一种基于二次调频预留容量进行三次调频的方法与流程

1.本发明涉及电力系统自动化控制技术领域，特别涉及一种基于二次调频预留容量进行三次调频的方法。


背景技术：

2.电网频率反映了电力系统发电功率和消耗功率的平衡，具体表现为：当发电功率高于消耗功率时，电网频率高于额定频率(50hz)；当发电功率低于消耗功率时，电网频率低于额定频率。以电网频率为参照指标，电力系统通过调节发电功率和消耗功率使两者回到平衡状态，其主要调节方式则还是针对发电功率的一次调频和二次调频调节。
3.一次调频是指当电网频率与额定频率偏差超过一次调频门槛值(比如大部分电网为水电0.05hz、火电0.03hz)后，各机组调速器系统根据预设的“频率-功率”调节系数对机组有功功率进行调节，以在一定程度上弥补电网发电功率与消耗功率之间的失衡。由于没有统一的控制中枢对各参与一次调频的机组进行协调控制，且与调节量的计算机制有关，一次调频无法使电网频率完全恢复到额定频率，因此又被称为有差调节；但一次调频的优势在于：1)由于没有统一的控制中枢，于是也避免了二次调频那样完全失效的风险(例如调度二次调频功能模块异常退出)，从而获得了极高的总体可靠性；2)调节指令由机组直接计算得出，省略了二次调频的调度计算、指令传输、电站agc分配等过程，因此对电网频率异常的响应速度远快于二次调频。
4.二次调频是指当电网频率与额定频率偏差超过二次调频门槛值后，调度对控制范围内各并网电站的输出有功功率进行调节，使电网发电功率和消耗功率恢复平衡状态，以保证电网频率和额定频率之差在允许范围内。二次调频包括如下步骤：1)调度机构根据电网频率偏差量，以及电网“频率-功率”敏感系数，对使电网频率回复到额定频率而需要的发电功率变化量进行计算；2)调度根据计算结果对控制区域内各并网电站的有功功率设定值进行修正，并发出功率调节指令；3)各电站在接收到新的有功功率设定值后，由agc将电站总有功功率设定值分配到受agc控制的各台机组；4)各机组有功功率控制系统根据新的单机有功功率设定值对机组有功功率进行闭环反馈调节。
5.从上文不难看出，目前电力系统的频率调节机制是在发电功率和消耗功率失衡、并造成电网频率偏离额定频率的情况下，首先依赖一次调频的速动性和稳定性，削弱电网频率相对于额定频率的偏差量；之后再通过二次调频的无差调节，使电力系统的发电功率和消耗功率恢复到平衡状态。然而这种频率调节机制的问题在于，其二次调频功能依赖于布置在电网调度自动化控制系统的计算中枢和调节中枢，如果中枢节点发生异常，则二次调频功能将处于完全失效状态，只能依靠各发电机组一次调频的自发性调节对电网频率进行有限程度的纠偏。而目前占据主要比例的火力发电机组，其一次调频以机组的蓄热或蓄能为调节资源，虽然相比水电机组具有更好的一次调频性能，但无法持续过长时间，一旦调节资源消耗殆尽，则电网频率将重新恢复到不受控制的失衡状态。考虑到目前日益严峻的网络安全形势，这种频率调节机制对二次调频中枢过高的依赖性，无疑将成为威胁电力系
统安全的一个重要隐患。
6.需要指出的是，虽然在一次调频和二次调频之外，有文献提出了“三次调频”的概念，例如“常烨骙,刘娆,王冲,张欣,李卫东.核电参与三次调频控制策略研究[j].电力系统保护与控制,2014,42(08):71-76.”，以及“刘维烈.电力系统调频与自动发电控制[m].北京:中国电力出版社,2006:28-40”。但以上文献提出的三次调频概念，特指调度根据负荷预测对各发电站进行的负荷预分配和预安排，其作用是通过精准的预测和正确的计划使电力系统的发电功率和消耗功率变化趋势基本吻合；与一次调频和二次调频在发电功率和消耗功率失衡之后，通过功率调节使二者恢复平衡的事后调节机制相比较，文献所定义的三次调频无疑属于完全不同的功能范畴，将其归入调节或调频的领域，称之为“调频”已欠妥当，而考虑到其作用时间先于一次调频和二次调频，在“调频”之前冠之以“三次”更无理由，实际上在电力系统工程实践领域中，这一概念也从未能够得到推广。
[0007]
因此，如何能够在“一次调频”和“二次调频”之外，设置动作顺序晚于“一次调频”和“二次调频”调节的“三次调频”功能，仍然是一个有待解决的问题。同时考虑到已经应用多年的一次调频和二次调频功能，在部分工况下的调节冲突问题尚未得到完全妥善解决，如何在不干扰一次调频和二次调频功能的前提下，对三次调频的调节机制进行设计，则还是一个较为困难的问题。


技术实现要素：

[0008]
