风电机组负荷调节效应系数测试方法及装置与流程

本申请涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种风电机组负荷调节效应系数测试方法及装置。

背景技术：

在电力系统中，大规模风电机组的接入，对电网的其他传统调频机组带来了较大的调节压力，若不采取有效的频率控制措施，将可能导致电力系统崩溃，这就要求风电机组承担常规一次调频等功能。通过风电机组自身的频率响应特性，配合风电机组储能进行的一次调频，不仅能保证并网后的频率稳定，同时也可以保证地区电网的安全。通过风电机组一次调频试验，对风电机组一次调频能力进行评价，有助于制定有效的风电机组一次调频策略。

对风电机组一次调频能力进行评价，通常基于风电机组负荷调节效应系数，并在分析有功-频率响应曲线的动态特性的基础上，对风电机组一次调频能力进行评价。现有的风电机组负荷调节效应系数测试方法，通常是离线进行。

但是，现有的风电机组负荷调节效应系数测试方法中，通过离线的方法得到的测试结果不具有同步性，不利于分析风电机组一次调频的动作过程。

技术实现要素：

本申请提供了一种风电机组负荷调节效应系数测试方法及装置，以解决现有的风电机组负荷调节效应系数测试方法中，通过离线的方法得到的测试结果不具有同步性，不利于分析风电机组一次调频的动作过程的问题。

第一方面，本申请首先提供一种风电机组负荷调节效应系数测试方法，所述方法包括：

实时获取风电机组的有功功率值和频率值；

判断在某一时间段内，所述频率值的变化量绝对值是否大于预设阈值；

如果在某一时间段内，所述频率值的变化量绝对值大于所述预设阈值，启动所述风电机组调节电网频率，将所述某一时间段的终止时间点作为所述风电机组的一次调频初始时间点，得到所述一次调频初始时间点的初始有功功率值和初始频率值；

如果在某一时间段内，所述频率值的变化量绝对值小于或等于所述预设阈值，将所述某一时间段的终止时间点作为所述风电机组的一次调频结束时间点，得到所述一次调频结束时间点的结束有功功率值和结束频率值；

根据所述初始有功功率值和初始频率值、所述结束有功功率值和结束频率值，以及所述风电机组的额定频率值和额定出力值，计算所述风电机组的负荷调节效应系数。

根据本申请的第一方面，在第一方面的第一种可实施的方式中，根据所述初始有功功率值和初始频率值、所述结束有功功率值和结束频率值，以及所述风电机组的额定频率值和额定出力值，计算所述风电机组的负荷调节效应系数，包括：

计算所述一次调频初始时间点，与所述一次调频初始时间点之后的多个时间点的有功功率值的平均值，以及频率值的平均值，得到第一有功功率平均值和第一频率平均值；

计算所述一次调频结束时间点，与所述一次调频结束时间点之前的多个时间点的有功功率值的平均值，以及频率值的平均值，得到第二有功功率平均值和第二频率平均值；

根据所述第一有功功率平均值、所述第一频率平均值、所述第二有功功率平均值和所述第二频率平均值，以及所述风电机组的额定频率值和额定出力值，计算所述风电机组的负荷调节效应系数。

根据第一方面的第一种可实施的方式，在第一方面的第二种可实施的方式中，根据所述第一有功功率平均值、所述第一频率平均值、所述第二有功功率平均值和所述第二频率平均值，以及所述风电机组的额定频率值和额定出力值，计算所述风电机组的负荷调节效应系数的步骤，采用以下公式：

其中，K是负荷调节效应系数，P₁是第一有功功率平均值，P₂是第二有功功率平均值，f₁是第一频率平均值，f₂是第二频率平均值，P_N是风电机组的额定出力值，f_N是风电机组的额定频率值。

根据第一方面的第一种可实施的方式，在第一方面的第三种可实施的方式中，计算所述一次调频初始时间点，与所述一次调频初始时间点之后的多个时间点的有功功率值的平均值，以及频率值的平均值的步骤中，计算所述一次调频初始时间点，与所述一次调频初始时间点之后的9个时间点的有功功率值的平均值，以及频率值的平均值。

根据第一方面的第一种可实施的方式中，在第一方面的第四种可实施的方式中，计算所述一次调频结束时间点，与所述一次调频结束时间点之前的多个时间点的有功功率值的平均值，以及频率值的平均值，得到第二有功功率平均值和第二频率平均值的步骤中，计算所述一次调频结束时间点，与所述一次调频结束时间点之前的9个时间点的有功功率值的平均值，以及频率值的平均值。

