一种电网频率振荡的控制方法及系统与流程

本发明属于电力系统分析与控制技术领域，具体涉及一种电网频率振荡的控制方法及系统。

背景技术：

近年来，国内发生了多起振荡频率低于传统低频振荡的超低频振荡事件，经过大量研究，该振荡为一次调频过程中出现的电力系统小扰动稳定问题，并且为全系统频率整体同调振荡，应称为频率振荡。现有抑制频率振荡的方法多集中于原动系统调速器参数的优化，但当系统出现阻尼比较低的频率振荡模式时，无法立刻对原动系统参数进行调节。频率振荡是系统有功频率控制过程中的振荡问题，发电机出力方案对频率振荡影响很大。因此，如何克服现有技术的不足是目前电力系统分析与控制技术领域亟需解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种电网频率振荡的控制方法及系统，通过该方法能够有效提高频率振荡模式的阻尼比，从而防止电网发生频率振荡事故。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种电网频率振荡的控制方法，包括如下步骤：

求解电网的频率振荡模式，获得振荡频率fd、阻尼比ζ；

如果阻尼比低于设定的阈值，计算振荡频率fd处，各发电机原动系统的阻尼转矩系数k；

根据阻尼转矩系数的大小，调整各个发电机出力，从而提高频率振荡模式的阻尼比，使其达到设定的阈值。

进一步，优选的是，发电机原动系统的阻尼转矩系数k的计算方法为：

获取原动系统的传递函数模型g(s)，模型输入为负的发电机转速偏差-δω，输出为机械功率偏差δpm，即

将s＝j2πfd带入g(s)，s为拉普拉斯算子，其实部即为阻尼转矩系数，即k＝re(g(j2πfd))。

进一步，优选的是，所述的原动系统包括调速器和原动机。

原调整各个发电机出力的方法为：

将各个发电机阻尼转矩系数从小到大排序，从阻尼系数最小和最大的发电机开始调整出力，阻尼转矩系数小的发电机减小出力，阻尼系数大的发电机等量增加出力，重新计算频率振荡模式，直到阻尼比达到设定的阈值。

原调整过程中，要保证发电机出力在其出力上下限范围内，网络传输功率在线路传输极限内。

本发明同时提供一种电网频率振荡的控制系统，包括：

第一处理模块，用于求解电网的频率振荡模式，获得振荡频率fd、阻尼比ζ；

第二处理模块，用于如果阻尼比低于设定的阈值，计算振荡频率fd处，各发电机原动系统的阻尼转矩系数k；

阻尼比调节模块，根据阻尼转矩系数的大小，调整各个发电机出力，从而提高频率振荡模式的阻尼比，使其达到设定的阈值。

本发明还提供一种电子设备，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程序时实现上述电网频率振荡的控制方法的步骤。

本发明另外提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现上述电网频率振荡的控制方法的步骤。

本发明与现有技术相比，其有益效果为：

本发明供一种电网频率振荡的控制方法及系统，当电力系统中出现弱阻尼甚至负阻尼的频率振荡模式时，通过本发明方法能够有效提高频率振荡模式的阻尼比，从而防止电网发生频率振荡事故。所述方法能在电网正常运行时，通过调整发电机出力的方法及时对弱阻尼或负阻尼的频率振荡进行抑制，有效减小电网频率振荡发生的风险。

附图说明

图1是本发明电网频率振荡的控制方法的流程图。

图2为本发明实施例提供的电网频率振荡的控制系统结构示意图；

图3为本发明实施例提供的电子设备结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。

本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用材料或设备未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。