本发明解决的问题在于提供一种基于二次调频预留容量进行三次调频的方法，在电力系统二次调频功能无法发挥作用的情况下，对各电站有功功率进行三次调频，使电力系统频率恢复到基本平衡的状态。
[0009]
本发明是所采用以下技术方案来实现：
[0010]
一种基于二次调频预留容量进行三次调频的方法，在电力系统二次调频失效、电网频率一段时间单向偏离额定频率时，若电站为二次调频调节预留了可调容量，且电站全厂有功功率设定值与全厂有功功率计划值之间的偏差绝对值小于二次调频预留容量，则基于电站投入的agc进行三次调频：
[0011]
基于二次调频预留容量和三次调频系数对全厂有功设定值，以周期迭代的方式进行修正；获得修正的全厂有功设定值之后，由agc对各机组的单机有功设定值进行修改，并分别在各机组进行单机有功功率闭环调节；
[0012]
在电网频率偏差回落或agc状态变化达到停止触发条件时则停止三次调频。
[0013]
所述三次调频是基于以下条件判断进行自启动：
[0014]
1)设置用于判断三次调频是否自启动的各项参数：
[0015]
设置三次调频的触发门槛，以及设置三次调频的启动门槛值
△
f1，
△
f1≥
△
f3，其中
△
f3为一次调频门槛；
[0016]
设置三次调频的触发累积参数s，每agc系统周期对其是否清零复归进行判断，若不清零复归则进行累加；
[0017]
2)每agc系统周期将三次调频的触发累积参数与三次调频的触发门槛进行比较：
[0018]
如果触发累积参数s小于三次调频的触发门槛，三次调频不启动；
[0019]
如果触发累积参数s大于三次调频的触发门槛，则三次调频启动。
[0020]
所述三次调频系数由电网调度按固定时间段提前下发给电站：
[0021]
s3110)采用二次调频中全网负荷与kf的比例，kf为二次调频调节量与频率偏差的比例；
[0022]
s3120)根据对未来全网负荷的预测，用未来每时间段的全网负荷的预测除以二次调频中全网负荷与kf的比例，获得未来每时间段的kf；
[0023]
s3130)设未来某时间段，共有α个电站计划参与二次调频，电站二次调频预留上调容量为二次调频预留下调容量为p，则：
[0024]
s3131)该电站的三次调频上调系数为其中为第i个电站的二次调频预留上调容量；
[0025]
s3132)该电站的三次调频下调系数为其中pi为第i个电站的二次调频预留下调容量。
[0026]
对全厂有功设定值以周期迭代的方式进行修正，是在电站实时监控系统设置包含n个元素的数组，每个周期根据二次调频预留容量和三次调频系数对数组中的第一个元素赋值，并将数组中的各元素依次向后赋值；n个周期后数组中的元素均被赋值或迭代，然后根据数组加权平均值获得修正功率，再对全厂有功设定值进行修正。
[0027]
基于二次调频预留容量进行三次调频的方法，其特征在于，对全厂有功设定值以周期迭代的方式进行修正，包括以下操作：
[0028]
s3200)在电站实时监控系统设置包含n个元素的数组其中n为人工设置参数，n
×
ts为该电站机组完成一次有功功率调节所需时间的2～3倍，数组包中各元素的初始值为0；ts为agc系统周期；
[0029]
s3300)每个agc系统周期对进行赋值，然后数组中各元素依次向后赋值，使进行赋值，然后数组中各元素依次向后赋值，使
[0030]
s3400)所述对进行赋值为：
[0031]
s3410)当电网频率f＜50，为三次调频上调系数；
[0032]
s3420)当电网频率f＞50，kf为三次调频下调系数；
[0033]
s3500)n个周期后数组中的元素均被赋值或迭代，根据数组对全厂有功设定值进行一次修正：
[0034]
s3510)加权平均计算修正功率
△
p1，为数组的第i个元素；
[0035]
s3520)如果修正功率
△
p1＞0，则全厂有功设定值＝min(全厂有功设定值+修正功率
△
p1，全厂有功功率可调上限)；
[0036]
s3530)如果修正功率
△
p1＜0，则全厂有功设定值＝max(全厂有功设定值+修正功率
△
p1，全厂有功功率可调下限)；
[0037]
s3600)获得修正的全厂有功设定值之后，agc对各机组的单机有功设定值进行修改，并分别在各机组进行单机有功功率闭环调节。
[0038]
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
[0039]
