CN116316703B - 实现网源协调功能的独立一次调频*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种实现网源协调功能的独立一次调频***。该***包括模拟电网建立单元、反馈参数生成单元、一次调频单元和快速调压单元。通过建立两个模拟电网，分别为第一模拟电网和第二模拟电网，并分配相同的初始状态，***可以实时采集目标电网的运行参数，并记录第一模拟电网和第二模拟电网的反馈参数。基于第一模拟电网和第二模拟电网的反馈参数，使用预设的一次调频模型和调压模型，可以确定当前目标电网的一次调频频率、频率调节方向、频率调节方式、调压电压值、电压调节方向和电压调节方式，并对目标电网进行一次调频和快速调压，从而实现网源协调功能。

Description

实现网源协调功能的独立一次调频***
技术领域
本发明属于电网调频技术领域，具体涉及实现网源协调功能的独立一次调频***。
背景技术
随着电力工业的发展，电力***的规模和复杂度越来越高，为了提高电网的可靠性和稳定性，需要在电网中引入大量的新能源，如风力发电和光伏发电等。然而，这些新能源的不稳定性和波动性会给电网的稳定性带来很大挑战。为了满足电网的要求，需要一种能够快速响应电网频率变化并实现频率调节的技术。现有的频率调节技术包括有功-频率控制、一次调频控制和快速调压控制等。
但现有技术存在以下缺点：
有功-频率控制：有功-频率控制是一种传统的频率控制技术，通过改变机组的有功出力来控制电网的频率。然而，这种技术只能实现较慢的频率调节，不能满足电网频率变化的快速响应需求。此外，由于该技术的控制方法较为简单，难以满足电网对于功率调节和稳定性方面的更高要求。
快速调压控制：快速调压控制是一种能够快速响应电网电压变化的技术，通过改变机组的无功出力来控制电网的电压。然而，由于该技术主要是针对电压调节，难以实现对电网频率的快速响应。此外，快速调压控制需要精确的电压测量和控制***，需要增加***的成本和复杂度。
传统一次调频控制：传统的一次调频控制主要通过改变机组的励磁电流来调节发电机的转速，进而控制电网频率。然而，该技术存在着调节响应速度慢、调节范围小、控制精度低等缺点，难以满足电网频率变化的快速响应和精确控制的要求。
综上所述，现有的电网频率控制技术存在着一些缺点，限制了它们的应用范围和性能表现。因此，需要一种新的频率控制技术，以提高电网的可靠性和稳定性，并满足电网对于功率调节和稳定性方面的更高。
新的频率控制技术需要能够快速响应电网频率变化，并实现频率调节和稳定性方面的更高要求。此外，新技术需要能够适应不同场景下的变化和特殊要求，提高***的灵活性和智能化水平。
目前，针对电网频率控制的新技术逐渐兴起，例如基于模型预测控制的频率控制技术、基于深度学习的电网频率预测和控制技术等。这些新技术可以通过多个智能传感器收集实时数据，并通过数据挖掘和分析来预测电网的运行状况，以实现快速响应电网频率变化的目标。此外，新技术还可以通过自适应算法、优化算法等技术实现精确控制和自动化控制，以提高***的稳定性和效率。
然而，这些新技术也存在一些问题。例如，基于模型预测控制技术需要对电网进行精确建模和参数调整，否则可能导致预测误差较大，控制效果不佳；基于深度学习的电网频率预测和控制技术需要大量的训练数据和计算资源，对***的实时性和稳定性提出更高的要求。因此，需要对这些新技术进行深入研究和优化，以满足电网频率控制的实际需求。
发明内容
