CN111864744B - 高比例水电系统调速器控制模式在线切换方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了高比例水电系统调速器控制模式在线切换方法及系统，本发明用于获取系统当前运行方式，当前时间之后的一段时间内的负荷预测水平、开机计划和外送安排，调速器多控制模式及相应参数；并根据系统当前运行方式以及当前时间之后的一段时间内的负荷预测水平、开机计划和外送安排确定当前时间之后的一段时间内的恶劣运行方式；依次计算调速器配置不同控制模式参数后在恶劣运行方式中各故障下最低的超低频振荡阻尼；用于根据计算模块计算得到的阻尼，判断选择哪个控制模式，并将结果进行输出以进行变速器控制模式的切换。本发明提升了系统的调频能力。

Description

高比例水电系统调速器控制模式在线切换方法及系统

技术领域

本发明涉及属于电力系统安全稳定控制技术领域，具体涉及高比例水电系统调速器控制模式在线切换方法、系统、设备及介质。

背景技术

近年来，在高比例水电系统中陆续出现多起超低频振荡事故，引发调速系统周期性频繁动作，系统频率、功率等均出现大幅度低频率振荡，严重威胁电网安全稳定运行。为防止超低频振荡的发生，工程中常通过优化调速器PID参数的方式提升其在超低频段的阻尼水平，但优化后的PID参数一般一次调频响应速度慢，当系统发生功率不平衡扰动时，系统频率恢复速度慢，使得超低频振荡抑制和系统调频能力之间出现矛盾。事实上，为了抑制超低频振荡，通常在恶劣运行方式下对调速器参数进行优化，如丰水期，电网负荷水平低，水电出力最大，火电开机最小，不考虑直流FC等。当电网规模变大，负荷水平高，火电开机大，直流FC可调容量大时，系统阻尼较强，这意味着可适当放松对调速系统阻尼的要求，主要兼顾系统的调频能力。

发明内容

为了填补当期没有针对高比例水电系统调速器控制模式进行在线切换的空白，本发明提供了一种高比例水电系统调速器控制模式在线切换方法。本发明为高比例水电系统针对不同电网规模和运行方式灵活调整控制策略提供手段。

本发明通过下述技术方案实现：

高比例水电系统调速器控制模式在线切换方法，该方法包括以下步骤：

步骤S1，获取系统当前运行方式，结合当前时间之后的一段时间内的负荷预测水平、开机计划和外送安排，确定当前时间之后的一段时间内的恶劣运行方式；

步骤S2，将调速器控制模式i对应的调速器参数配置到恶劣运行方式中对应机组，扫描恶劣运行方式，得到各种故障下最低的超低频振荡阻尼d_i，作为调速器模式i对应的阻尼，i的初始值为1；

步骤S3，若d_i≥d₀，则执行步骤S4；若d_i＜d₀，则令i＝i+1，返回执行步骤S2；其中，d₀表示预设阻尼指标；

步骤S4，将调速器当前控制模式切换为控制模式i。

可选的，本发明的调速器控制模式包括n个控制模式，其中，n为大于等于3的正整数且i≤n，n个控制模式依次按照超低频振荡阻尼水平进行升序排列，模式1为大网模式，模式n为孤网模式，模式j(j＝2,…,n-1)为优化模式。

可选的，本发明的优化模式获得方式为：根据不同电网运行方式确定的调速器优化方案，对于每一种优化方案，进行调速器参数优化，确定调速器优化范围和每台被优化的水电机组调速器参数，将优化得到的运行方式j对应的调速器优化参数配置为优化模式j。

可选的，本发明的步骤S2采用Prony方法分析得到各种故障下最低的超低频振荡阻尼。

另一方面，本发明还提出了一种高比例水电系统调速器控制模式在线切换系统，该系统包括输入模块、计算模块和输出模块；其中，

输入模块用于获取：系统当前运行方式，当前时间之后的一段时间内的负荷预测水平、开机计划和外送安排，调速器多控制模式及相应参数；并根据系统当前运行方式以及当前时间之后的一段时间内的负荷预测水平、开机计划和外送安排确定当前时间之后的一段时间内的恶劣运行方式；

