[發(fā)明專利]基于頻率偏移概率分布的電網(wǎng)負荷調(diào)節(jié)備用容量評估方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201710540775.1
• 申請日: 2017-07-05
• 公開（公告）號: CN107134811A
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭秀波;覃蕓;林勇;別朝紅
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電網(wǎng)規(guī)劃研究中心;廣東電網(wǎng)發(fā)展研究院有限責(zé)任公司;西安交通大學(xué)
• 主分類號: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46;H02J3/24;G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司44102
• 代理人: 林麗明

1.一種基于頻率偏移概率分布的大電網(wǎng)負荷調(diào)節(jié)備用容量評估方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1：機組出力與負荷的有功功率偏差引起系統(tǒng)頻率偏移額定值，基于頻率偏移概率分布的構(gòu)建調(diào)節(jié)備用容量評估方法；

步驟S2：負荷波動產(chǎn)生系統(tǒng)頻率偏移值Δf，根據(jù)電力系統(tǒng)綜合頻率特性，可以求得系統(tǒng)有功功率偏差值為：

ΔP＝β×Δf (1)，即為調(diào)節(jié)備用容量，

其中：β為電力系統(tǒng)頻率響應(yīng)特性系數(shù)，單位為MW/0.1Hz。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于頻率偏移的調(diào)節(jié)備用容量評估方法，其特征在于：所述步驟S1中，對電力系統(tǒng)一次調(diào)整，導(dǎo)致系統(tǒng)頻率偏移，具體系統(tǒng)變化過程如下：

當(dāng)某一時刻A系統(tǒng)負荷突然增大，導(dǎo)致發(fā)電機出力小于負荷，出現(xiàn)負的有功功率偏差ΔP，這時頻率迅速下降，電力系統(tǒng)一次調(diào)整迅速發(fā)揮作用，一定時間后的時刻X到了最大頻率偏移量，在事件發(fā)生后的某一時刻B，一次調(diào)整結(jié)束，隨后從時刻B開始進行頻率的二次調(diào)整，AGC控制機組增加出力，至事件發(fā)生時間后的時刻C，系統(tǒng)頻率開始緩慢向50Hz恢復(fù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于頻率偏移的調(diào)節(jié)備用容量評估方法，其特征在于：所述步驟S2中的系統(tǒng)頻率偏移值Δf算法如下：

電力系統(tǒng)在實際運行中，通過SCADA系統(tǒng)實時地對系統(tǒng)頻率干擾信號濾波后，每秒鐘進行一次采樣，為滿足奈奎斯特采樣定理，當(dāng)采樣頻率f_s.max大于等于信號中最高頻率f_max的2倍時，采用每分鐘一個頻率采樣點獲取一個頻率值，利用大量頻率偏移記錄數(shù)據(jù)，可以求得可以得到有功功率偏差ΔP的概率分布情況。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于頻率偏移的調(diào)節(jié)備用容量評估方法，其特征在于：頻率響應(yīng)特性系數(shù)β是時變且非線性的，所述步驟S2中的β算法如下：

方法1，將頻率特性響應(yīng)系數(shù)取為全年最大負荷的一定百分比：

在現(xiàn)有研究成果中，大部分電力系統(tǒng)都將頻率特性響應(yīng)特性系數(shù)取為該年度最大負荷的一定百分比，即峰荷百分比，大多數(shù)控制區(qū)的頻率特性響應(yīng)系數(shù)在年度最高預(yù)計負荷的1％～1.5％之間；

方法2，將頻率特性響應(yīng)系數(shù)取為實際負荷的一定百分比：

考慮頻率特性響應(yīng)系數(shù)β的時變特性，采用實際負荷乘以一定百分比得到；

方法3，三段式頻率特性響應(yīng)系數(shù)法：

考慮到電力系統(tǒng)中火電、水電機組通常設(shè)置不同的一次調(diào)頻死區(qū)，參考相關(guān)文獻，可以將β系數(shù)按照火電機組、水電機組調(diào)頻死區(qū)作為界限分三段進行設(shè)置，火電、水電機組一次調(diào)頻的死區(qū)分別為±f_火，±f_水，三段式頻率特性響應(yīng)系數(shù)β設(shè)定方法如下：