本发明的主要目的在于提供实现网源协调功能的独立一次调频***，实现了网源协调功能，能够快速调整目标电网的频率和电压，保证电网的稳定运行；采用模拟电网进行仿真实验，可以减少实验成本和实验风险，提高了实验效率和准确性。同时，该***具有灵活性和可扩展性，可以应用于不同类型的电网。
为了解决上述问题，本发明的技术方案是这样实现的：
实现网源协调功能的独立一次调频***，所述***包括：模拟电网建立单元，配置用于建立两个模拟电网，分别为第一模拟电网和第二模拟电网，第一模拟电网和第二模拟电网和目标电网的结构、物理参数和控制参数均相同，并为第一模拟电网和第二模拟电网分配与目标电网的状态相同的初始状态；反馈参数生成单元，配置用于实时采集目标电网的运行参数，在第一模拟电网中，在目标电网的运行参数的基础上，不断正向调整模拟电网的运行参数，并实时记录第一模拟电网的反馈参数，在第二模拟电网中，在目标电网的运行参数的基础上，不断反向调整模拟电网的运行参数，并实时记录第二模拟电网的反馈参数；一次调频单元，配置用于基于第一模拟电网的反馈参数和第二模拟电网的反馈参数，使用预设的一次调频模型，确定当前目标电网的一次调频频率、频率调节方向和频率调节方式，并对目标电网进行一次调频；快速调压单元，配置用于基于第一模拟电网的反馈参数和第二模拟电网的反馈参数，使用预设的调压模型，确定当前目标电网的调压电压值、电压调节方向和电压调节方式，并对目标电网进行快速调压。
进一步的，所述模拟电网为虚拟电网；所述模拟电网建立单元包括：电力***模型建立单元，配置用于建立能够模拟目标电网的电力***模型；模拟电网建立子单元，配置用于将电力***模型导入到计算机软件中，通过计算机模拟的方式建立虚拟电网，在建立虚拟电网的过程中，保持虚拟电网与目标电网的物理参数和控制参数一致；状态分配单元，配置用于为虚拟电网分配与目标电网的状态相同的初始状态，所述初始状态定义为电力元件的状态，至少包括：发电机状态、线路状态和变压器状态。
进一步的，所述电力***模型建立单元建立电力***模型的过程包括以下步骤：
步骤S1：建立节点电压方程，用于描述目标电网的电力***的状态；所述节点电压方程是一组非线性方程，用于计算目标电网的电力***中各节点的电压值；
步骤S2：建立功率平衡方程，用于描述目标电网的电力***的功率平衡；所述功率平衡方程是一组线性方程，用于计算电力***中各个节点之间的功率平衡情况；
步骤S3：确定目标电网的电力***的边界条件；所述边界条件至少包括：目标电网的发电机的输出功率、变压器的变比和负载的功率；将所述边界条件作为电力***模型的输入参数；
步骤S4：在建立完目标电网的节点电压方程和功率平衡方程之后，将这些方程组成一个方程组，并使用数值计算方法求解该方程组。
进一步的，所述电力***模型使用如下公式进行表示：
[GB][V]＝[P][-BG][θ][Q]；
其中，G和B是节点导纳矩阵的实部和虚部，V和θ分别是节点电压和相角，P和Q分别是节点的有功和无功功率；节点导纳矩阵可以表示为：Ybus＝G+jB；其中，G和B是节点导纳矩阵的实部和虚部，用于描述电力***中各个节点之间的导纳关系，通过电路参数计算得出；实部G表示节点之间的电阻，虚部B表示节点之间的电抗；节点电压V和相角θ：描述电力***中各个节点的电压状态；电压V通常以基准电压为单位；相角θ表示电压波形在时间轴上的相位差；节点的有功功率P和无功功率Q：描述电力***中各个节点的功率状态；有功功率P表示电力***中各个节点所消耗或产生的有功功率，无功功率Q表示电力***中各个节点所消耗或产生的无功功率。