1、本发明的基于二次调频预留容量进行三次调频的方法，是动作顺序晚于一次调频和二次调频对频率实现无差调节的“三次调频”；本发明的三次调频调节通过对电站agc全厂有功设定值的修改来实现，在机制上属于常规的有功功率调节，基本所有功能都部署在电站侧实时监控系统(分布在各发电站)，不依赖于任何中枢节点；
[0040]
2、本发明的基于二次调频预留容量进行三次调频的方法，采用了周期迭代调节的思路，其调节机制是在较长的时间尺度下，通过多次调节的方式，逐步使系统频率恢复到较为平衡的状态，因此与已有的一次调频功能相比，本发明三次调频方法具有无差调节的特性。
[0041]
3、本发明的基于二次调频预留容量进行三次调频的方法，三次调频的上调系数和下调系数需要调度自动化系统计算并下发至电站实时监控系统，但该计算和下发在时间上具有极大的提前量，因此除非调度的自动化系统出现极长时间的严重故障，否则不会对部署在各电站的三次调频功能造成不良影响；相比二次调频功能，本发明的三次调频功能基本完全摆脱了对中枢节点的依赖性，从而大幅提高了功能的可靠性；与一次调频通过调用火电机组蓄热或蓄能资源进行调节两相比较，本发明的三次调频方法在调节效果上具有了更高的稳定性和可持续性。
[0042]
4、本发明的基于二次调频预留容量进行三次调频的方法设置了严苛的启动条件，只有在电网频率长期单向偏离额定频率，并且调度二次调频功能长期没有发挥作用的情况下，电站的三次调频功能才会启用，从而一方面避免了本发明三次调频功能与已有的二次调频功能产生冲突，另一方面也避免了本发明三次调频功能在电网频率振荡的情况下参与调节，助长频率振荡的可能性。
[0043]
5、本发明的基于二次调频预留容量进行三次调频的方法，是由调度预先安排的二次调频电站优先进行三次调频调节，由于调度在预先安排二次调频电站时已经充分考虑到电力系统潮流约束等安全条件，同时被安排的二次调频电站也预留了充分的调节空间或调节容量，因此这种设计一方面使本发明三次调频功能的调节结果更加符合电力系统的安全要求和调度预期，另一方面也保证了三次调频功能的有效动作。
附图说明
[0044]
图1为本发明三次调频调节模式的流程示意图；
[0045]
图2为本发明三次调频启动触发累积参数在不同
△
f2设值下的变化趋势对比；
[0046]
图3为本发明三次调频调节模式的仿真模型；
[0047]
图4为本发明三次调频调节模式的功率仿真调节效果
[0048]
图5为本发明三次调频调节模式的频率仿真调节效果；
[0049]
图6为两种不同三次调频修正功率计算方式调节效果对比的仿真模型；
[0050]
图7、图8分别为不同三次调频修正功率计算方式的功率、频率仿真调节效果对比。
具体实施方式
[0051]
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0052]
常规agc系统具有根据二次调频指令、或者运行人员操作命令对全厂有功设定值进行修改，并分配至各机组的功能；本发明在agc系统中增加三次调频功能，下面对agc三次调频启动、停止及调节具体说明。
[0053]
一种基于二次调频预留容量进行三次调频的方法，在电力系统二次调频失效、电网频率一段时间单向偏离额定频率时，若电站为二次调频调节预留了可调容量，且电站全厂有功功率设定值与全厂有功功率计划值之间的偏差绝对值小于二次调频预留容量，则基于电站投入的agc进行三次调频：
[0054]
基于二次调频预留容量和三次调频系数对全厂有功设定值，以周期迭代的方式进行修正；获得修正的全厂有功设定值之后，由agc对各机组的单机有功设定值进行修改，并分别在各机组进行单机有功功率闭环调节；
[0055]
在电网频率偏差回落或agc状态变化达到停止触发条件时则停止三次调频。
[0056]
所述对全厂有功设定值以周期迭代的方式进行修正，是在电站实时监控系统设置包含n个元素的数组，每个周期根据二次调频预留容量和三次调频系数对数组中的第一个元素赋值，并将数组中的各元素依次向后赋值；n个周期后数组中的元素均被赋值或迭代，然后根据数组加权平均值获得修正功率，再对全厂有功设定值进行修正。
[0057]
如图1所示，一种基于二次调频预留容量进行三次调频的方法，具体包括以下步骤：
[0058]
s1000)在agc系统中增加三次调频功能，并设置三次调频调节模式；
[0059]
s1100)以二次调频预留容量进行三次调频需要同时满足以下条件，否则不可用：
[0060]
s1110)电站因为调频市场中标等原因，为二次调频调节预留了可调容量；
[0061]
