一种发电机组一次调频性能异常在线统计分析方法技术

一种发电机组一次调频性能异常在线统计分析方法。该方法通过在线获取的发电机PMU量测数据，选取有利于提高计算精度的典型一次调频事件，计算相应机组的一次调频贡献率，并采用积分算法计算实测平均速度变动率，利用合理的数据范围和正态分布方差筛选出合理的一次调频性能评价结果，屏蔽扰动和二次调频对一次调频性能评价的影响；然后根据这两个指标与合理值、预设值的差别以及相对于历史值的变化，对机组的一次调频性能异常给出告警。根据上述计算结果和告警信息，运行人员可以及时发现一次调频存在问题的发电机组，也有利于促使发电机组维持良好的一次调频性能，共同维护电网频率的安全稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
一种发电机组一次调频性能异常在线统计分析方法
本专利技术属于发电机安全运行领域，特别涉及一种对发电机一次调频性能异常的在线分析和告警方法。
技术介绍
发电机的一次调频指发电机组调速系统所固有的频率响应能力，当机端频率变化时，其通过对汽缸中高温高压蒸汽储能压力的自动控制以及转子动能的变化，阻止机端频率的变化，实现频率的有差调节。发电机一次调频虽然是有差调节，但是由于其相对于实现频率无差调节的二次调频具有快得多响应速度(至少10倍以上)，因此其是减少电力系统频率波动，快速恢复电力系统频率稳定的重要措施。通常要求并网机组具有符合一定要求的一次调频能力。然而实际运行的发电机组很可能由于各种客观或主观原因达不到规定的一次调频性能，因而不能帮助抑制电网的频率波动，给其他符合运行要求的机组，造成过多负担，并进一步不利于电网整体的频率稳定。因此即时发现机组的一次调频问题，对于保障电力系统安全稳定运行，维护发电厂的公平运行具有重要的意义。目前电力系统中对于机组一次调频的在线评价方法还缺少非常有效的手段。由于一次调频的响应速度是秒级，传统几秒一次测量的数据采集与监视控制系统(以下简称SCADA)不能对机组一次调频性能进行准确评估。近年来，随着具有10毫秒级量测能力的同步相量测量装置(以下简称PMU)/广域监测系统(以下简称WAMS)在省调以上电网的广泛应用，一次调频的在线评估已经在各省调及以上电力调度中心得到应用。然而，由于表征一次调频特性的最重要参数速度变动率是随着运行点有较大变化范围的，在实际运行中难以据此对机组的一次调频进行评估。目前普遍采用的方法是计算一次调频贡献率，即根据机组实际贡献电量与期望贡献电量的比值，来粗略地判断机组对频率恢复所起的作用。由于实际系统中有功功率和频率中存在扰动，并且二次调频的作用不能与一次调频的作用清晰分开，因此目前的一次调频贡献率指标、速度变动率等指标往往变动范围较大，还不能明确地指示出机组一次调频是否存在问题。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，实现对发电机组一次调频性能精确有效地在线评价，本专利技术公开了一种发电机一次调频性能异常在线统计分析方法。该方法通过在线获取的发电机组有功功率和频率的PMU量测数据，选取有利于提高计算精度的典型一次调频事件，计算相应的一次调频贡献率，并采用积分算法计算实测平均速度变动率，利用合理的数据范围和正态分布方差筛选出合理的一次调频性能评价结果，屏蔽扰动和二次调频对一次调频性能评价的影响；然后根据这两个指标与合理值、预设值的差别以及相对于历史值的变化，对机组的一次调频性能异常给出告警。本专利技术具体采用以下技术方案。一种发电机组一次调频性能异常在线统计分析方法，其特征在于：该方法通过在线获取的发电机机端有功功率和频率的PMU量测数据，选取典型一次调频事件，计算相应的一次调频贡献率，并采用积分算法计算实测平均速度变动率，利用合理的数据范围和正态分布方差筛选出合理的一次调频性能评价结果，然后根据一次调频贡献率和实测平均速度变动率与合理值、预设值的差别以及相对历史值的变化，对发电机组的一次调频性能异常给出告警。