计算模块用于依次计算调速器配置不同控制模式参数后在恶劣运行方式中各故障下最低的超低频振荡阻尼；

输出模块用于根据计算模块计算得到的阻尼，判断选择哪个控制模式，并将结果进行输出以进行变速器控制模式的切换。

可选的，本发明的调速器多控制模式包括n个控制模式，其中，n为大于等于3的正整数，n个控制模式依次按照超低频振荡阻尼水平进行升序排列，模式1为大网模式，模式n为孤网模式，模式j(j＝2,…,n-1)为优化模式。

可选的，本发明的优化模式获得方式为：根据不同电网运行方式确定的调速器优化方案，对于每一种优化方案，进行调速器参数优化，确定调速器优化范围和每台被优化的水电机组调速器参数，将优化得到的运行方式j对应的调速器优化参数配置为优化模式j。

可选的，本发明的计算模块采用Prony方法分析得到各种故障下最低的超低频振荡阻尼。

本发明还提出了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。

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方法的步骤。

本发明具有如下的优点和有益效果：

本发明提出的高比例水电系统调速器控制模式在线切换技术，可根据电网实际情况灵活切换调速器控制模式，当系统超低频振荡突出时，优先考虑抑制超低频振荡；当系统超低频振荡风险较低时，适当调整调速器参数，提升系统调频能力。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明的方法流程示意图。

图2为本发明的系统流程示意图。

图3为本发明的计算机设备原理框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

本实施例提出了一种高比例水电系统调速器控制模式在线切换方法。

如图1所示，本实施例的切换方法包括以下步骤：

步骤S1，获取系统当前运行方式，结合当前时间之后的一段时间内的负荷预测水平、开机计划和外送安排，确定当前时间之后的一段时间内的恶劣运行方式；

步骤S2，将调速器控制模式i对应的调速器参数配置到恶劣运行方式中对应机组，扫描恶劣运行方式，得到各种故障下最低的超低频振荡阻尼d_i，作为调速器模式i对应的阻尼，i的初始值为1；

步骤S3，若d_i≥d₀，则执行步骤S4；若d_i＜d₀，则令i＝i+1，返回执行步骤S2；其中，d₀表示预设阻尼指标；

步骤S4，将调速器当前控制模式切换为控制模式i。

本实施例的步骤S1还获取了调速器多控制模式及其相应参数，调速器多控制模式包括n个控制模式，其中，n为大于等于3的正整数，各控制模式依次按照超低频振荡阻尼水平由低到高排列，其中模式1一般为大网模式，调频性能最好，调速器满足一次调频性能考核要求；模式n为孤网模式，阻尼水平最高，满足机组孤立运行的稳定性；模式j(j＝2…n-1)为根据不同电网运行方式确定的调速器优化方案，对于每一种优化方案，采用本申请人现有的专利号为ZL201811326765.9，专利名称为：水电为主电网异步互联后调速器参数调整方案及系统，申请日为20181108的专利技术进行调速器参数优化，确定调速器其优化范围，和每台被优化的水电机组调速器参数。将优化得到的运行方式j对应的调速器优化参数配置为优化模式j。

本实施例的步骤S1通过调度控制系统，如D5000系统导出高比例水电系统当前运行方式。

本实施例的步骤S2采用但不限于Prony方法分析得到各故障下最低的超低频振荡阻尼i。

本实施例的上述方法实施在当前运行方式下，当运行方式发生较大变化时，如最低负荷低于之前计算的最小负荷、火电开机小于之前计算的开机，水电开机增多等，需要重新计算校核，确认调速器控制模式的适应性。