假设电站单机有功额定容量为300mw，某时刻调度下发全厂有功计划值为290mw，则如果调度没有要求电站预留二次调频可调容量，电站只开一台机组就可以满足全厂有功设定值要求，同时因为电站没有为二次调频调节预留可调容量，所以该电站三次调频不可用；
[0062]
但如果调度要求电站预留二次调频可调容量(假设预留容量为20mw)，则电站起码需要开两台机组才能同时满足全厂有功计划值和二次调频调节预留容量的要求，同时由于电站为二次调频预留了可调容量，所以该电站三次调频的必要条件之一，即s1110所述条件满足。
[0063]
s1120)调度提前下发了该时段的三次调频系数；
[0064]
目前大部分调度机构对于并网电站具有提前下发全厂有功计划值的功能，具体来说就是每天将次日24小时的全厂有功计划值提前以15分钟为1个数据点下发至电站；调度可以根据全厂有功计划值和二次调频预留容量对各电站三次调频系数进行计算，因此可以按照全厂有功计划值和二次调频预留容量的预估结果和数据频度，预先得出各电站的三次调频系数，并下发至电站。
[0065]
s1130)电站全厂有功功率设定值与全厂有功功率计划值之间的偏差绝对值小于二次调频预留容量。
[0066]
如s1110假设电站单机有功额定容量为300mw，某时刻调度下发全厂有功计划值为
290mw，且调度要求电站预留二次调频可调容量(假设预留容量为20mw),为同时满足全厂有功计划值和二次调频调节预留容量的要求，当时电站两台机组为开机状态，则二次调频预留空间为[290-20＝270mw，290+20＝310mw]，则如果全厂有功设定值小于270mw，或大于310mw，则认为电站的二次调频资源被消耗殆尽，同时三次调频不可用。
[0067]
s2000)三次调频启动的触发条件：
[0068]
s2100)设置用于判断三次调频是否自启动的各项参数，包括：
[0069]
s2110)设置三次调频的触发门槛，以及设置三次调频的启动门槛值
△
f1，
△
f1≥
△
f3，其中
△
f3为一次调频门槛，一种可选的方式是直接按照一次调频门槛对三次调频的启动门槛进行整定，即将火电站的三次调频启动门槛值
△
f1设置为0.03hz，将水电站的三次调频启动门槛值
△
f1设置为0.05hz。
[0070]
s2120)设置三次调频的触发累积参数s；
[0071]
s2130)设置三次调频的停止门槛值
△
f5，
△
f5＜
△
f1，如果三次调频启动门槛值
△
f1按照s2110所述整定，则一种可选的方式是将火电站的三次调频停止门槛值
△
f5设置为0.02hz，将水电站的三次调频停止门槛值
△
f5设置为0.03hz。
[0072]
s2200)每周期对三次调频的触发累积参数的清零复归条件进行判断：
[0073]
s2210)比较系统频率偏差绝对值与三次调频启动门槛值
△
f1的大小，如果|f-50|＜
△
f1，则对三次调频的触发累积参数s进行清零复归，其中f为电网频率；
[0074]
本发明所述系统频率偏差绝对值、系统频率偏差均为电网频率偏差绝对值、电网频率偏差；
[0075]
s2210的逻辑设计是为了防止三次调频在系统频率振荡的情况下参与调节，三次调频的设计初衷是为了纠正长期持续、单向偏离的系统偏差，事实上缺乏控制中枢且以无差调节为目标的三次调频，如果在系统频率振荡的情况下参与调节，则其调节效果与频率振荡叠加而形成共振的可能性要高于一次调频和二次调频调节。
[0076]
s2220)判断电站agc是否投入，如果agc未投入，则对三次调频的触发累积参数s进行清零复归；
[0077]
s2230)判断是否有机组投入agc控制，如果没有机组投入agc控制，则对三次调频的触发累积参数s进行清零复归；
[0078]
三次调频是以电站为单位的有功功率调节，基于电站agc功能发挥作用，因此s2220和s2230所述，是将电站agc功能可以正常发挥作用作为三次调频启动的必要条件。
[0079]
s2240)判断是否接收到新的agc调节指令，如果接收到新的agc调节指令，则对三次调频的触发累积参数s进行清零复归；
[0080]
本发明的三次调频调节是部署于电站自动化控制系统的自发式调节，其设计初衷是为了在调度二次调频或电站人工调节长期未发生作用时，对电网系统频率进行自动纠偏，由于三次调频与调度二次调频或电站人工调节都是以全厂有功设定值为作用对象，如果同时进行调节的话，很可能造成冲突、抵消或其它难以预料的异常工况，因此设定为三种调节同一时间只有一种生效；即agc调节源或者设置为只能在调度侧接收二次调频指令，或者设置为只能在电站侧接收电站运行人员指令，而s2240所述机制则决定了，三次调频只有在以上两种调节方式长期没有动作的情况下才进行调节。
