风险不断增加，迫切需要新能源参与电网快速响应以提高大电网频率风险防控水平。
3.频率作为电网对电力用户的供电质量指标的重要参数，为了满足电网的安全稳定运行及提升电网的频率供电质量，目前电网均要求并网新能源场站具备一定的一次调频能力，并要求通过现场试验方式对该功能进行验收。相关标准及规程均明确了并网新能源场站及各类机组的一次调频功能的验证方法，要求现场采用频率阶跃及电网频率实测等方式对并网新能源场站的一次调频功能进行试验和验证。然而新能源场站的一次调频测试属于新兴业务，目前待投运场站数量众多，一次调频测试任务繁重。
4.因此，快速判断测试结果并计算一次调频积分电量的方法对加速新能源场站调频功能投入和准确评价一次调频性能具有重要意义。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本发明提出一种一次调频快速指标运算方法和系统，实现现场一次调频测试数据的试验指标及积分电量的快速计算。
6.本发明的技术方案具体如下：
7.一种一次调频快速指标运算方法，包括以下步骤：
8.步骤(1)依据现场实际投运的新能源场站的情况设置运算模块的计算参数；
9.步骤(2)导入需要计算的数据；
10.步骤(3)判断系统频率是否超出一次调频动作死区，当系统频率超出一次调频动作死区时，选取超出动作死区时刻记为t0，并记录t0时刻全场的实际出力p0；
11.步骤(4)判断t0时刻之后1s内频率f的标准差σ1是否小于等于0.0005，并且有功功率p的标准差σ2是否小于等于0.05，当满足条件时记录此时的频率f1和有功p
实际
；
12.步骤(5)计算理论功率调节量δp
理论
、理论调频功率p
理论
、调频启动功率p
启动
、调频响应功率p
响应
、调频调节功率p
调节
；
13.步骤(6)当场站实际发电有功功率分别到达调频启动功率p
启动
、调频响应功率p
响应
、调频调节功率p
调节
时，依次记录时间为t1、t2、t3；
14.步骤(7)计算启动时间t
启动
、响应时间t
响应
、调节时间t
调节
、功率调节误差δ，并输出结果；
15.步骤(8)判断系统频率是否恢复到一次调频动作死区内，当系统频率恢复到一次调频动作死区内时，选取返回动作死区时刻记为te；计算本次调频动作的积分电量qi，并输
出结果。
16.进一步地，步骤(1)中，需要设置的计算参数包括新能源场站的额定装机容量pn、高频扰动动作死区f
d1
、低频扰动动作死区f
d2
。
17.进一步地，步骤(3)中：
18.判断系统频率是否满足f》f
d1
或f《f
d2
；当满足条件时，即认为系统频率f已超出一次调频动作死区，选取当前时刻记为t0，并记录t0时刻全场的实际出力p0，进入步骤(4)，否则，输出“一次调频未动作”。
19.进一步地，步骤(4)中，判断t0时刻之后1s内频率f的标准差σ1是否小于等于0.0005，并且有功功率p的标准差σ2是否小于等于0.05；当满足σ1≤0.0005、且σ2≤0.05时记录此时的频率f1和有功p
实际
，进入步骤(5)，否则，进入步骤(8)。
20.进一步地，步骤(4)中，标准差σ1和σ2的计算公式如下：
[0021][0022][0023]
其中，n指1s内频率数据的个数，n≥10；m指1s内有功功率数据的个数，m≥10；进入步骤(5)。
[0024]
进一步地，步骤(5)中，理论功率调节量δp
理论
、理论调频功率p
理论
、调频启动功率p
启动
、调频响应功率p
响应
、调频调节功率p
调节
的计算公式如下：
[0025][0026]
p
理论
＝p0 δp
理论
ꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0027]
p
启动
＝p0 10％
·
δp
理论
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0028]
p
响应
＝p0 90％
·
δp
理论
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0029]
p
调节
＝p0 δp
理论
±
2％
·
pnꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)
[0030]
式中：
[0031]
kf—有功调频系数；
[0032]
δf—电力系统频率偏差，单位为hz；
[0033]fn
—电力系统额定频率，单位为hz。
[0034]
进一步地，步骤(7)中，启动时间t
启动
、响应时间t
响应
、调节时间t
调节
、功率调节误差δ的计算方式如下：
[0035]
t
启动
＝t
1-t0ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)
[0036]
t
响应
＝t
2-t0ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)
[0037]
t
调节
＝t
3-t0ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)
[0038][0039]
进一步地，步骤(8)中，判断系统频率是否满足f≤f
d1
或f≥f
d2
；当满足条件时，即认为系统频率f已恢复到一次调频动作死区内，选取当前时刻记为te，计算本次调频动作的
积分电量qi，积分电量qi的计算公式如下：
[0040][0041]
式中：
[0042]
qi—新能源场站一次调频积分电量；符号规定：高频减出力或低频增出力电量为正，高频增出力或低频减出力电量为负；
[0043]
p
t
—t时刻新能源场站实际发电有功功率。
[0044]