如图3所示，计算机设备包括处理器、存储器和系统总线；存储器和处理器在内的各种设备组件连接到系统总线上。处理器是一个用来通过计算机系统中基本的算术和逻辑运算来执行计算机程序指令的硬件。存储器是一个用于临时或永久性存储计算程序或数据(例如，程序状态信息)的物理设备。系统总线可以为以下几种类型的总线结构中的任意一种，包括存储器总线或存储控制器、外设总线和局部总线。处理器和存储器可以通过系统总线进行数据通信。其中存储器包括只读存储器(ROM)或闪存(图中未示出)，以及随机存取存储器(RAM)，RAM通常是指加载了操作系统和计算机程序的主存储器。

计算机设备一般包括一个存储设备。存储设备可以从多种计算机可读介质中选择，计算机可读介质是指可以通过计算机设备访问的任何可利用的介质，包括移动的和固定的两种介质。例如，计算机可读介质包括但不限于，闪速存储器(微型SD卡)，CD-ROM，数字通用光盘(DVD)或其它光盘存储、磁带盒、磁带、磁盘存储或其它磁存储设备，或者可用于存储所需信息并可由计算机设备访问的任何其它介质。

计算机设备可在网络环境中与一个或者多个网络终端进行逻辑连接。网络终端可以是个人电脑、服务器、路由器、智能电话、平板电脑或者其它公共网络节点。计算机设备通过网络接口(局域网LAN接口)与网络终端相连接。局域网(LAN)是指在有限区域内，例如家庭、学校、计算机实验室、或者使用网络媒体的办公楼，互联组成的计算机网络。WiFi和双绞线布线以太网是最常用的构建局域网的两种技术。

应当指出的是，其它包括比计算机设备更多或更少的子系统的计算机系统也能适用于发明。

如上面详细描述的，适用于本发明的计算机设备能执行高比例水电系统调速器控制模式在线切换方法的指定操作。计算机设备通过处理器运行在计算机可读介质中的软件指令的形式来执行这些操作。这些软件指令可以从存储设备或者通过局域网接口从另一设备读入到存储器中。存储在存储器中的软件指令使得处理器执行上述的群成员信息的处理方法。此外，通过硬件电路或者硬件电路结合软件指令也能同样实现本发明。因此，实现本发明并不限于任何特定硬件电路和软件的组合。

实施例2

本实施例提出了一种高比例水电系统调速器控制模式在线切换系统。

如图2所示，本实施例的系统包括输入模块、计算模块和输出模块。其中，

输入模块用于获取：系统当前运行方式，当前时间之后的一段时间内的负荷预测水平、开机计划和外送安排，调速器多控制模式及相应参数；并根据系统当前运行方式以及当前时间之后的一段时间内的负荷预测水平、开机计划和外送安排确定当前时间之后的一段时间内的恶劣运行方式；

计算模块用于依次计算调速器配置不同控制模式参数后在恶劣运行方式中各故障下最低的超低频振荡阻尼，具体为将调速器控制模式i对应的调速器参数配置到恶劣运行方式中对应机组，扫描恶劣运行方式，得到各种故障下最低的超低频振荡阻尼d_i，作为调速器模式i对应的阻尼；

输出模块用于根据计算模块计算得到的阻尼，判断选择哪个控制模式，并将结果进行输出以进行变速器控制模式的切换，具体为：若d_i≥d₀，则将调速器当前控制模式切换为控制模式i；若d_i＜d₀，则令i＝i+1，执行“将调速器控制模式i对应的调速器参数配置到恶劣运行方式中对应机组，扫描恶劣运行方式，得到各种故障下最低的超低频振荡阻尼d_i，作为调速器模式i对应的阻尼”的步骤；其中，d₀表示预设阻尼指标，i的初始值为1。