[0081]
s2250)判断三次调频功能是投入状态还是退出状态，如果三次调频功能是退出状
态，则对三次调频的触发累积参数s进行清零复归；
[0082]
s2270)如果以上s2210至s2250所述条件均不满足，则不对三次调频的触发累积参数s进行清零复归。
[0083]
s2300)在不进行清零复归时，每周期对三次调频的触发累积参数进行累加：
[0084]
s2310)将当前周期采集到的系统频率偏差绝对值与上周期采集到的系统频率偏差绝对值进行对比：
[0085]
s2311)如果当前周期的系统频率偏差绝对值小于上周期的系统频率偏差绝对值，即如果|f-50|＜|f
’‑
50|，则跳过s2300后续步骤，并保持三次调频的触发累积参数s不变，其中f’为上周期采集的电网频率；
[0086]
s2312)如果当前周期的系统频率偏差绝对值大于上周期的系统频率偏差绝对值，即如果|f-50|≥|f
’‑
50|，则执行s2320，对三次调频的触发累积参数s进行累加。
[0087]
s2310所述逻辑的目的是为了防止当系统频率从偏差状态恢复到平衡状态的过程中三次调频发生作用，如果导致系统频率偏差的异常因素被消除，或在调度通过其它电站进行二次调频的情况下，三次调频的动作很可能导致重复或过度调节，进而可能引发系统频率振荡，因此应根据系统频率偏差的变化趋势来防止三次调频的动作。
[0088]
s2320)根据系统频率偏差和积分时间，对三次调频的触发累积参数s进行累加迭代：
[0089]
s2321)对三次调频的触发累积参数s进行累加的理论计算公式为，s＝s+∫(|f-50|-δf2)dt，
△
f2为人工设置常数，应满足0＜
△
f2＜
△
f1，dt为时间积分；
[0090]
s2322)对三次调频的触发累积参数s进行累加的实际计算公式为，s＝s+(|f-50|－
△
f2)
×
ts，其中若系统有恒定的计算周期，则ts为该周期时间，若系统没有恒定的计算周期，则ts为平均周期时间或估计周期时间。
[0091]
在s2320所述计算公式中引入人工设置常数
△
f2，并且要求0＜
△
f2＜
△
f1是为了获得更优的累积权重，虽然将
△
f2设置为0或
△
f1也能保证较大的频率偏差具有较高的累积权重，但设置为0时累积权重变化的加速度可能太慢，而设置为
△
f1时累积权重变化的加速度可能太快，都会为三次调频触发门槛的设定造成困难。
[0092]
假设系统周期时间为2秒，
△
f1为0.05hz，则在假设
△
f2分别取0时、0.025hz、0.05hz时，触发累积参数的变化如表1所示，其在修正坐标系后的变化趋势对比则如图2所示。
[0093]
表1触发累积参数的变化
[0094]
[0095][0096]
s2400)每周期将三次调频的触发累积参数与三次调频的触发门槛进行比较：
[0097]
s2410)如果三次调频的触发累积参数s小于三次调频的触发门槛，三次调频不启动；
[0098]
s2420)如果三次调频的触发累积参数s大于三次调频的触发门槛，则三次调频启动。
[0099]
如图1所示，s3000)基于二次调频预留容量进行三次调频：
[0100]
s3100)电网提前计算三次调频系数，并按固定时间段，提前下发给电站：
[0101]
s3110)采用二次调频中全网负荷与kf的比例，参数kf为二次调频调节量与频率偏差的比例；
[0102]
s3120)根据对未来全网负荷的预测，以及二次调频中全网负荷与参数kf的比例，用未来每时间段的全网负荷的预测除以二次调频中全网负荷与参数kf的比例，获得未来每时间段的kf；
[0103]
s3130)在电力系统调频市场的运作机制下，负责二次调频的各电站需要在各时间段按照计划预留合适的二次调频调节容量，假设对未来某时间段，s3120得出的二次调频调节量与频率偏差的比例为kf，共有α个电站计划参与二次调频，其中某电站二次调频预留上
调容量为p、二次调频预留下调容量为p，则：
[0104]
s3131)该电站的三次调频上调系数为其中为第i个电站的二次调频预留上调容量；
[0105]
s3132)该电站的三次调频下调系数为kf，其中pi为第i个电站的二次调频预留下调容量。
[0106]