第二方面，本申请还提供一种风电机组负荷调节效应系数测试装置，所述装置包括：

获取单元，用于实时获取风电机组的有功功率值和频率值；

判断单元，用于判断在某一时间段内，所述频率值的变化量绝对值是否大于预设阈值；

初始值获取单元，用于如果在某一时间段内，所述频率值的变化量绝对值大于所述预设阈值，启动所述风电机组调节电网频率，将所述某一时间段的终止时间点作为所述风电机组的一次调频初始时间点，得到所述一次调频初始时间点的初始有功功率值和初始频率值；

结束值获取单元，用于如果在某一时间段内，所述频率值的变化量绝对值小于或等于所述预设阈值，将所述某一时间段的终止时间点作为所述风电机组的一次调频结束时间点，得到所述一次调频结束时间点的结束有功功率值和结束频率值；

计算单元，用于根据所述初始有功功率值和初始频率值、所述结束有功功率值和结束频率值，以及所述风电机组的额定频率值和额定出力值，计算所述风电机组的负荷调节效应系数。

根据本申请的第二方面，在第二方面的第一种可实施的方式中，所述计算单元包括：

第一计算子单元，用于计算所述一次调频初始时间点，与所述一次调频初始时间点之后的多个时间点的有功功率值的平均值，以及频率值的平均值，得到第一有功功率平均值和第一频率平均值；

第二计算子单元，用于计算所述一次调频结束时间点，与所述一次调频结束时间点之前的多个时间点的有功功率值的平均值，以及频率值的平均值，得到第二有功功率平均值和第二频率平均值；

第三计算子单元，用于根据所述第一有功功率平均值、所述第一频率平均值、所述第二有功功率平均值和所述第二频率平均值，以及所述风电机组的额定频率值和额定出力值，计算所述风电机组的负荷调节效应系数。

根据本申请第二方面的第一种可实施的方式，在第二方面的第二种可实施的方式中，所述第三计算子单元采用以下公式计算所述风电机组的负荷调节效应系数：

其中，K是负荷调节效应系数，P₁是第一有功功率平均值，P₂是第二有功功率平均值，f₁是第一频率平均值，f₂是第二频率平均值，P_N是风电机组的额定出力值，f_N是风电机组的额定频率值。

根据本申请第二方面的第二种可实施的方式，在第二方面的第三种可实施的方式中，所述第一计算子单元，用于计算所述一次调频初始时间点，与所述一次调频初始时间点之后的9个时间点的有功功率值的平均值，以及频率值的平均值。

根据本申请第二方面的第三种可实施的方式，在第二方面的第四种可实施的方式中，所述第二计算子单元，用于计算所述一次调频结束时间点，与所述一次调频结束时间点之前的9个时间点的有功功率值的平均值，以及频率值的平均值。

本申请的风电机组负荷调节效应系数测试方法及装置，通过实时获取风电机组的有功功率值和频率值；判断在某一时间段内，频率值的变化量绝对值是否大于预设阈值；如果在某一时间段内，频率值的变化量绝对值大于预设阈值，启动风电机组调节电网频率，将某一时间段的终止时间点作为风电机组的一次调频初始时间点，得到一次调频初始时间点的初始有功功率值和初始频率值；如果在某一时间段内，频率值的变化量绝对值小于或等于预设阈值，将某一时间段的终止时间点作为风电机组的一次调频结束时间点，得到一次调频结束时间点的结束有功功率值和结束频率值；根据初始有功功率值和初始频率值、结束有功功率值和结束频率值，以及风电机组的额定频率值和额定出力值，计算风电机组的负荷调节效应系数；本申请利用PMU获取到的数据，来计算风机调频特性参数，得到风电机组负荷调节效应系数，实现在线测取风电机组负荷调节效应系数，可以保证测量结果具有同步性，有助于分析风电机组一次调频的动作过程。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的风电机组负荷调节效应系数测试方法的流程图；

图2为图1的步骤S501的步骤示意图；

图3为风电机组一次调频过程中的有功功率及频率的变化曲线；

图4为本申请实施例提供的风电机组负荷调节效应系数测试装置的结构框图；

图5为图4中计算单元的结构框图。

具体实施方式

图1为本申请实施例提供的一种风电机组负荷调节效应系数测试方法的流程图，所述方法包括：

步骤S101、实时获取风电机组的有功功率值和频率值。

在接有风电机组的电力系统中，通常可利用风电机组的负荷调节效应系数，对风电机组的一次调频能力进行评价。传统的风电机组负荷调节效应系数测试方法，通常是离线运行，基于广域测量系统以及电力系统同步相量测量装置(英文：Phasor MeasurementUnit，缩写：PMU)采集的动态测量数据，适合在线运行，且可以保证测量结果具有同步性，有助于分析风电机组一次调频的动作过程。

