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CN114236232A - 一种考虑频率变化趋势的小水电频率预测方法 - Google Patents

一种考虑频率变化趋势的小水电频率预测方法 Download PDF

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CN114236232A
CN114236232A CN202111547828.5A CN202111547828A CN114236232A CN 114236232 A CN114236232 A CN 114236232A CN 202111547828 A CN202111547828 A CN 202111547828A CN 114236232 A CN114236232 A CN 114236232A
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CN
China
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time limit
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small hydropower
interval time
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CN202111547828.5A
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English (en)
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温永森
王玕
钟嘉明
郑少铧
张紫凡
黎子豪
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Guangzhou City University of Technology
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Guangzhou City University of Technology
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G01R23/02—Arrangements for measuring frequency, e.g. pulse repetition rate; Arrangements for measuring period of current or voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/40—Synchronising a generator for connection to a network or to another generator
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
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Abstract

本发明提供一种考虑频率变化趋势的小水电频率预测方法；通过检测时限T预测区间时限m的频率变化；通过始末频率计算检测频率为每一秒的平均频率；减少计算量；算法简单；同时由于水轮机具有惯性作用，频率在短时间内不会出现大幅度变化；通过检测时限T对区间时限m的频率进行预测；预测结果准确；通过提前预测小水电频率的变化趋势；对小水电频率预先进行调整；进而是对消除或降低未来频率的大幅度变化；保证了用电效率，增强了用电稳定性。

Description

一种考虑频率变化趋势的小水电频率预测方法
技术领域
本发明涉及小水电站控制技术领域，具体涉及一种考虑频率变化趋势的小水电频率预测方法。
背景技术
小水电站作为一种重要的分布式能源，能够有力优化电源结构和支撑电网发展。现有小水电控制方法，单纯采用专线并网必然造成网络结构进一步复杂、运行控制难度进一步加大的局面；而由于线路沿线电压分布不均，采用变电站集中调压的方式难以满足电压要求，不利于可靠供电；在小水电无序并网地区，单纯采用现有的电压调节方法难以现实配电网线路电压的有效控制。
在中国申请号为202010423852.7；公开日为2020.8.18的专利文献公开了一种小水电站多档位折水控制方法和系统；控制方法包括：采集水电机组的1s内的平均频率；根据采集到的水电机组的频率确定折水档位；在间隔预设时间后，重新采集水电机组的频率，并确定重新采集的水电机组的频率是否满足并网条件；若重新采集的水电机组的频率满足并网条件，则进行并网。
但是该控制方法和系统不能对小水电的频率进行预测；同时其需要通过1s内所述水电机组的所有频率计算平均频率；算法复杂。
发明内容
本发明提供一种考虑频率变化趋势的小水电频率预测方法；不需计算小水电侧和配电网侧的电压幅值；通过对小水电频率变化趋势预测的下一阶段的电网频率，算法简单。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：一种考虑频率变化趋势的小水电频率预测方法，包括以下步骤：
步骤(1).预设区间时限m和检测时限T；m＝60T；区间时限m和检测时限T同步计时；记录区间时限m中检测时限T内每一秒的检测频率；每组检测频率为一秒内的始末频率。
步骤(2).通过检测频率的一秒内始末频率计算每组检测频率的平均频率
Figure BDA0003416234150000021
步骤(3).通过公式
Figure BDA0003416234150000022
计算检测时限内a和b的数值。
步骤(4).通过公式
Figure BDA0003416234150000023
拟合当前区间时限m的预测频率的变化曲线；
Figure BDA0003416234150000024
为预测频率。
步骤(5).通过预测频率的变化曲线预测当前区间时限m的小水电频率变化趋势。
以上方法，通过始末频率计算检测频率为每一秒的平均频率；减少计算量；算法简单；同时由于水轮机具有惯性作用，频率在短时间内不会出现大幅度变化；通过检测时限T对区间时限m的频率进行预测；预测结果准确；通过提前预测小水电频率的变化趋势；对小水电频率预先进行调整；进而是对消除或降低未来频率的大幅度变化；保证了用电效率，增强了用电稳定性。
进一步的，步骤(5)完成后，进行步骤(6)-步骤(8)。
步骤(6).预设小水电频率调节档位；预设预测频率小于49.5Hz的数目为X，预测频率大于50.2Hz的数目为Y；总预测频率的数目为Z。
步骤(7).判断X＞(1/10Y)是否成立；若是，则调大档位；若否，则进行步骤(8)。
步骤(8).判断Y＞(1/10Z)是否成立；若是，则调小档位；若否，则不对档位进行调节。
以上方法，先判断区间时限m内是否有一个以上预测频率小于49.5Hz，若是，则调大档位；若否，则判断区间时限m内有两个以上预测频率小于50.2H，若是，则调小档位；若否，则不进行调节。
进一步的，步骤(1)中：m为10分钟；T为10秒。
进一步的，步骤(1)还包括：小水电运行重复运行区间时限m，并记录每个区间时限m中的检测时限T的检测频率；对不同区间时限m的频率进行预测。
以上方法，实现持续对不同区间时限m的频率进行预测。
附图说明
图1为本发明的流程图。
图2为本发明实施例中检测频率和预测频率的曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。
如图1-2所示；一种考虑频率变化趋势的小水电频率预测方法，包括以下步骤：
步骤(1).预设区间时限m和检测时限T；m＝60T；区间时限m和检测时限T同步计时；记录区间时限m中检测时限T内每一秒的检测频率；每组检测频率为一秒内的始末频率。在本实施例中，m为10分钟；T为10秒。
步骤(2).通过检测频率的一秒内始末频率计算每组检测频率的平均频率
Figure BDA0003416234150000031
在本实施中，将检测频率的一秒内始末频率相加之和再除以2得到每组检测频率的平均频率。
步骤(3).通过公式
Figure BDA0003416234150000032
计算检测时限内a和b的数值。
步骤(4).通过公式
Figure BDA0003416234150000033
拟合当前区间时限m的预测频率的变化曲线；
Figure BDA0003416234150000034
为预测频率。
步骤(5).通过预测频率的变化曲线预测当前区间时限m的小水电频率变化趋势。
步骤(6).预设小水电频率调节档位；预设预测频率小于49.5Hz的数目为X，预测频率大于50.2Hz的数目为Y；总预测频率的数目为Z。
步骤(7).判断X＞(1/10Y)是否成立；若是，则调大档位；若否，则进行步骤(8)。
步骤(8).判断Y＞(1/10Z)是否成立；若是，则调小档位；若否，则不对档位进行调节。
以上方法，通过始末频率计算检测频率为每一秒的平均频率；减少计算量；算法简单；同时由于水轮机具有惯性作用，频率在短时间内不会出现大幅度变化；通过检测时限T对区间时限m的频率进行预测；预测结果准确；通过提前预测小水电频率的变化趋势；对小水电频率预先进行调整；进而是对消除或降低未来频率的大幅度变化；保证了用电效率，增强了用电稳定性。先判断区间时限m内是否有一个以上预测频率小于49.5Hz，若是，则调大档位；若否，则判断区间时限m内有两个以上预测频率小于50.2H，若是，则调小档位；若否，则不进行调节。
步骤(1)还包括：小水电运行重复运行区间时限m，并记录每个区间时限m中的检测时限T的检测频率；对不同区间时限m的频率进行预测。实现持续对不同区间时限m的频率进行预测。
表1为检测时限T内每一秒的检测频率对照表；
Figure BDA0003416234150000041
表1
在本实施中，T1为检测时限T的第一秒，T2为检测时限T的第二秒，T3为检测时限T的第三秒，T4为检测时限T的第四秒，T5为检测时限T的第五秒，T6为检测时限T的第六秒，T7为检测时限T的第七秒，T8为检测时限T的第八秒，T9为检测时限T的第九秒，T10为检测时限T的第十秒。
在本实施中，
Figure BDA0003416234150000042
为50Hz，
Figure BDA0003416234150000043
为49.97Hz；
Figure BDA0003416234150000044
为50.15Hz；
Figure BDA0003416234150000045
为50Hz；
Figure BDA0003416234150000046
为49.83Hz；
Figure BDA0003416234150000047
为49.69Hz；
Figure BDA0003416234150000048
为50.02Hz；
Figure BDA0003416234150000049
为49.74Hz；
Figure BDA00034162341500000410
为49.97Hz；
Figure BDA00034162341500000411
为50.11Hz。
通过公式
Figure BDA00034162341500000412
可以计算得到得到a为49.986；b为-0.0069。通过公式
Figure BDA00034162341500000413
拟合当前区间时限m的预测频率的变化曲线。参照图2所示；曲线为检测频率；斜线为预测频率。然后通过当前区间时限m中的预测频率数量对小水电频率调节档位进行调节。