假设在16:00～16:15这一15分钟时间段，调度得出的二次调频调节量与频率偏差的比例kf为2000mw/hz，该时段有三个电站预留了二次调频容量，其上调容量分别为100mw、200mw、200mw，下调容量分别为150mw、250mw、100mw，则三个电站的上调系数分别为400mw/hz、800mw/hz、800mw/hz，下调系数分别为600mw/hz、1000mw/hz、400mw/hz。
[0107]
s3200)在该电站实时监控系统设置包含n个元素的数组其中n为人工设置参数，n
×
ts应为该电站机组完成一次有功功率调节所需时间的2～3倍，数组包含各变量的初始值为0；
[0108]
s3300)每个agc系统周期对进行赋值，再将数组各元素依次向后赋值，即使进行赋值，再将数组各元素依次向后赋值，即使
[0109]
s3400)每个周期对进行赋值为：
[0110]
s3410)当电网频率f＜50，
[0111]
s3420)当电网频率f＞50，
[0112]
s3500)每n个计算周期数组中的元素均被赋值或迭代，根据数组对全厂有功设定值进行一次修正：
[0113]
s3510)加权平均计算修正功率为数组的第i个元素；
[0114]
假设s3200所设置数组长度为5，到分别为100mw、100mw、200mw、200mw、100mw，则
[0115]
s3520)如果修正功率
△
p1＞0，则全厂有功设定值＝min(全厂有功设定值+修正功率
△
p1，全厂有功功率可调上限)；
[0116]
s3530)如果修正功率
△
p1＜0，则全厂有功设定值＝max(全厂有功设定值+修正功率
△
p1，全厂有功功率可调下限)。
[0117]
s3600)获得修正的全厂有功设定值之后，agc对各机组的单机有功设定值进行修改，并分别在各机组进行单机有功功率闭环调节。
[0118]
本发明三次调频调节模式的仿真建模如图3所示，模型中ty为接力器响应时间常数；tw为水流惯性时间常数；ta为机组(负荷)惯性时间常数；tf为调节反馈延时，反映输出功率与pid调节信号的同步延迟，主要包括输出功率的测量、传输时间以及pid运算时间；en为机组(负荷)静态频率自调节(特性)系数；全厂设定值修正函数负责实现每30秒根据数组的加权平均值对全厂有功设定值进行修正的功能。本实施例假设有三个电站参与电网三次调频，则仿真模型的调节效果如图4、图5所示，从图中可以看出三次调频所具有的明显的迭代调节的性质。
[0119]
为显示s3500通过对数组取加权平均值得到修正功率
△
p1的优越性，建立如图6所示仿真模型对两种计算修正功率
△
p1的方式进行比较，其中电站1每30秒根据电网频率偏差按s3400方法对三次调频调节量进行一次计算，并根据计算结果对全厂有功设定值进行修正；电站2则每30秒根据数组的加权平均值对全厂有功设定值进行修正。如图7、图8所示，在对系统频率偏差引入周期扰动的情况下，电站2三次调频的效果和稳定性优于电站1。
[0120]
在电网频率偏差回落或agc状态变化达到停止触发条件则停止三次调频，下面对三次调频停止进行具体说明。
[0121]
s4000)三次调频停止的触发条件，包括：
[0122]
s4100)当三次调频处于启动状态时，如果下述s4200至s4600任一条件满足，则停止三次调频功能；
[0123]
s4200)比较系统频率偏差绝对值与三次调频停止门槛值
△
f5的大小，如果|f-50|＜
△
f5，则停止三次调频功能，其中
△
f5为人工设置参数，且小于三次调频启动门槛值
△
f1；
[0124]
s4200的逻辑设计是为了防止三次调频在系统频率振荡的情况下参与调节，以及防止三次调频功能始终无法停止调节的情况发生。
[0125]
s4300)判断电站agc是否投入，如果agc未投入，则停止三次调频功能；
[0126]
s4400)判断是否有机组投入agc控制，如果没有机组投入agc控制，则停止三次调频功能；
[0127]
三次调频是以电站为单位的有功功率调节，基于电站agc功能发挥作用，因此s4300和s4400所述，是将电站agc功能可以正常发挥作用作为三次调频调节的必要条件。
[0128]
s4500)判断是否接收到新的agc调节指令，如果接收到新的agc调节指令，则停止三次调频功能；
[0129]
