提升频率稳定性的一次调频死区自适应控制方法及其应用技术

本发明专利技术提供了一种提升频率稳定性的一次调频死区自适应控制方法，基于形态学滤波器方法对火电机组一次调频负反馈通道的转差信号进行分解，通过对分解得到的高、低频段信号设置合理的死区，实现分频段调频控制，并有效提高机组对全频段波动的频率调节能力。本发明专利技术将考虑高比例新能源电力系统条件下的频率稳定性变差现象，通过一种调频死区自适应控制方法，深度挖掘火电机组的一次调频能力，为高比例新能源电力系统的频率调节提供更多的调频容量支持。容量支持。

【技术实现步骤摘要】
提升频率稳定性的一次调频死区自适应控制方法及其应用


[0001]本专利技术涉及火电一次调频领域，尤其涉及一种提升频率稳定性的一次调频死区自适应控制方法及其应用。

技术介绍

[0002]一次调频指电网频率偏离标准值(50Hz)时，负责调频的各机组自动地控制有功的出力，从而稳定电网频率变化的自动控制过程。整个电网是一个巨大的惯性系统，根据转子运动方程，当电网有功缺额时，并网发电机的转子加速，电网频率升高，反之电网频率降低。一次调频控制参数的合理优化设置，直接决定了一次调频控制性能的有效性和调节能力水平的提高。作为最重要的一次调频控制参数之一，调速器的转速不等率的选取和调频死区设置的大小直接关系着一次调频的响应速度及出力情况。
[0003]随着电网中大容量机组所占比例的不断增加，电网用电结构的变化导致的电网负荷的频率峰谷差逐渐变大，电网频率的稳定性受到影响，使得用户使用的电能质量下降。此外，高比例新能源的并网，电力系统日内频率波动较大，造成电力系统频率稳定性变差。通过火电一次调频在电网负荷频率偏离标准频率时利用火电机组进行调频，保障电网运行的稳定性。
[0004]目前所运用的火电一次调频方法通常是通过计算电网实时频率与标准频率的频率差值，然后根据频率差值、火电机组中汽轮机的调节阀特性以及汽轮机转速不等率进行调节阀开度的调整，从而使电网运行的实时频率趋近标准频率，使电网处于安全的运行状态。然而，由于汽轮机调节阀开度的随机性和汽轮机流量特性的非线性，在不同频率差值下，汽轮机的局部转速不等率与预设值将产生偏差，当频率差值越大局部转速不等率的偏差也将变大，因此在大频率差值条件下，一次调频效果变差，使电网的运行仍处于不安全的状态之中。
[0005]并且，随着新能源占比的提升，高比例新能源电力系统中的有功功率波动较频繁，出现较多小频差信号，频率稳定性差。而高比例新能源电力系统中的火电机组容量减少，造成调频资源严重不足，因此，如果能通过深度挖掘火电机组调频能力，将有助于新能源电力系统频率的调节，提升电力系统频率稳定性。
[0006]文献[适用于高风电渗透率电力系统的火电机组一次调频策略]对频率信号采用简单的一阶惯性滤波器进行分频滤波。该分频滤波器的实时性较好，但滤波效果较差；文献[基于分频原理和区域控制的风储火联合调频策略]采用基于低通滤波器的分频器进行分频，但分频效果一般；文献[基于小波分频与双层模糊控制的多类型储能系统平滑策略]采用小波分频的滤波算法，存在滤波延时较长等问题。如何兼顾分频滤波的快速性、准确性和自适应性，现有研究尚无定论。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供了一种提升频率稳定性的一次调频死区自适应控制方法，基于形态学
滤波器方法对火电机组一次调频负反馈通道的转差信号进行分解，通过对分解得到的高、低频段信号设置合理的死区，实现分频段调频控制，并有效提高机组对全频段波动的频率调节能力。本专利技术将在高比例新能源电力系统条件下中，深度挖掘火电机组的一次调频能力，提升高比例新能源电力系统频率稳定性。详见下文描述：
[0008]一种基于调频死区自适应控制的火电机组一次调频控制方法，所述方法包括以下步骤：
[0009]1)采集调频周期内的一次调频指令与火电机组实时出力统计数据确定转差信号；
[0010]2)将一次调频反馈通道的转差信号经过低通滤波器，去除频差信号噪声扰动；
[0011]3)采用分频环节对经过低通滤波器后的转差信号进行分解，分解成高、低2个频段；
[0012]4)分离出的转差处于高频段时，进行高频控制，在高频通道内加上了较小死区环节，并采用较小转速不等率，保证机组及时响应；
[0013]5)分离出的转差处于低频段时，进行低频控制，死区控制环节采用较大死区并采用较大转速不等率，保证频率稳定。
[0014]本专利技术还公开一种非易失性存储介质，其特征在于，所述非易失性存储介质包括存储的程序，其中，所述程序运行时控制非易失性存储介质所在的设备执行上述的方法。
[0015]本专利技术还公开一种电子装置，其特征在于，包含处理器和存储器；所述存储器中存储有计算机可读指令，所述处理器用于运行所述计算机可读指令，其中，所述计算机可读指令运行时执行所述的方法。
