一种水电监控装置的全过程仿真监控系统及方法与流程

本发明涉及电网，并且更具体地，涉及一种水电监控装置的全过程仿真监控系统及方法。

背景技术：

1、我国电力系统负荷与发电呈逆向分布，伴随以新能源为主体的新型电力系统的构建，大规模特高压交直流线路在电网中占比不断提高，与主网异步互联的能源送出基地数量不断提高。同时为降低新能源发电间歇性与不确定性等问题，我国建立了大量抽水蓄能电厂，至2021年底，全球最大的抽水蓄能丰宁电厂将并网投运。至此部分综合性能源基地呈现出整体规模较小、水电占比较高的特点，客观上也造成主网调频能力下降。送受端电网均呈现出系统抗扰动能力下降，电网频率稳定性问题凸显。

2、为确保电网频率的稳定性，某电网展开的多次扰动试验，验证电网的频率控制能力。其中部分试验出现以下问题：

3、(1)实际系统扰动初期二次调频与系统一次调频调节间发生拉扯，一次调频动作量被二次调频动作抵消，仿真中无法复现；

4、(2)系统实际一次调频动作速度快于仿真结果(已排除调速器参数问题)；

5、(3)扰动后频率恢复的中长期过程中，或稳态频率中长期仿真过程中，系统二次调频调节与一次调频调节过程解耦，仿真中二者调节速度相互耦合的情况，仿真中动态调节过程与系统实际存在一定偏差。

6、经确认为水电动力系统模型不完善的问题。现有的电力系统仿真工具与实际系统相比，水电厂动力系统建模中的调速系统及agc系统均进行了详细建模，但未对于其中起连接作用的监控系统进行建模，导致水电动力系统中前馈支路缺失，模型不够客观和全面，仿真性能有待进一步改进以满足实际系统仿真的需要。

7、故亟需建立一种高精度广适应性的水电监控系统模型，确保仿真特性与实际装置保持一致，为构建以新能源为主体的新型电力系统保驾护航。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提出了一种水电监控装置的全过程仿真监控系统，包括：

2、物理上的监控系统，所述物理上的监控系统，包括：一次调频支路、二次调频支路及功率反馈支路；

3、所述一次调频支路截取水电监控装置的频率偏差作为输入信号，根据所述频率偏差，进行延迟模拟及一阶惯性模拟，模拟完成后进入死区判断环节；

4、所述二次调频支路，接收水电监控装置中agc主站下发的调节量作为输入信号，并根据所述调节量进行惯性环节模拟；模拟完成后进入死区判断环节；

5、所述功率反馈支路以水电监控装置的发电机发出的电磁功率作为输入信号，经延迟环节和惯性环节后，与一次调频支路和二次调频支路共同进入死区判断环节；

6、所述死区判断环节的输出信号与水电监控装置的功率闭环比例系数的乘积作为脉冲发生器的输入值；

7、脉冲发生器，根据所述输入值输出控制脉冲信号；

8、调速器与水电监控装置进行耦合，耦合完成后，根据脉冲发生器输出的控制脉冲信号，以控制脉冲信号不同的比例增益进行调速动作模拟。

9、可选的，频率偏差的获取方式如下：

10、对水电监控装置接入母线的频率偏差进行滤波环节的滤波处理，获取滤波后的频率偏差信号作为输入信号；

11、若滤波后的频率偏差超出一次调频动作死区，将所述频率偏差与调差系数做比，获取的比值，经过限幅及限速环节后作为输入信号。

12、可选的，延迟模拟具体为，对水电监控装置中量测装置的滞后进行模拟。

13、可选的，惯性环节模拟具体为，对水电监控装置动作过程中的平滑效应进行模拟。

14、可选的，以不同的比例增益进行调速动作模拟，具体为：对比例增益后的控制脉冲信号进行限幅后输入积分器，对积分器输出进行限幅处理。

15、本发明还提出了一种水电监控装置的全过程仿真监控方法，包括：

16、通过一次调频支路截取水电监控装置的频率偏差作为输入信号，根据所述频率偏差，进行延迟模拟及一阶惯性模拟，模拟完成后进入死区判断环节；

17、通过二次调频支路接收水电监控装置中agc主站下发的调节量作为输入信号，将水电监控装置的多个动作环节等效为延迟环节，并根据所述调节量进行惯性环节模拟；模拟完成后进入死区判断环节；