进一步的，所述反馈参数生成单元包括：数据采集子单元，配置用于实时采集目标电网的运行参数；所述运行参数包括：电压、电流、频率、有功功率和无功功率；正向调整单元，配置用于在第一模拟电网中，在目标电网的运行参数的基础上，不断正向调整模拟电网的运行参数；反向调整单元，配置用于在第二模拟电网中，在目标电网的运行参数的基础上，不断反向调整模拟电网的运行参数；反馈参数生成单元，配置用于在不断正向调整第一模拟电网的运行参数时和在不断反向调整第二模拟电网的运行参数时，生成第一模拟电网的反馈参数和第二模拟电网的反馈参数；所述第一模拟电网的反馈参数和第二模拟电网的反馈参数均包括：电压、电流、频率、有功功率和无功功率。
进一步的，所述一次调频单元，基于第一模拟电网的反馈参数和第二模拟电网的反馈参数，使用预设的一次调频模型，确定当前目标电网的频率调节方向的方法，具体包括：首先，定义目标电网的频率为f(t)，根据第一模拟电网的反馈参数和第二模拟电网的反馈参数，定义第一模拟电网和第二模拟电网的频率分别为f1(t)和f2(t)；假设当前时刻为t，上一个时刻为t-Δt，其中Δt为时间间隔，Δt可以根据实际情况设定；使用如下公式计算目标电网的频率偏差Δf(t)：
Δf(t)＝f(t)-f(t-Δt)；
然后，分别使用如下公式计算第一模拟电网和第二模拟电网的频率偏差Δf1(t)和Δf2(t)：
Δf1(t)＝f1(t)-f1(t-Δt)；
Δf2(t)＝f2(t)-f2(t-Δt)；
使用如下公式计算目标电网的频率调节方向sign(Δf(t))，其中sign表示符号函数：
sign(Δf(t))＝{1,Δf(t)>0；-1,Δf(t)<0；0,Δf(t)＝0}；
使用如下公式计算目标电网的频率调节幅度delta_f(t)，并根据预设的调节幅度阈值进行限制：
delta_f(t)＝k*abs(Δf(t))*sign(Δf(t))；
如果delta_f(t)大于预设的调节幅度阈值，即delta_f_max，则将delta_f(t)限制为delta_f_max；k和delta_f_max为预设参数，用于调节调频幅度；k表示比例系数，用于计算调节幅度delta_f(t)，取值范围为为0.1到1。
进一步的，所述一次调频单元，基于第一模拟电网的反馈参数和第二模拟电网的反馈参数，使用预设的一次调频模型，确定当前目标电网的一次调频频率和频率调节方式的方法，具体包括：当Δf1(t)和Δf2(t)符号相同时，即第一模拟电网和第二模拟电网的频率调节方向相同时，采用频率调节方式A，所述频率调节方式A使用如下公式表示：
f(t)＝f(t-Δt)+delta_f(t)；
当Δf1(t)和Δf2(t)符号不同时，即第一模拟电网和第二模拟电网的频率调节方向不同时，采用频率调节方式B，所述频率调节方式B：
f(t)＝f(t-Δt)-delta_f(t)；
根据计算出来的频率调节方式，对目标电网进行一次调频，即将f(t)更新为新的频率值。
进一步的，所述快速调压单元基于第一模拟电网的反馈参数和第二模拟电网的反馈参数，使用预设的调压模型，确定当前目标电网的调压电压值的具体过程包括：根据第一模拟电网和第二模拟电网的的反馈参数，确定第一模拟电网和第二模拟电网的反馈参数中的电压值的变化量分别为：ΔV1和ΔV2；然后将ΔV1和ΔV2代入到调压模型中；所述调压模型使用如下公式进行表示：
其中，ΔV表示目标电网的调压电压值的变化量；ΔP是目标电网的有功功率的变化量，Kp、Ki和Kfeed是预设的参数，分别表示比例调节系数、积分调节系数和反馈调节系数，t′是时间变量，T为目标电网的运行时间；根据目标电网的调压电压值的变化量，确定目标电网的调压电压值；
进一步的，所述电压调节方向的确定过程包括：如果第一模拟电网的反馈参数中的电压值大于第二模拟电网的反馈参数中的电压值，则确定电压调节方向为上调，反之则为下调。