所述发电机组一次调频性能异常在线统计分析方法，通过同步相量测量装置PMU获得发电机的PMU数据，其特征在于，所述在线统计分析方法包括以下步骤：步骤1：利用安装在发电机端的同步相量测量装置PMU实时监视发电机组出口有功功率和频率，捕捉典型一次调频事件，并保存和记录该一次调频事件过程的曲线；步骤2：针对步骤1得到的每个典型一次调频事件，计算一次调频贡献率；步骤3：针对步骤1得到的每个一次调频事件，采用积分算法计算发电机组的实测平均速度变动率：步骤4：筛选发电机组在设定统计时间内有效的一次调频贡献率；步骤5：根据步骤4筛选出的各有效的一次调频贡献率，计算发电机组在设定统计时段内的一次调频贡献率平均值步骤6：筛选发电机组在设定统计时段内有效的实测平均速度变动率；步骤7：根据步骤6筛选出的有效的实测平均速度变动率，计算发电机组在设定统计时段内的速度变动率的平均值步骤8：根据步骤5得到的一次调频贡献率平均值步骤7获得的速度变动率的平均值与相应的预设阈值或历史值的比较，判断一次调频性能存在问题的发电机组并告警。本专利技术还进一步包括以下优选方案：在步骤1中，典型一次调频事件需要满足如下条件：1.1)发电机组频率超过一次调频死区后的持续时间即T4-T1不小于15s，但最多不超过60s，若超过60秒，则T4取为60s所对应时刻，称T4-T1这段时间为发电机组的在该次扰动中的一次调频时间Tf；其中，T1为发电机组频率超过一次调频死区的时刻，也称为一次调频的起始时刻；T4为发电机组频率恢复到一次调频死区内的时刻；1.2)发电机组在该次扰动的一次调频时间Tf内，T2-T1≤14s时间，并且T4-T2≥1s；其中，T2为发电机组频率超过预设的典型一次调频频率变化阈值的时刻；1.3)发电机组在该次扰动的一次调频时间Tf内，发电机组最大频率偏差超过设定的典型一次调频频率变化阈值，发电机组最大频率偏差出现的时刻为T3；1.4)一次调频发生时刻T1前5s内，发电机组频率的波动偏差不超过预设的典型一次调频频率变化阈值；1.5)一次调频发生时刻T1前2s内，发电机组的平均有功功率P0满足0.6Pn<P0<0.9Pn；其中，Pn是发电机组的额定有功功率。其中，所述一次调频死区是指频率偏移50HZ额定频率0.033Hz；所述预设的典型一次调频频率变化阈值为0.035Hz。在步骤2中，针对步骤1得到的每个典型一次调频事件，计算一次调频贡献率的方法如下：2.1)计算发电机组的起始有功功率P0，即电网频率越过一次调频死区时刻T1前2秒内发电机组有功功率的平均值；2.2)计算发电机组一次调频实际贡献电量，以发电机组一次调频起始时刻T1的前两秒内有功功率平均值P0为基点，向后积分发电变化量到发电机组一次频率恢复到一次调频死区内的时刻T4，得到发电机组的一次调频实际贡献电量Qr：式中：Qr：发电机组在该次频率扰动中的一次调频实际贡献电量；Pt：t时刻发电机组的实际发电有功功率；P0：机组频率超过一次调频死区的时刻T1前2秒内的有功功率平均值；2.3)计算发电机组一次调频理论贡献电量发电机组的一次调频理论贡献电量Qe表示为：ΔP(Δf,t)＝-Δf(t)×PN/(fn×Ke)其中：PN：发电机组额定有功出力；fn：电网额定频率50Hz；ft：t时刻的发电机组频率(Hz)；Ke：发电机组名义速度变动率；2.4)计算发电机组在该次调频事件中的一次调频贡献率一次调频贡献率K＝(一次调频实际贡献电量/一次调频理论贡献电量)×100％，即在步骤3中，针对每个典型一次调频事件，采用积分算法计算发电机组的实测平均速度变动率的方法如下：3.1)按下式计算该发电机组的实测平均功率变化，其中，T1为发电机组频率超过一次调频死区的时刻，也称为一次调频的起始时刻；T4为发电机组频率恢复到一次调频死区内的时刻；Pt：t时刻发电机组的实际发电有功功率；P0：发电机组频率超过一次调频死区的时刻T1前2秒内的有功功率平均值；3.2)按下式计算该机组的实测平均频率偏移Δfr：其中3.3)按下式计算该机组的实测平均速度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发电机组一次调频性能异常在线统计分析方法，其特征在于：该方法通过在线获取的发电机机端有功功率和频率的PMU量测数据，选取典型一次调频事件，计算相应的一次调频贡献率，并采用积分算法计算实测平均速度变动率，利用合理的数据范围和正态分布方差筛选出合理的一次调频性能评价结果，然后根据一次调频贡献率和实测平均速度变动率与合理值、预设值的差别以及相对历史值的变化，对发电机组的一次调频性能异常给出告警。