18、通过功率反馈支路以水电监控装置的发电机发出的电磁功率作为输入信号，首先经延迟环节，再经惯性环节后，与一次调频支路和二次调频支路共同进入死区判断环节；

19、所述死区判断环节的输出信号与水电监控装置的功率闭环比例系数的乘积作为脉冲发生器的输入值；

20、使用脉冲发生器，根据所述输入值输出控制脉冲信号；

21、通过调速器与水电监控装置进行耦合，耦合完成后，根据脉冲发生器输出的控制脉冲信号，以控制脉冲信号不同的比例增益进行调速动作模拟。

22、可选的，频率偏差的获取方式如下：

23、对水电监控装置接入母线的频率偏差进行滤波环节的滤波处理，获取滤波后的频率偏差信号作为输入信号；

24、若滤波后的频率偏差超出一次调频动作死区，将所述频率偏差与调差系数做比，获取的比值，经过限幅及限速环节后作为输入信号。

25、可选的，延迟模拟具体为，对水电监控装置中量测装置的滞后进行模拟。

26、可选的，惯性环节模拟具体为，对水电监控装置动作过程中的平滑效应进行模拟。

27、可选的，以不同的比例增益进行调速动作模拟，具体为：对比例增益后的控制脉冲信号进行限幅后输入积分器，并且对积分器输出进行限幅处理。

28、本发明还提出了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储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任一项所述方法的步骤。

29、本发明还提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述的方法的步骤。

30、本发明能够准确模拟调节过程中一次调频和二次调频的拉扯效应，实现频率调节过程中一次调频和二次调频解耦，提高对水电动力系统的仿真精度。

技术特征：

1.一种水电监控装置的全过程仿真监控系统，所述系统包括：

2.根据权利要求1所述的系统，所述频率偏差的获取方式如下：

3.根据权利要求1所述的系统，所述延迟模拟具体为，对水电监控装置中量测装置的滞后进行模拟。

4.根据权利要求1所述的系统，所述惯性环节模拟具体为，对水电监控装置动作过程中的平滑效应进行模拟。

5.根据权利要求1所述的系统，所述以不同的比例增益进行调速动作模拟，具体为：对比例增益后的控制脉冲信号进行限幅后输入积分器，对积分器输出进行限幅处理。

6.一种水电监控装置的全过程仿真监控方法，所述方法包括：

7.根据权利要求6所述的方法，所述频率偏差的获取方式如下：

8.根据权利要求6所述的方法，所述延迟模拟具体为，对水电监控装置中量测装置的滞后进行模拟。

9.根据权利要求6所述的方法，所述惯性环节模拟具体为，对水电监控装置动作过程中的平滑效应进行模拟。

10.根据权利要求6所述的方法，所述以不同的比例增益进行调速动作模拟，具体为：对比例增益后的控制脉冲信号进行限幅后输入积分器，并且对积分器输出进行限幅处理。

11.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求6至10中任一项所述方法的步骤。

12.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求6至10中任一项所述的方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种水电监控装置的全过程仿真监控系统及方法，属于电网技术领域。本发明系统，包括：物理上的监控系统，所述物理上的监控系统，包括：一次调频支路、二次调频支路及功率反馈支路；脉冲发生器，所述脉冲发生器根据所述输入值对输出的控制脉冲信号；物理上的调速器，所述物理上的调速器与水电监控装置进行耦合，耦合完成后，根据脉冲发生器输出的控制脉冲信号，以控制脉冲信号不同的比例增益进行调速动作模拟。本发明能够准确模拟调节过程中一次调频和二次调频的拉扯效应，实现频率调节过程中一次调频和二次调频解耦，提高对水电动力系统的仿真精度。

技术研发人员：肖雄,宋新立,谢岩,李晓明,唐晓骏,刘翔宇,苏志达,张蕊,戴汉扬,王亚军,吴国旸,刘涛,穆世霞,魏巍,李霞,王官宏
受保护的技术使用者：中国电力科学研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11