本实施例的调速器多控制模式包括n个控制模式，其中，n为大于等于3的正整数，各控制模式依次按照超低频振荡阻尼水平由低到高排列，其中模式1一般为大网模式，调频性能最好，调速器满足一次调频性能考核要求；模式n为孤网模式，阻尼水平最高，满足机组孤立运行的稳定性；模式j(j＝2…n-1)为根据不同电网运行方式确定的调速器优化方案，对于每一种优化方案，采用本申请人现有的专利号为ZL201811326765.9，专利名称为：水电为主电网异步互联后调速器参数调整方案及系统，申请日为20181108的专利技术进行调速器参数优化，确定调速器其优化范围，和每台被优化的水电机组调速器参数。将优化得到的运行方式j对应的调速器优化参数配置为优化模式j。

本实施例的输入模块通过调度控制系统，如D5000系统获得高比例水电系统当前运行方式。

本实施例的计算模块采用Prony方法分析得到各种故障下最低的超低频振荡阻尼。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.高比例水电系统调速器控制模式在线切换方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤S1，获取系统当前运行方式，结合当前时间之后的一段时间内的负荷预测水平、开机计划和外送安排，确定当前时间之后的一段时间内的恶劣运行方式；

步骤S2，将调速器控制模式i对应的调速器参数配置到恶劣运行方式中对应机组，扫描恶劣运行方式，得到各种故障下最低的超低频振荡阻尼d_i，作为调速器模式i对应的阻尼，i的初始值为1；

步骤S3，若d_i≥d₀，则执行步骤S4；若d_i＜d₀，则令i＝i+1，返回执行步骤S2；其中，d₀表示预设阻尼指标；

步骤S4，将调速器当前控制模式切换为控制模式i；所述调速器控制模式包括n个控制模式，其中，n为大于等于3的正整数且i≤n，n个控制模式依次按照超低频振荡阻尼水平进行升序排列，模式1为大网模式，模式n为孤网模式，模式j为优化模式，j＝2,…,n-1；所述优化模式获得方式为：根据不同电网运行方式确定的调速器优化方案，对于每一种优化方案，进行调速器参数优化，确定调速器优化范围和每台被优化的水电机组调速器参数，将优化得到的运行方式j对应的调速器优化参数配置为优化模式j。

2.根据权利要求1所述的高比例水电系统调速器控制模式在线切换方法，其特征在于，所述步骤S2采用Prony方法分析得到各种故障下最低的超低频振荡阻尼。

3.高比例水电系统调速器控制模式在线切换系统，其特征在于，该系统包括输入模块、计算模块和输出模块；其中，

输入模块用于获取：系统当前运行方式，当前时间之后的一段时间内的负荷预测水平、开机计划和外送安排，调速器多控制模式及相应参数；并根据系统当前运行方式以及当前时间之后的一段时间内的负荷预测水平、开机计划和外送安排确定当前时间之后的一段时间内的恶劣运行方式；

计算模块用于依次计算调速器配置不同控制模式参数后在恶劣运行方式中各故障下最低的超低频振荡阻尼；

输出模块用于根据计算模块计算得到的阻尼，判断选择哪个控制模式，并将结果进行输出以进行变速器控制模式的切换；所述调速器多控制模式包括n个控制模式，其中，n为大于等于3的正整数，n个控制模式依次按照超低频振荡阻尼水平进行升序排列，模式1为大网模式，模式n为孤网模式，模式j为优化模式，j＝2,…,n-1；所述优化模式获得方式为：根据不同电网运行方式确定的调速器优化方案，对于每一种优化方案，进行调速器参数优化，确定调速器优化范围和每台被优化的水电机组调速器参数，将优化得到的运行方式j对应的调速器优化参数配置为优化模式j。

4.根据权利要求3所述的高比例水电系统调速器控制模式在线切换系统，其特征在于，所述计算模块采用Prony方法分析得到各种故障下最低的超低频振荡阻尼。

5.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，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1-2中任一项所述方法的步骤。

6.一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1-2中任一项所述方法的步骤。

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