进一步的，所述电压调节方式为变压器调节方式。
本发明的实现网源协调功能的独立一次调频***，具有以下有益效果：该***可以实现对目标电网的频率和电压的快速调节，从而可以在电力***出现异常情况时及时调整***参数，确保电力***的稳定运行。采用虚拟电网作为模拟电网可以大大降低实验成本和风险，同时也方便了***的调试和维护。该***可以实时采集目标电网的运行参数，并及时调整模拟电网的运行参数，从而实现对目标电网的精准控制，减少***的故障和损失。该***采用先进的电力***模型和数值计算方法，可以对电力***的状态进行准确的建模和预测，从而为***的调节和优化提供科学依据。该***可以广泛应用于电力***的运行和管理中，尤其适用于大型电力***的调节和控制，可以有效地提高电力***的调节精度和稳定性，减少***的故障和损失，具有很好的推广应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例提供的实现网源协调功能的独立一次调频***的***结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
以下分别进行详细说明。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。。
参考图1，实现网源协调功能的独立一次调频***，所述***包括：模拟电网建立单元、反馈参数生成单元、一次调频单元和快速调压单元；模拟电网建立单元用于创建两个模拟电网，并将它们的结构、物理参数和控制参数与目标电网相同。同时，它会为第一模拟电网和第二模拟电网分配与目标电网的状态相同的初始状态，使它们能够和目标电网实现同步运行。反馈参数生成单元用于实时采集目标电网的运行参数，并根据这些参数调整模拟电网的运行参数，从而保持模拟电网和目标电网的同步。具体而言，该单元会实时采集目标电网的运行参数，如电压、频率等，然后将这些参数输入到第一模拟电网和第二模拟电网中。在第一模拟电网中，它会不断正向调整模拟电网的运行参数，并实时记录第一模拟电网的反馈参数。在第二模拟电网中，它会不断反向调整模拟电网的运行参数，并实时记录第二模拟电网的反馈参数。一次调频单元用于基于第一模拟电网的反馈参数和第二模拟电网的反馈参数，使用预设的一次调频模型，确定当前目标电网的一次调频频率、频率调节方向和频率调节方式，并对目标电网进行一次调频。具体而言，该单元会使用预设的一次调频模型来分析第一模拟电网和第二模拟电网的反馈参数，确定当前目标电网的一次调频频率、频率调节方向和频率调节方式。然后，它会对目标电网进行一次调频，使其频率与稳定状态下的设定值相同。快速调压单元用于基于第一模拟电网的反馈参数和第二模拟电网的反馈参数，使用预设的调压模型，确定当前目标电网的调压电压值、电压调节方向和电压调节方式，并对目标电网进行快速调压。具体而言，该单元会使用预设的调压模型来分析第一模拟电网和第二模拟电网的反馈参数，确定当前目标电网的调压电压值、电压调节方向和电压调节方式。然后，它会对目标电网进行快速调压，使其电压与稳定状态下的设定值相同。在实际应用中，快速调压单元能够实现对目标电网的快速电压调节，从而保证电网的稳定运行。
在上一实施例的基础上，所述模拟电网为虚拟电网；所述模拟电网建立单元包括：电力***模型建立单元，配置用于建立能够模拟目标电网的电力***模型；模拟电网建立子单元，配置用于将电力***模型导入到计算机软件中，通过计算机模拟的方式建立虚拟电网，在建立虚拟电网的过程中，保持虚拟电网与目标电网的物理参数和控制参数一致；状态分配单元，配置用于为虚拟电网分配与目标电网的状态相同的初始状态，所述初始状态定义为电力元件的状态，至少包括：发电机状态、线路状态和变压器状态。