【技术特征摘要】
1.一种发电机组一次调频性能异常在线统计分析方法，其特征在于：该方法通过在线获取的发电机机端有功功率和频率的PMU量测数据，选取典型一次调频事件，计算相应的一次调频贡献率，并采用积分算法计算实测平均速度变动率，利用合理的数据范围和正态分布方差筛选出合理的一次调频性能评价结果，然后根据一次调频贡献率和实测平均速度变动率与合理值、预设值的差别以及相对历史值的变化，对发电机组的一次调频性能异常给出告警。2.一种发电机组一次调频性能异常在线统计分析方法，通过同步相量测量装置PMU获得发电机的PMU数据，其特征在于，所述在线统计分析方法包括以下步骤：步骤1：利用安装在发电机端的同步相量测量装置PMU实时监视发电机组出口有功功率和频率，捕捉典型一次调频事件，并保存和记录该一次调频事件过程的曲线；步骤2：针对步骤1得到的每个典型一次调频事件，计算一次调频贡献率；步骤3：针对步骤1得到的每个一次调频事件，采用积分算法计算发电机组的实测平均速度变动率：步骤4：筛选发电机组在设定统计时间内有效的一次调频贡献率；步骤5：根据步骤4筛选出的各有效的一次调频贡献率，计算发电机组在设定统计时段内的一次调频贡献率平均值步骤6：筛选发电机组在设定统计时段内有效的实测平均速度变动率；步骤7：根据步骤6筛选出的有效的实测平均速度变动率，计算发电机组在设定统计时段内的速度变动率的平均值步骤8：根据步骤5得到的一次调频贡献率平均值步骤7获得的速度变动率的平均值与相应的预设阈值或历史值的比较，判断一次调频性能存在问题的发电机组并告警。3.根据权利要求2所述的发电机组一次调频性能异常在线统计分析方法，其特征在于：在步骤1中，典型一次调频事件需要满足如下条件：1.1)发电机组频率超过一次调频死区后的持续时间即T4-T1不小于15s，但最多不超过60s，若超过60秒，则T4取为60s所对应时刻，称T4-T1这段时间为发电机组的在该次扰动中的一次调频时间Tf；其中，T1为发电机组频率超过一次调频死区的时刻，也称为一次调频的起始时刻；T4为发电机组频率恢复到一次调频死区内的时刻；1.2)发电机组在该次扰动的一次调频时间Tf内，T2-T1≤14s，并且T4-T2≥1s；其中，T2为发电机组频率超过预设的典型一次调频频率变化阈值的时刻；1.3)发电机组在该次扰动的一次调频时间Tf内，发电机组最大频率偏差超过设定的典型一次调频频率变化阈值，发电机组最大频率偏差出现的时刻为T3；1.4)一次调频发生时刻T1前5s内，发电机组频率的波动偏差不超过预设的典型一次调频频率变化阈值；1.5)一次调频发生时刻T1前2s内，发电机组的平均有功功率P0满足0.6Pn<P0<0.9Pn；其中，Pn是发电机组的额定有功功率。4.根据权利要求3所述的发电机组一次调频性能异常在线分析方法，其特征在于：所述一次调频死区是指频率偏移50HZ额定频率0.033Hz；所述预设的典型一次调频频率变化阈值为0.035Hz。5.根据权利要求2或3所述的发电机组一次调频性能异常在线统计分析方法，其特征在于：在步骤2中，针对步骤1得到的每个典型一次调频事件，计算一次调频贡献率的方法如下：2.1)计算发电机组的起始有功功率P0，即电网频率越过一次调频死区时刻T1前2秒内发电机组有功功率的平均值；2.2)计算发电机组一次调频实际贡献电量，以发电机组一次调频起始时刻T1的前两秒内有功功率平均值P0为基点，向后积分发电变化量到发电机组一次频率恢复到一次调频死区内的时刻T4，得到发电机组的一次调频实际贡献电量Qr：式中：Qr：发电机组在该次频率扰动中的一次调频实际贡献电量；Pt：t时刻发电机组的实际发电有功功率；P0：机组频率超过一次调频死区的时刻T1前2秒内的有功功率平均值；2.3)计算发电机组一次调频理论贡献电量发电机组的一次调频理论贡献电量Qe表示为：ΔP(Δf,t)＝-Δf(...

【专利技术属性】
技术研发人员：段刚，党杰，刘勇，奚江惠，廖全飞，黄海煜，詹庆才，边宏宇，杨东，
申请(专利权)人：国家电网公司华中分部，北京四方继保自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42