本发明还涉及的一种计算机系统，包括存储器、处理器以及在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。
[0045]
本发明还涉及的一种电子设备，包括存储器、处理器以及在存储器上，并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。
[0046]
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
[0047]
本发明方法适用于装设有快速频率调节控制系统的新能源场站。本发明提出的一种一次调频快速指标运算模块的设计方法适用于新能源机组一次调频功能试验结果和积分电量的快速计算，可有效应用于现场一次调频频率阶跃测试结果和测试过程中一次调频积分电量的计算，计算结果准确率高，不仅加快了现场测试指标计算的时间，提高了现场测试效率，也对加速新能源场站调频功能投入和准确评价一次调频性能具有重要意义。
附图说明
[0048]
图1为本发明实施例的系统框图；
[0049]
图2为本发明实施例的一次调频快速指标运算方法流程框图；
[0050]
图3为本发明实施例的一次调频快速指标运算方法的控制策略流程图。
具体实施方式
[0051]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0052]
下面将结合附图，对本发明实施例进行说明。
[0053]
实施例1
[0054]
如图1所示，本实施例的一次调频快速指标运算系统，包括采集器、处理器、显示器、存储器和输入端。采集器采集需要设置的数据，也可以是通过输入端输入需要设置的数据。显示器显示处理过程和最终结果，也可以供操作者进行界面控制。存储器存储相应的采集的数据和处理的结果。
[0055]
需要说明的是，应理解以上装置的各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些模块可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现；也可以全部以硬件的形式实现；还可以部分模块通过处理元件调用软件的形式实现，部分模块通过硬件的形式实现。
[0056]
这里所述的处理元件可以是一种集成电路，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个模块可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。
[0057]
上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器、网络处理器等；还可以是数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
[0058]
可选的，本技术实施例还提供一种存储介质，所述存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如上述所示实施例的方法。
[0059]
可选的，本技术实施例还提供一种运行指令的芯片，所述芯片用于执行上述所示实施例的方法。
[0060]
如图2、3所示，本实施例的一次调频快速指标运算方法，包括以下步骤：
[0061]
步骤(1)依据现场实际投运的新能源场站的情况设置运算模块的计算参数。
[0062]
需要设置的计算参数包括新能源场站的额定装机容量pn、高频扰动动作死区f
d1
、低频扰动动作死区f
d2
；高频扰动动作死区f
d1
一般设置为50.05，低频扰动动作死区f
d2
一般设置为49.95。
[0063]
步骤(2)导入需要计算的数据。
[0064]
步骤(3)判断系统频率是否超出一次调频动作死区，当系统频率超出一次调频动作死区时，选取超出动作死区时刻记为t0，并记录t0时刻全场的实际出力p0；当系统频率未超出一次调频动作死区时，输出“一次调频未动作”。
[0065]
判断系统频率是否满足f》f
d1
或f《f
d2
；
[0066]
当满足条件时，即认为系统频率f已超出一次调频动作死区，选取当前时刻记为t0，并记录t0时刻全场的实际出力p0，进入步骤(4)，否则，输出“一次调频未动作”。
[0067]
步骤(4)判断t0时刻之后1s内频率f的标准差σ1是否小于等于0.0005，并且有功功率p的标准差σ2是否小于等于0.05，当满足条件时记录此时的频率f1和有功p
实际
。
[0068]
判断t0时刻之后1s内频率f的标准差σ1是否小于等于0.0005，并且有功功率p的标准差σ2是否小于等于0.05；当满足σ1≤0.0005、且σ2≤0.05时记录此时的频率f1和有功p
实际
，进入步骤(5)，否则，进入步骤(8)。
[0069]
标准差σ1和σ2的计算方式如下：
[0070][0071][0072]
其中，n指1s内频率数据的个数，n≥10；m指1s内有功功率数据的个数，m≥10；进入步骤(5)。
[0073]
步骤(5)计算理论功率调节量δp
理论
、理论调频功率p
理论
、调频启动功率p
启动
、调频响应功率p
响应
、调频调节功率p
调节
。
[0074]
理论功率调节量δp
理论
、理论调频功率p
理论
、调频启动功率p
启动
、调频响应功率p
响应
、调频调节功率p
调节
的计算方式如下：
[0075][0076]
p
理论
＝p0 δp
理论
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0077]
p
启动
＝p0 10％
·
δp
理论
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0078]
p
响应
＝p0 90％
·