在本实施例中，以一座接有风电机组的局域220kV电力系统为例，风电机组的额定出力值P_N为1MW，风电机组的额定频率值f_N为50Hz，该步骤可根据PMU，实时获取风电机组的有功功率值P和频率值f。

步骤S102、判断在某一时间段内，所述频率值f的变化量Δf绝对值是否大于预设阈值。

在本实施例中，预设阈值为0.033Hz，当电网发生扰动或故障后，判断Δf在某一时间段[t₁,t₁+Δt]内，|Δf|是否大于0.033Hz。

步骤S103、如果在某一时间段内，所述频率值的变化量绝对值大于所述预设阈值，启动所述风电机组调节电网频率，将所述某一时间段的终止时间点作为所述风电机组的一次调频初始时间点，得到所述一次调频初始时间点的初始有功功率值和初始频率值。

即当在某一时间段[t₁,t₁+Δt]内，|Δf|>0.033Hz，启动所述风电机组调节电网频率，将所述某一时间段[t₁,t₁+Δt]的终止时间点作为所述风电机组的一次调频初始时间点，得到所述一次调频初始时间点的初始有功功率值P₀和初始频率值f₀。

步骤S104、如果在某一时间段内，所述频率值的变化量绝对值小于或等于所述预设阈值，将所述某一时间段的终止时间点作为所述风电机组的一次调频结束时间点，得到所述一次调频结束时间点的结束有功功率值和结束频率值。

即当在某一时间段[t₁,t₁+Δt]内，|Δf|≤0.033Hz，将所述某一时间段[t₁,t₁+Δt]的终止时间点作为所述风电机组的一次调频结束时间点，得到所述一次调频结束时间点的结束有功功率值P_k和结束频率值f_k。

步骤S105、根据所述初始有功功率值P₀和初始频率值f₀、所述结束有功功率值P_k和结束频率值f_k，以及所述风电机组的额定出力值P_N和风电机组的额定频率值f_N，计算所述风电机组的负荷调节效应系数。

如图2所示，在本申请另一实施例中，图1的步骤S105中，可以包括以下步骤：

步骤S501、计算所述一次调频初始时间点，与所述一次调频初始时间点之后的多个时间点的有功功率值的平均值，以及频率值的平均值，得到第一有功功率平均值P₁和第一频率平均值f₁。

其中，计算所述一次调频初始时间点，与所述一次调频初始时间点之后的9个时间点的有功功率值的平均值，以及频率值的平均值，所述一次调频起始点与相邻后9个采样点之间的时间间隔相同。时间间隔越短，表示风电机组调节能力越好，但是风电机组的反应需要时间，因此选择10个采样点来计算，可兼顾可靠性和速动性。

步骤S502、计算所述一次调频结束时间点，与所述一次调频结束时间点之前的多个时间点的有功功率值的平均值，以及频率值的平均值，得到第二有功功率平均值P₂和第二频率平均值f₂。

其中，计算所述一次调频结束时间点，与所述一次调频结束时间点之前的9个时间点的有功功率值的平均值，以及频率值的平均值，所述一次调频起始点与相邻前9个采样点之间的时间间隔相同。时间间隔越短，表示风电机组调节能力越好，但是风电机组的反应需要时间，因此选择10个采样点来计算，可兼顾可靠性和速动性。

步骤S503、根据所述第一有功功率平均值P₁和第一频率平均值f₁、所述第二有功功率平均值P₂和第二频率平均值f₂，以及所述风电机组的额定出力值P_N和风电机组的额定频率值f_N，计算所述风电机组的负荷调节效应系数K。

图3为风电机组一次调频过程中的有功功率及频率的变化曲线，其中一次调频初始时间点为点1，一次调频结束时间点为点2。得到的所述一次调频初始时间点的初始有功功率值P₀，以及所述一次调频初始时间点之后的9个时间点的有功功率值分别为：-41，-34、-37、-38、-38、-40、-41、-42、-44、-45，得到的所述一次调频初始时间点的初始频率值f₀，以及所述一次调频初始时间点之后的9个时间点的频率值分别为：49.974、49.973、49.972、49.972、49.971、49.970、49.969、49.968、49.967、49.976，则通过计算，可求得第一有功功率平均值P₁＝-40MW，第一频率平均值f₁＝49.96Hz。

同样，如果得到的所述一次调频结束时间点的结束有功功率值P_N，以及所述一次调频初始时间点之前的9个时间点的有功功率值分别为：-44、-45、-47、-48、-50、-51、-52、-53、-54、-56，得到的所述一次调频结束时间点的结束频率值f_N，以及所述一次调频结束时间点之后的9个时间点的频率值分别为：49.975、49.976、49.978、49.979、49.980、49.981、49.982、49.984、49.985、49.985，则通过计算，可求得第二有功功率平均值P₂＝-50MW，第二频率平均值f₂＝49.98Hz。