本发明的三次调频调节是部署于电站自动化控制系统的自发式调节，其设计初衷是为了在调度二次调频或电站人工调节长期未发生作用时，对电网系统频率进行自动纠偏，由于三次调频与调度二次调频或电站人工调节都是以全厂有功设定值为作用对象，如果同时进行调节的话，很可能造成冲突、抵消或其它难以预料的异常工况，因此在工程设计中将三种调节定义为互斥关系，即agc调节源或者只能设置在调度侧接收二次调频指令，或者只能设置在电站侧接收电站运行人员指令，而s4500所述机制则保证了三次调频不会与上述两种调节方式共同动作。
[0130]
s4600)判断三次调频功能是投入状态还是退出状态，如果三次调频功能是退出状态，则停止三次调频功能。
[0131]
本发明的三次调频的方法，是由调度预先安排的二次调频电站优先进行三次调频调节；由于调度在预先安排二次调频电站时已经充分考虑到电力系统潮流约束等安全条件，同时被安排的二次调频电站也预留了充分的调节空间或调节容量，因此这种设计一方面使本发明三次调频功能的调节结果更加符合电力系统的安全要求和调度预期，另一方面也保证了三次调频功能的有效动作。
[0132]
以上给出的实施例是实现本发明较优的例子，本发明不限于上述实施例。本领域的技术人员根据本发明技术方案的技术特征所做出的任何非本质的添加、替换，均属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种基于二次调频预留容量进行三次调频的方法，其特征在于，在电力系统二次调频失效、电网频率一段时间单向偏离额定频率时，若电站为二次调频调节预留了可调容量，且电站全厂有功功率设定值与全厂有功功率计划值之间的偏差绝对值小于二次调频预留容量，则基于电站投入的agc进行三次调频：基于二次调频预留容量和三次调频系数对全厂有功设定值，以周期迭代的方式进行修正；获得修正的全厂有功设定值之后，由agc对各机组的单机有功设定值进行修改，并分别在各机组进行单机有功功率闭环调节；在电网频率偏差回落或agc状态变化达到停止触发条件时则停止三次调频。2.如权利要求1所述的基于二次调频预留容量进行三次调频的方法，其特征在于，所述三次调频是基于以下条件判断进行自启动：1)设置用于判断三次调频是否自启动的各项参数：设置三次调频的触发门槛，以及设置三次调频的启动门槛值
△
f1，
△
f1≥
△
f3，其中
△
f3为一次调频门槛；设置三次调频的触发累积参数s，每agc系统周期对其是否清零复归进行判断，若不清零复归则进行累加；2)每agc系统周期将三次调频的触发累积参数与三次调频的触发门槛进行比较：如果触发累积参数s小于三次调频的触发门槛，三次调频不启动；如果触发累积参数s大于三次调频的触发门槛，则三次调频启动。3.如权利要求2所述的基于二次调频预留容量进行三次调频的方法，其特征在于，所述触发累积参数s的清零复归判断及累加为：1)每agc系统周期对触发累积参数s的清零复归条件进行判断为：s2210)比较系统频率偏差绝对值与三次调频启动门槛值
△
f1的大小，如果|f-50|＜
△
f1，则对触发累积参数s进行清零复归，其中f为电网频率；s2220)判断电站agc是否投入，如果agc未投入，则对触发累积参数s进行清零复归；s2230)判断是否有机组投入agc控制，如果没有机组投入agc控制，则对触发累积参数s进行清零复归；s2240)判断是否接收到新的agc调节指令，如果接收到则对触发累积参数s进行清零复归；s2250)判断三次调频是投入状态还是退出状态，如果是退出状态则对触发累积参数s进行清零复归；s2260)如果以上s2210至s2250所述条件均不满足，则不对三次调频的触发累积参数s进行清零复归；2)每agc系统周期对触发累积参数进行累加为：s2310)将当前周期采集到的系统频率偏差绝对值与上周期采集到的频率偏差绝对值进行对比：s2311)如果当前周期的系统频率偏差绝对值小于上周期的系统频率偏差绝对值，即如果|f-50|＜|f
’‑
50|，则跳过以下后续步骤，并保持触发累积参数s不变，其中f’为上周期采集的电网频率；s2312)如果当前周期的系统频率偏差绝对值大于上周期的系统频率偏差绝对值，即如
果|f-50|≥|f
’‑
50|，则执行s2320，对三次调频的触发累积参数s进行累加；s2320)根据系统频率偏差和积分时间，对三次调频的触发累积参数s进行累加：s2321)对三次调频的触发累积参数s进行累加的理论计算公式为，s＝s+∫(f-50-δf2)dt，
△
f2为人工设置常数，满足0＜
△
f2＜
△
f1，dt为时间积分；s2322)对三次调频的触发累积参数s进行累加的实际计算公式为s＝s+(|f-50|－
△
f2)
×
t
s
，其中若agc系统有恒定的计算周期，则t