具体的，电力***模型建立单元的是建立能够模拟目标电网的电力***模型。具体而言，该单元会使用电力***仿真软件或者硬件仿真平台，根据目标电网的结构和参数，建立一个能够模拟目标电网的电力***模型。该模型包括发电机、线路、变压器等电力元件，并且与目标电网的物理参数和控制参数相同。
模拟电网建立子单元是将电力***模型导入到计算机软件中，通过计算机模拟的方式建立虚拟电网，并保持虚拟电网与目标电网的物理参数和控制参数一致。在具体实现中，该单元会将电力***模型导入到计算机仿真软件中，并使用仿真软件进行模拟。在建立虚拟电网的过程中，它会确保虚拟电网的物理参数和控制参数与目标电网相同，以保证模拟结果的准确性。同时，该单元会将模拟结果反馈给反馈参数生成单元，从而保持虚拟电网与目标电网的同步运行。
状态分配单元用于为虚拟电网分配与目标电网的状态相同的初始状态，使其能够和目标电网实现同步运行。具体而言，该单元会为虚拟电网分配与目标电网的状态相同的初始状态，该状态定义为电力元件的状态，至少包括发电机状态、线路状态和变压器状态。
在实际应用中，状态分配单元可以根据目标电网的实际状态参数，为虚拟电网分配相应的初始状态，以确保虚拟电网与目标电网实现同步运行。
在上一实施例的基础上，所述电力***模型建立单元建立电力***模型的过程包括以下步骤：
步骤S1：建立节点电压方程，用于描述目标电网的电力***的状态；所述节点电压方程是一组非线性方程，用于计算目标电网的电力***中各节点的电压值；建立节点电压方程用于描述目标电网的电力***的状态。具体而言，该方程是一组非线性方程，用于计算目标电网的电力***中各节点的电压值。在实际应用中，该方程通常由节点电压平衡方程和节点功率方程组成。节点电压平衡方程描述了电网中各节点的电压平衡关系，节点功率方程描述了各节点的功率关系。
步骤S2：建立功率平衡方程，用于描述目标电网的电力***的功率平衡；所述功率平衡方程是一组线性方程，用于计算电力***中各个节点之间的功率平衡情况；建立功率平衡方程用于描述目标电网的电力***的功率平衡。具体而言，该方程是一组线性方程，用于计算电力***中各个节点之间的功率平衡情况。在实际应用中，功率平衡方程通常由负荷功率方程、发电机功率方程和线路功率方程组成。其中，负荷功率方程描述了电网中各负载的功率关系，发电机功率方程描述了各发电机的输出功率关系，线路功率方程描述了电网中各线路的功率关系。
步骤S3：确定目标电网的电力***的边界条件；所述边界条件至少包括：目标电网的发电机的输出功率、变压器的变比和负载的功率；将所述边界条件作为电力***模型的输入参数；确定边界条件用于确定目标电网的电力***的边界条件，这些条件至少包括目标电网的发电机的输出功率、变压器的变比和负载的功率。将这些边界条件作为电力***模型的输入参数，用于模拟电力***的实际运行情况。
步骤S4：在建立完目标电网的节点电压方程和功率平衡方程之后，将这些方程组成一个方程组，并使用数值计算方法求解该方程组。在建立完目标电网的节点电压方程和功率平衡方程之后，将这些方程组成一个方程组，并使用数值计算方法求解该方程组。求解过程通常使用迭代算法，例如牛顿-拉夫逊迭代法等，以得到电网中各节点的电压和功率等状态参数。在实际应用中，求解过程需要考虑电网的复杂性和非线性特性，需要选用合适的求解方法和算法，以确保模拟结果的准确性。
在上一实施例的基础上，所述电力***模型使用如下公式进行表示：
[GB][V]＝[P][-BG][θ][Q]；