Claims (4)

1.一种考虑频率变化趋势的小水电频率预测方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤(1).预设区间时限m和检测时限T；m＝60T；区间时限m和检测时限T同步计时；记录区间时限m中检测时限T内每一秒的检测频率；每组检测频率为一秒内的始末频率；
步骤(2).通过检测频率的一秒内始末频率计算每组检测频率的平均频率
Figure FDA0003416234140000011
步骤(3).通过公式
Figure FDA0003416234140000012
计算检测时限内a和b的数值；
步骤(4).通过公式
Figure FDA0003416234140000013
拟合当前区间时限m的预测频率的变化曲线；
Figure FDA0003416234140000014
为预测频率；
步骤(5).通过预测频率的变化曲线预测当前区间时限m的小水电频率变化趋势。
2.根据权利要求1一种考虑频率变化趋势的小水电频率预测方法，其特征在于：步骤(5)完成后，进行步骤(6)-步骤(8)；
步骤(6).预设小水电频率调节档位；预设预测频率小于49.5Hz的数目为X，预测频率大于50.2Hz的数目为Y；总预测频率的数目为Z；
步骤(7).判断X＞(1/10Y)是否成立；若是，则调大档位；若否，则进行步骤(8)；
步骤(8).判断Y＞(1/10Z)是否成立；若是，则调小档位；若否，则不对档位进行调节。
3.根据权利要求1一种考虑频率变化趋势的小水电频率预测方法，其特征在于：步骤(1)中：m为10分钟；T为10秒。
4.根据权利要求1一种考虑频率变化趋势的小水电频率预测方法，其特征在于：步骤(1)还包括：小水电运行重复运行区间时限m，并记录每个区间时限m中的检测时限T的检测频率；对不同区间时限m的频率进行预测。
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