在本申请另一实施例中，计算所述风电机组的负荷调节效应系数K可以采用以下公式：

其中，K是负荷调节效应系数，P₁是第一有功功率平均值，P₂是第二有功功率平均值，f₁是第一频率平均值，f₂是第二频率平均值，P_N是风电机组的额定出力值，f_N是风电机组的额定频率值。

例如，根据上述第一有功功率平均值P₁，第一频率平均值f₁，第二有功功率平均值P₂，第二频率平均值f₂，计算得出风电机组的负荷调节效应系数为

由以上可知，本申请实施提供的风电机组负荷调节效应系数测试方法，通过实时获取风电机组的有功功率值和频率值；判断在某一时间段内，频率值的变化量绝对值是否大于预设阈值；如果在某一时间段内，频率值的变化量绝对值大于预设阈值，启动风电机组调节电网频率，将某一时间段的终止时间点作为风电机组的一次调频初始时间点，得到一次调频初始时间点的初始有功功率值和初始频率值；如果在某一时间段内，频率值的变化量绝对值小于或等于预设阈值，将某一时间段的终止时间点作为风电机组的一次调频结束时间点，得到一次调频结束时间点的结束有功功率值和结束频率值；根据初始有功功率值和初始频率值、结束有功功率值和结束频率值，以及风电机组的额定频率值和额定出力值，计算风电机组的负荷调节效应系数；本申请利用PMU获取到的数据，来计算风机调频特性参数，得到风电机组负荷调节效应系数，实现在线测取风电机组负荷调节效应系数，可以保证测量结果具有同步性，有助于分析风电机组一次调频的动作过程。

第二方面，本申请实施例还提供一种风电机组负荷调节效应系数测试装置，如图4所述，所述装置包括：

获取单元101，用于实时获取风电机组的有功功率值和频率值；

判断单元102，用于判断在某一时间段内，所述频率值的变化量绝对值是否大于预设阈值；

初始值获取单元103，用于如果在某一时间段内，所述频率值的变化量绝对值大于所述预设阈值，启动所述风电机组调节电网频率，将所述某一时间段的终止时间点作为所述风电机组的一次调频初始时间点，得到所述一次调频初始时间点的初始有功功率值和初始频率值；

结束值获取单元104，用于如果在某一时间段内，所述频率值的变化量绝对值小于或等于所述预设阈值，将所述某一时间段的终止时间点作为所述风电机组的一次调频结束时间点，得到所述一次调频结束时间点的结束有功功率值和结束频率值；

计算单元105，用于根据所述初始有功功率值和初始频率值、所述结束有功功率值和结束频率值，以及所述风电机组的额定频率值和额定出力值，计算所述风电机组的负荷调节效应系数。

如图5所示，在本申请另一实施例中，图3的计算单元105，可以包括：

第一计算子单元501，用于计算所述一次调频初始时间点，与所述一次调频初始时间点之后的多个时间点的有功功率值的平均值，以及频率值的平均值，得到第一有功功率平均值和第一频率平均值。

第二计算子单元502，用于计算所述一次调频结束时间点，与所述一次调频结束时间点之前的多个时间点的有功功率值的平均值，以及频率值的平均值，得到第二有功功率平均值和第二频率平均值。

第三计算子单元503，用于根据所述第一有功功率平均值、所述第一频率平均值、所述第二有功功率平均值和所述第二频率平均值，以及所述风电机组的额定频率值和额定出力值，计算所述风电机组的负荷调节效应系数。

其中，所述第一计算子单元501，用于计算所述一次调频初始时间点，与所述一次调频初始时间点之后的9个时间点的有功功率值的平均值，以及频率值的平均值。

所述第二计算子单元502，用于计算所述一次调频结束时间点，与所述一次调频结束时间点之前的9个时间点的有功功率值的平均值，以及频率值的平均值。

所述第三计算子单元503采用以下公式计算所述风电机组的负荷调节效应系数：

其中，K是负荷调节效应系数，P₁是第一有功功率平均值，P₂是第二有功功率平均值，f₁是第一频率平均值，f₂是第二频率平均值，P_N是风电机组的额定出力值，f_N是风电机组的额定频率值。

具体实现中，本申请还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质可存储有程序，该程序执行时可包括本发明提供的风电机组负荷调节效应系数测试方法的各实施例中的部分或全部步骤。所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(英文：read-only memory，简称：ROM)或随机存储记忆体(英文：random access memory，简称：RAM)等。

本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于风电机组负荷调节效应系数测试装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例中的说明即可。

以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。