其中，G和B是节点导纳矩阵的实部和虚部，V和θ分别是节点电压和相角，P和Q分别是节点的有功和无功功率；节点导纳矩阵可以表示为：Ybus＝G+jB；其中，G和B是节点导纳矩阵的实部和虚部，用于描述电力***中各个节点之间的导纳关系，通过电路参数计算得出；实部G表示节点之间的电阻，虚部B表示节点之间的电抗；节点电压V和相角θ：描述电力***中各个节点的电压状态；电压V通常以基准电压为单位；相角θ表示电压波形在时间轴上的相位差；节点的有功功率P和无功功率Q：描述电力***中各个节点的功率状态；有功功率P表示电力***中各个节点所消耗或产生的有功功率，无功功率Q表示电力***中各个节点所消耗或产生的无功功率。
具体的，节点导纳矩阵是电力***模型中的一种常用描述方式，用于描述电力***中各个节点之间的导纳关系。节点电压和相角描述电力***中各个节点的电压状态。节点电压通常以基准电压为单位，表示电力***中各个节点的电压值。相角表示电压波形在时间轴上的相位差，用于描述电力***中各个节点之间的相位关系。节点有功和无功功率描述电力***中各个节点的功率状态。有功功率表示电力***中各个节点所消耗或产生的有功功率，无功功率表示电力***中各个节点所消耗或产生的无功功率。在电力***中，节点的有功和无功功率通常受到各种因素的影响，例如负载、发电机等，需要通过节点功率平衡方程计算得出。
在上一实施例的基础上，所述反馈参数生成单元包括数据采集子单元、正向调整单元、反向调整单元和反馈参数生成单元。数据采集子单元配置用于实时采集目标电网的运行参数，包括电压、电流、频率、有功功率和无功功率等参数。数据采集子单元可以通过传感器、仪表等设备进行数据采集，并将采集到的数据传输给正向调整单元和反向调整单元。正向调整单元配置用于在第一模拟电网中，在目标电网的运行参数的基础上，不断正向调整模拟电网的运行参数。正向调整单元可以通过控制设备、计算机软件等方式，对模拟电网中的运行参数进行调整，以使模拟电网的运行参数逐步接近目标电网的运行参数。反向调整单元配置用于在第二模拟电网中，在目标电网的运行参数的基础上，不断反向调整模拟电网的运行参数。反向调整单元与正向调整单元类似，但其调整方向相反，可以通过控制设备、计算机软件等方式，对模拟电网中的运行参数进行反向调整。反馈参数生成单元配置用于在不断正向调整第一模拟电网的运行参数时和在不断反向调整第二模拟电网的运行参数时，生成第一模拟电网的反馈参数和第二模拟电网的反馈参数。反馈参数可以用于评估模拟电网和目标电网之间的差异，以及评估模拟电网的调节性能等指标。第一模拟电网的反馈参数和第二模拟电网的反馈参数均包括电压、电流、频率、有功功率和无功功率等参数。通过上述反馈参数生成单元，可以实时监测目标电网的运行状态，同时通过模拟电网的调节来实现对目标电网的控制。反馈参数的生成和监测，可以为电力***的稳定运行提供重要的支持。
在上一实施例的基础上，所述一次调频单元，基于第一模拟电网的反馈参数和第二模拟电网的反馈参数，使用预设的一次调频模型，确定当前目标电网的频率调节方向的方法，具体包括：首先，定义目标电网的频率为f(t)，根据第一模拟电网的反馈参数和第二模拟电网的反馈参数，定义第一模拟电网和第二模拟电网的频率分别为f1(t)和f2(t)；假设当前时刻为t，上一个时刻为t-Δt，其中Δt为时间间隔，Δt可以根据实际情况设定；使用如下公式计算目标电网的频率偏差Δf(t)：
Δf(t)＝f(t)-f(t-Δt)；
然后，分别使用如下公式计算第一模拟电网和第二模拟电网的频率偏差Δf1(t)和Δf2(t)：
Δf1(t)＝f1(t)-f1(t-Δt)；