1)當(dāng)頻率偏差小于±f_火時，根據(jù)擾動時的系統(tǒng)負荷與負荷頻率特性系數(shù)，計算與負荷相關(guān)的自然頻率系數(shù)，得到第一段β值：

其中：β_L*為頻率變化1％引起的有功功率變化，根據(jù)系統(tǒng)負荷水平和組成成分等確定，一般取1％～3％；P_Le、f_e分別為額定負荷和系統(tǒng)額定頻率；

2)頻率偏差介于±f_火與±f_水之間時，根據(jù)火電和水電裝機比例，近似得到第二段β值：

β₂≈K_Gn_gh+K_L≈(β-K_L)n_gh+K_L (3)

其中：K_G、K_L分別為發(fā)電機和負荷的頻率特性系數(shù)；n_gh為火電裝機容量占總裝機容量的比例；

3)頻率偏差超過±f_水時，利用NERC推薦的“電網(wǎng)頻率響應(yīng)及自然頻率計算方法”，計算第三段β值：

其中：ΔP_A、Δf_A分別為系統(tǒng)擾動前的功率偏差值和頻率偏差值；ΔP_B、Δf_B分別為系統(tǒng)擾動后調(diào)速器緊隨動作使頻率趨于穩(wěn)定而AGC尚未動作前的功率偏差值和頻率偏差值。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于頻率偏移的調(diào)節(jié)備用容量評估方法，其特征在于，所述步驟S2中調(diào)節(jié)備用容量的計算方法如下：

方法1：基于全年最大負荷百分比β值下的調(diào)節(jié)備用容量求取方法，

以全年最大負荷乘以一定百分比得到頻率特性響應(yīng)系數(shù)β值，根據(jù)全年每分鐘頻率偏移數(shù)據(jù)，采用式ΔP＝β×Δf得到有功功率偏差ΔP概率分布，由R＝-ΔP得到調(diào)節(jié)備用容量概率分布，從而求得在一定累積概率下的調(diào)節(jié)備用容量；

方法2：基于全年實際負荷百分比β值下的調(diào)節(jié)備用容量求取方法，

以全年實際負荷乘以一定百分比得到頻率特性響應(yīng)系數(shù)β值，根據(jù)全年每分鐘頻率偏移數(shù)據(jù)，采用式ΔP＝β×Δf得到有功功率偏差ΔP概率分布，從而求得在一定累積概率下的調(diào)節(jié)備用容量；

方法3：基于全年最大負荷百分比β值下的三段式調(diào)節(jié)備用容量求取方法，

以全年最大負荷乘以一定百分比得到每段頻率特性響應(yīng)系數(shù)β₁、β₂、β₃，按照不同機組一次調(diào)頻死區(qū)為界限，采用不同的頻率特性響應(yīng)系數(shù)，利用式(5)計算有功功率偏差ΔP概率分布；

方法4：基于全年實際負荷百分比β值下的三段式調(diào)節(jié)備用容量求取方法，

以全年實際負荷乘以一定百分比得到每段頻率特性響應(yīng)系數(shù)β_1*、β_2*、β_3*，按照不同機組一次調(diào)頻死區(qū)為界限，采用不同的頻率特性響應(yīng)系數(shù)，利用式(5)計算有功功率偏差ΔP概率分布。

方法5：混合三段式調(diào)節(jié)備用容量求取方法，

以全年實際乘以一定百分比得到第一段頻率特性響應(yīng)系數(shù)β_1*，以全年最大負荷乘以一定百分比得到第二、三段頻率特性響應(yīng)系數(shù)β₂、β₃，按照不同機組一次調(diào)頻死區(qū)為界限，采用不同的頻率特性響應(yīng)系數(shù)，利用式(7)計算有功功率偏差ΔP概率分布。

以上五種方法得到有功功率偏差概率分布，結(jié)合不同條件下的計算結(jié)果、概率論中3σ原則，從而求得在一定累積概率下的調(diào)節(jié)備用容量。