电网频率振荡模式的阻尼比和系统中发电机的出力方案紧密相关，当频率振荡模式出现弱阻尼甚至负阻尼时，可以通过合理的调节发电机出力提高频率振荡模式的阻尼。本发明提供一种电网频率振荡的控制方法，包括：

a：求解电网的频率振荡模式，获得振荡频率fd、阻尼比ζ，如果阻尼比低于设定的阈值(例如：阻尼比<0.05)，则进行下面的控制。

求解频率振荡模式的一般方法为特征值分析法，是电力系统稳定分析中的成熟方法。首先构建包含调速器、原动机的电力系统动态模型，然后求解平衡点以及平衡点处的状态矩阵，计算状态矩阵的特征值，从中筛选出频率振荡模式对应的特征值λ＝σ±jωd，振荡频率阻尼比

b：计算振荡频率fd处，各发电机原动系统的阻尼转矩系数k。

计算方法如下：

b1)获取原动系统(包括调速器和原动机)的传递函数模型g(s)，模型输入为负的发电机转速偏差-δω，输出为机械功率偏差δpm，即

b2)将s＝j2πfd带入g(s)，其实部即为阻尼转矩系数，即k＝re(g(j2πfd))。

c：根据阻尼转矩系数的大小，调整发电机出力，提高频率振荡模式的阻尼比。

具体方法如下：

c1)将各发电机阻尼转矩系数从小到大排序，从阻尼系数最小和最大的发电机开始按照下述方式调整出力，调整过程中，要保证发电机出力在其出力上下限范围内，网络传输功率在线路传输极限内。

c2)阻尼转矩系数小的发电机减小出力，阻尼系数大的发电机等量增加出力，重新计算频率振荡模式，直到阻尼比满足要求，达到设定的阈值。

具体实施时，按照一定的步长pc改变出力，阻尼转矩系数小的发电机出力减小pc，阻尼转矩系数大的发电机出力增加pc，重新计算频率振荡模式，不断进行出力调整直到阻尼比满足要求。

图2为本发明实施例提供的电网频率振荡的控制系统结构示意图，如图2所示，本发明实施例提供了一种电网频率振荡的控制系统，包括：第一处理模块101，用于求解电网的频率振荡模式，获得振荡频率fd、阻尼比ζ；第二处理模块102，用于如果阻尼比低于设定的阈值，计算振荡频率fd处，各发电机原动系统的阻尼转矩系数k；阻尼比调节模块103，用于根据阻尼转矩系数的大小，调整各个发电机出力，从而提高频率振荡模式的阻尼比，使其达到设定的阈值。

在本发明实施例中，第一处理模块101求解电网的频率振荡模式，获得振荡频率fd、阻尼比ζ；然后，第二处理模块102判断阻尼比是否达到设定的阈值，如果阻尼比低于设定的阈值，则计算振荡频率fd处，各发电机原动系统的阻尼转矩系数k；接着阻尼比调节模块103根据阻尼转矩系数的大小，调整各个发电机出力，从而提高频率振荡模式的阻尼比，使其达到设定的阈值。

本发明实施例提供的一种电网频率振荡的控制系统，能够有效提高频率振荡模式的阻尼比，从而防止电网发生频率振荡事故。

本发明实施例提供的系统是用于执行上述各方法实施例的，具体流程和详细内容请参照上述实施例，此处不再赘述。

图3为本发明实施例提供的电子设备结构示意图，参照图3，该电子设备可以包括：处理器(processor)301、通信接口(communicationsinterface)302、存储器(memory)303和通信总线304，其中，处理器301，通信接口302，存储器303通过通信总线304完成相互间的通信。处理器301可以调用存储器303中的逻辑指令，以执行如下方法：求解电网的频率振荡模式，获得振荡频率fd、阻尼比ζ；如果阻尼比低于设定的阈值，计算振荡频率fd处，各发电机原动系统的阻尼转矩系数k；根据阻尼转矩系数的大小，调整各个发电机出力，从而提高频率振荡模式的阻尼比，使其达到设定的阈值，从而实现对电网频率振荡的控制。

此外，上述的存储器303中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，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所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的电网频率振荡的控制方法，例如包括：求解电网的频率振荡模式，获得振荡频率fd、阻尼比ζ；如果阻尼比低于设定的阈值，计算振荡频率fd处，各发电机原动系统的阻尼转矩系数k；根据阻尼转矩系数的大小，调整各个发电机出力，从而提高频率振荡模式的阻尼比，使其达到设定的阈值。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述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计算机可读存储介质中，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)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。