[发明专利]一种含风电的电力系统自动发电控制仿真分析方法

说明书

技术领域

本发明属于新能源发电领域，具体涉及一种含风电的电力系统自动发电控制仿真分析方法。 

背景技术

风力发电具有间歇性和随机性的特点，大规模风力发电并网对电力系统的安全稳定运行带来了非常大的影响，在大规模风力发电并网前，需要对其并网后各种运行状态进行仿真，发现潜在问题并提出解决方法，可有效防止大规模风电接入对系统安全稳定运行的影响。 

现有国内外电力系统仿真软件虽已建立风电机组和风电场模型，且可进行风电场接入电网影响分析，但分析手段多为潮流稳态计算和毫秒级故障暂态计算，不能进行含风电的长时间过程动态仿真，即未考虑基于调度计划的电网自动发电控制（二次调频）仿真，无法模拟仿真风电长时间波动对电力系统的系统频率和区域控制误差性能指标的影响。 

因此，需要建立适应长过程动态仿真的风电机组模型和常规发电机组模型等，建立电网自动发电控制系统模型，综合各类模型，基于调度计划和机组运行特性，考虑不同元件响应时间的配合协调，进行系统自动发电控制仿真，分析风电接入后对电力系的系统频率控制的影响，以提出适应风电发展的电力系统的系统频率控制方法。 

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种含风电的电力系统自动发电控制仿真分析方法，用于研究风电接入对电网动态调频影响分析，仿真时间可以为秒级到小时级及以上，监测变量包括电力系统的系统频率、联络线功率、发电机组出力和风电场出力等，用于定量分析不同风电出力情况下对电网频率控制性能的影响，并给出自动发电控制系统控制方法调整的合理建议，有利于提前预警大规模风电接入后电力系统的安全稳定运行风险。 

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案： 

一种含风电的电力系统自动发电控制仿真分析方法，所述仿真分析方法包括以下步骤： 

步骤1：建立风电接入的电网模型； 

步骤2：建立仿真平台外部接口模型； 

步骤3：格式处理电网中随时间变化的数据并将数据输入至所述仿真平台外部接口模型； 

步骤4：设定仿真参数并进行动态运行仿真； 

步骤5：建立控制性能指标评价分析模型； 

步骤6：保存并处理结果数据，得到控制性能指标。 

所述步骤1中，电网模型包括电网自动发电控制系统模型、电网拓扑结构模型和各类元件模型。 

所述电网自动发电控制系统模型包括总调节功率计算模块、机组基本功率计算模块、机组调节功率计算模块、机组目标功率计算模块和机组目标功率校验模块。 

所述总调节功率计算模块计算区域控制误差，控制区域包括死区、正常控制区、次紧急区和紧急区；所述基本功率包括固定基本功率模式和浮动基本功率模式；所述机组目标功率校验模块对机组反向延时、控制信号死区、机组相应控制命令、最大调节量和机组运行限值进行校验。 

所述元件模型包括风电机组模型、常规发电机组模型和负荷模型等。 

所述风电机组模型包括电气控制模块、机械模块、出力模拟模块、接收调度指令的有功功率控制模块和无功功率控制模块；所述常规发电机组模型包括自动电压控制模块、调速器模块、电力系统稳定器模块和自动发电控制模块。 

所述步骤2中，仿真平台外部接口模型实现仿真平台与随时间变化的数据的连接，实现仿真平台进行长时间动态仿真的数据源输入。 

所述步骤3中，随时间变化的数据包括常规发电机组计划出力、负荷和风电场出力。 

所述步骤4中，仿真参数包括仿真起始时间、终止时间和仿真步长。 

所述步骤5中，控制性能指标评价分析模型用于评价不同风电场出力情况下和不同调度模式下电力系统的系统频率和区域控制偏差。 

所述步骤6中，结果数据包括电力系统的系统频率、联络线功率、常规发电机组出力和风电场出力等；所述控制性能指标包括电力系统的系统频率和常规发电机组有功功率。 

与现有技术相比，本发明的有益效果在于： 

1.用于研究风电接入对电网动态调频影响分析，进行特定时段内电力系统的动态运行仿真，仿真时间可以为秒级到小时级及以上，监测变量包括电力系统的系统频率、联络线功率、常规发电机组出力和风电场出力等； 

2.用于定量分析不同风电出力情况下对电网频率控制性能的影响，并给出自动发电控制系统控制方法调整的合理建议，有利于提前预警大规模风电接入后电力系统的安全稳定运行风险；