δp
理论
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0079]
p
调节
＝p0 δp
理论
±
2％
·
pnꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)
[0080]
式中：
[0081]
kf—有功调频系数；
[0082]
δf—电力系统频率偏差，单位为hz；
[0083]fn
—电力系统额定频率，单位为hz。
[0084]
进入步骤(6)。
[0085]
步骤(6)当场站实际发电有功功率分别到达调频启动功率p
启动
、调频响应功率p
响应
、调频调节功率p
调节
时，依次记录时间为t1、t2、t3。
[0086]
步骤(7)计算启动时间t
启动
、响应时间t
响应
、调节时间t
调节
、功率调节误差δ，并输出结果。
[0087]
启动时间t
启动
、响应时间t
响应
、调节时间t
调节
、功率调节误差δ的计算方式如下：
[0088]
t
启动
＝t
1-t0ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)
[0089]
t
响应
＝t
2-t0ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)
[0090]
t
调节
＝t
3-t0ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)
[0091][0092]
进入步骤(8)。
[0093]
步骤(8)判断系统频率是否恢复到一次调频动作死区内，当系统频率恢复到一次调频动作死区内时，选取返回动作死区时刻记为te。
[0094]
判断系统频率是否满足f≤f
d1
或f≥f
d2
；
[0095]
当满足条件时，即认为系统频率f已恢复到一次调频动作死区内，选取当前时刻记为te，进入步骤(9)。
[0096]
步骤(9)依据公式计算本次调频动作的积分电量qi，并输出结果。
[0097]
积分电量qi的计算公式如下：
[0098][0099]
式中：
[0100]
qi—新能源场站一次调频积分电量；符号规定：高频减出力或低频增出力电量为正，高频增出力或低频减出力电量为负；
[0101]
p
t
—t时刻新能源场站实际发电有功功率。
[0102]
作为本实施例的具体实例，针对某并网新能源场站，实施一次调频快速指标运算方法，包括以下步骤：
[0103]
第一步、设置风电场装机容量90mw，高频扰动死区f
d1
为50.05，低频扰动死区f
d2
为
49.95。
[0104]
第二步、选择测试数据data01.xlsx。
[0105]
第三步、判断出系统频率f＝50.051》f
d1
，选取当前时刻t0＝11.243s、并记录t0时刻全场的实际出力p0＝31.052mw。
[0106]
第四步、判断出t0时刻之后1s内σ1＝0.0033《0.0005、σ2＝0.043《0.05，记录此时的频率f1＝50.300hz和有功p
实际
＝22.465mw。
[0107]
第五步、计算理论功率调节量δp
理论
、理论调频功率p
理论
、调频启动功率p
启动
、调频响应功率p
响应
、调频调节功率p
调节
。
[0108][0109]
p
理论
＝p0 δp
理论
＝31.052-9＝22.052mwp
启动
＝p0 10％
·
δp
理论
＝31.052-10％
×
9＝30.152mw
[0110]
p
响应
＝p0 90％
·
δp
理论
＝31.052-90％
×
9＝2.952mw
[0111]
p
调节max
＝p0 δp
理论
2％
·
pn＝31.052-9 2％
×
90＝23.852mw
[0112]
p
调节min
＝p0 δp
理论-2％
·
pn＝31.052-9-2％
×
90＝20.252mw
[0113]
第六步、当场站实际发电有功功率p分别到达调频启动功率p
启动
、调频响应功率p
响应
、调频调节功率p
调节
时，依次记录时间为t1＝12.396、t2＝17.161、t3＝14.806。
[0114]
第七步、计算启动时间t
启动
、响应时间t
响应
、调节时间t
调节
、功率调节误差δ，并输出计算结果：
[0115]
t
启动
＝t
1-t0＝12.396-11.243＝1.153s
[0116]
t
响应
＝t
2-t0＝17.161-11.243＝5918s
[0117]
t
调节
＝t
3-t0＝14.806-11.243＝3.563s
[0118][0119]
第八步、判断出系统频率f＝50.049《f
d1
，选取当前时刻te＝41.284s。
[0120]
第九步、依据公式计算本次调频动作的积分电量qi，并输出计算结果：
[0121][0122]
计算结束。
[0123]
实施例2
[0124]
本实施例的系统和方法与实施例1相同。作为本实施例的具体实例，针对某并网新能源场站的另一种情形，实施一次调频快速指标运算方法，包括以下步骤：
[0125]
第一步、设置风电场装机容量90mw，高频扰动死区f
d1
为50.05，低频扰动死区f
d2
为49.95；
[0126]
第二步、选择测试数据data02.xlsx；
[0127]
第三步、判断出系统频率f＝50.049《f
d1
，即系统频率未超出一次调频动作死区，输出“一次调频未动作”。
[0128]
计算结束。
[0129]
以上内容仅为说明本发明的技术思想,不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想,在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。