[0016]本专利技术提供的技术方案的有益效果是：
[0017](1)本专利技术提出的控制方法可以改善系统频率偏差波动在全频段的功率谱；
[0018](2)本专利技术提出的控制方法可以一定程度上促进新能源发电消纳；
[0019](3)本文的多尺度形态学自适应滤波算法本身具有滤波精度高、滤波延时较低的优点，通过分频控制，挖掘机组的调频潜力。
附图说明
[0020]图1为传统一次调频整体控制结构及本专利技术优化对象；
[0021]图2为本专利技术提供的一次调频控制方法；
[0022]图3为本专利技术提供的一次调频控制流程图。
具体实施方式
[0023]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。
[0024]本实施例提供一种火电机组一次调频的控制方法，如图3所示，该方法包括以下步骤：
[0025]步骤1：采集调频周期内的一次调频指令与火电机组实时出力统计数据确定转差信号；采集系统频率f1与机组转速频率f2，计算两者之间差值得到转差信号Δf(s)。
[0026]步骤2：将一次调频反馈通道的转差信号经过低通滤波器，去除频差信号噪声扰动；分频滤波器是通过设置不同时间常数的低通滤波器实现，以提取动态变化频率的高、低
频率部分，低通滤波器的传递函数为：
[0027][0028]其中，T为滤波器时间常数，s为拉普拉斯算子。以实现最终去除噪声扰动。
[0029]步骤3：采用分频环节对经过低通滤波器后的转差信号进行分解，分解成高、低2个频段；系统频率偏差通过分频器后的频率偏差分量Δf1(s)和Δf2(s)分别为：
[0030][0031][0032]式中：Δf1(s)为频率偏差中的低频分量；Δf2(s)为频率偏差中的高频分量。
[0033]步骤4：对分离出的转差进行处理，转差处于高频段时，进行高频控制；高频控制部分由死区环节和转速不等率控制环节组成，在此部分中死区参数较小，转速不等率参数较小，保证机组及时响应。如附图2中高频死区环节。
[0034]高频控制环节的死区为C1，C1参数可选择为1
‑
1.5r/mi n；
[0035]高频控制环节中的转速不等率为R1，R1参数可选择为3
‑
4％。
[0036]步骤5：对分离出的转差进行处理，转差处于低频段时，进行低频控制。低频控制部分由死区环节和转速不等率控制环节组成，在此部分中死区参数较大，转速不等率参数较大，以保证调节后机组趋于稳定。如附图2中低频死区环节。
[0037]低频控制环节的死区为C2，C2参数可选择为2r/mi n左右；
[0038]低本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提升频率稳定性的一次调频死区自适应控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1)利用低通滤波器，对转差反馈信号进行滤波，去除频差高频噪声；2)利用多尺度形态学滤波器将滤波后的信号进行分解，分解成高、低2个频段；3)对分离出的转差进行处理，转差处于高频段时，在高频通道内加上较小死区参数，并且经历较小转速不等率控制环节后，输出高频控制信号；该高频控制部分保证机组能够及时响应一次调频信号；4)对分离出的转差进行处理，转差处于低频段时，引入低频控制部分进行控制，采用较大死区参数，采用较大转速不等率，然后输出低频控制信号，保证频率稳定；5)高频输出信号与低频输出信号相加后成为一次调频综合控制信号，该信号输出至机组控制系统中，完成一次调频控制。2.根据权利要求1所述的一种提升频率稳定性的一次调频死区自适应控制方法，其特征在于，步骤1)所采用的低通滤波器，对转差反馈信号进行滤波，以实现去除频差高频噪声的低通滤波器为：其中，T为滤波器时间常数，s为拉普拉斯算子。3.根据权利要求1所述的一种提升频率稳定性的一次调频死区自适应控制方法，其特征在于，步骤2)包括：设输入信号为x(n)，n∈{0，1，
…
，N
‑
1}；结构元素为Y(m)，m∈{0，1，
…
，M
‑
1}；函数的膨胀与腐蚀为：胀与腐蚀为：其中，为膨胀运算符，为腐蚀运算符；选取不同时间尺度的结构元素，通过开、闭运算，即可实现多尺度滤波；其中开、闭运算分别为：分别为：式中：为开运算符；
·
为闭运算符；s
t
为时间尺度；设计多尺度形态学滤波器，由不同尺度的混合形态学滤波器加权求和而得：
E(x2(n)
si
)＝E[|x(n)
si
‑
h(x)
si
(n)|2]式中：h
MMF
(x)s
t
(n)为多尺度形态学滤波器；h(x)
si
(n)为...

【专利技术属性】
技术研发人员：李军，沈烨昱，杜鸣，高金龙，薄强冲，王健，庄志宝，叶智明，王政达，孙婧，司瑞才，
申请(专利权)人：华北电力大学吉林省电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：