s
为该周期时间，若没有则t
s
为平均周期时间或估计周期时间。4.如权利要求1所述的基于二次调频预留容量进行三次调频的方法，所述三次调频系数由电网调度按固定时间段提前下发给电站：s3110)采用二次调频中全网负荷与k
f
的比例，k
f
为二次调频调节量与频率偏差的比例；s3120)根据对未来全网负荷的预测，用未来每时间段的全网负荷的预测除以二次调频中全网负荷与k
f
的比例，获得未来每时间段的k
f
；s3130)设未来某时间段，共有α个电站计划参与二次调频，电站二次调频预留上调容量为p、二次调频预留下调容量为p，则：s3131)该电站的三次调频上调系数为其中为第i个电站的二次调频预留上调容量；s3132)该电站的三次调频下调系数为k
f
，其中p
i
为第i个电站的二次调频预留下调容量。5.如权利要求1或4所述的基于二次调频预留容量进行三次调频的方法，其特征在于，对全厂有功设定值以周期迭代的方式进行修正，是在电站实时监控系统设置包含n个元素的数组，每个周期根据二次调频预留容量和三次调频系数对数组中的第一个元素赋值，并将数组中的各元素依次向后赋值；n个周期后数组中的元素均被赋值或迭代，然后根据数组加权平均值获得修正功率，再对全厂有功设定值进行修正。6.如权利要求5所述的基于二次调频预留容量进行三次调频的方法，其特征在于，对全厂有功设定值以周期迭代的方式进行修正，包括以下操作：s3200)在电站实时监控系统设置包含n个元素的数组其中n为人工设置参数，n
×
t
s
为该电站机组完成一次有功功率调节所需时间的2～3倍，数组包中各元素的初始值为0；t
s
为agc系统周期；s3300)每个agc系统周期对进行赋值，然后数组中各元素依次向后赋值，使s3400)所述对进行赋值为：s3410)当电网频率f＜50，s3410)当电网频率f＜50，为三次调频上调系数；s3420)当电网频率f＞50，k
f
为三次调频下调系数；
s3500)n个周期后数组中的元素均被赋值或迭代，根据数组对全厂有功设定值进行一次修正：s3510)加权平均计算修正功率
△
p1，，为数组的第i个元素；s3520)如果修正功率
△
p1＞0，则全厂有功设定值＝min(全厂有功设定值+修正功率
△
p1，全厂有功功率可调上限)；s3530)如果修正功率
△
p1＜0，则全厂有功设定值＝max(全厂有功设定值+修正功率
△
p1，全厂有功功率可调下限)；s3600)获得修正的全厂有功设定值之后，agc对各机组的单机有功设定值进行修改，并分别在各机组进行单机有功功率闭环调节。7.如权利要求1所述的基于二次调频预留容量进行三次调频的方法，其特征在于，停止三次调频的触发条件为：s4100)当三次调频处于启动状态时，如果下述s4200至s4600任一条件满足，则停止三次调频；s4200)比较电网频率偏差绝对值与三次调频停止门槛值
△
f5的大小，如果|f-50|＜
△
f5，则停止三次调频功能，其中
△
f5为人工设置参数，且小于三次调频启动门槛值
△
f1；s4300)判断电站agc是否投入，如果agc未投入，则停止三次调频；s4400)判断是否有机组投入agc控制，如果没有机组投入agc控制，则停止三次调频；s4500)判断是否接收到新的agc调节指令，如果接收到则停止三次调频；s4600)判断三次调频是投入状态还是退出状态，如果三次调频是退出状态，则停止三次调频。

技术总结
本发明公开了一种基于二次调频预留容量进行三次调频的方法，在电力系统二次调频失效、电网频率一段时间单向偏离额定频率时，若电站为二次调频调节预留了可调容量，且电站全厂有功功率设定值与全厂有功功率计划值之间的偏差绝对值小于二次调频预留容量，则基于电站投入的AGC进行三次调频；在电网频率偏差回落或AGC状态变化达到停止触发条件时则停止三次调频。本发明是动作顺序晚于一次调频和二次调频对频率实现无差调节的三次调频；相比二次调频功能，本发明的三次调频功能基本完全摆脱了对中枢节点的依赖性，从而大幅提高了功能的可靠性；相比通过调用火电机组蓄热或蓄能资源的一次调频功能，本发明的三次调频方法无疑在调节效果上具有了更高的稳定性和可持续性。调节效果上具有了更高的稳定性和可持续性。调节效果上具有了更高的稳定性和可持续性。


技术研发人员：尹述红 胡林 陈伟 杨忠 李阳毅诚 钟东明 陶卿 王海达
受保护的技术使用者：华能澜沧江水电股份有限公司
技术研发日：2023.03.15
技术公布日：2023/7/25