Δf2(t)＝f2(t)-f2(t-Δt)；
使用如下公式计算目标电网的频率调节方向sign(Δf(t))，其中sign表示符号函数：
sign(Δf(t))＝{1,Δf(t)>0；-1,Δf(t)<0；0,Δf(t)＝0}；
使用如下公式计算目标电网的频率调节幅度delta_f(t)，并根据预设的调节幅度阈值进行限制：
delta_f(t)＝k*abs(Δf(t))*sign(Δf(t))；
如果delta_f(t)大于预设的调节幅度阈值，即delta_f_max，则将delta_f(t)限制为delta_f_max；k和delta_f_max为预设参数，用于调节调频幅度；k表示比例系数，用于计算调节幅度delta_f(t)，取值范围为为0.1到1。
在上一实施例的基础上，所述一次调频单元，基于第一模拟电网的反馈参数和第二模拟电网的反馈参数，使用预设的一次调频模型，确定当前目标电网的一次调频频率和频率调节方式的方法，具体包括：当Δf1(t)和Δf2(t)符号相同时，即第一模拟电网和第二模拟电网的频率调节方向相同时，采用频率调节方式A，所述频率调节方式A使用如下公式表示：
f(t)＝f(t-Δt)+delta_f(t)；
当Δf1(t)和Δf2(t)符号不同时，即第一模拟电网和第二模拟电网的频率调节方向不同时，采用频率调节方式B，所述频率调节方式B：
f(t)＝f(t-Δt)-delta_f(t)；
根据计算出来的频率调节方式，对目标电网进行一次调频，即将f(t)更新为新的频率值。
在上一实施例的基础上，所述快速调压单元基于第一模拟电网的反馈参数和第二模拟电网的反馈参数，使用预设的调压模型，确定当前目标电网的调压电压值的具体过程包括：根据第一模拟电网和第二模拟电网的的反馈参数，确定第一模拟电网和第二模拟电网的反馈参数中的电压值的变化量分别为：ΔV1和ΔV2；然后将ΔV1和ΔV2代入到调压模型中；所述调压模型使用如下公式进行表示：
其中，ΔV表示目标电网的调压电压值的变化量；ΔP是目标电网的有功功率的变化量，Kp、Ki和Kfeed是预设的参数，分别表示比例调节系数、积分调节系数和反馈调节系数，t′是时间变量，T为目标电网的运行时间；根据目标电网的调压电压值的变化量，确定目标电网的调压电压值；
在上一实施例的基础上，所述电压调节方向的确定过程包括：如果第一模拟电网的反馈参数中的电压值大于第二模拟电网的反馈参数中的电压值，则确定电压调节方向为上调，反之则为下调。
所述***还可以包括：惯量响应单元，配置用于基于第一模拟电网的反馈参数和第二模拟电网的反馈参数，使用预设的惯量响应模型，确定当前目标电网的惯量响应频率、负载波动的大小、负载波动的方向，并对目标电网进行惯量响应调节。
惯量响应单元是专门用于对电力***的惯量响应进行调节的单元。在电力***中，惯量响应是指电力***在受到负载变化等外部扰动时，所表现出的稳定性和韧性。惯量响应调节的目的是使电力***在受到扰动时能够保持稳定，并尽快恢复到稳态运行状态，以确保电力***的安全稳定运行。
惯量响应单元基于第一模拟电网和第二模拟电网的反馈参数，使用预设的惯量响应模型，确定当前目标电网的惯量响应频率、负载波动的大小、负载波动的方向，并对目标电网进行惯量响应调节。下面分别对惯量响应单元中的各个部分进行详细解释。
首先，惯量响应单元需要使用反馈参数生成单元采集目标电网的运行参数，包括电压、电流、频率、有功功率和无功功率等信息。然后，惯量响应单元使用预设的惯量响应模型，确定当前目标电网的惯量响应频率、负载波动的大小、负载波动的方向。
惯量响应模型通常是基于电力***的物理特性和运行规律建立的，可以使用不同的方法进行建模，如微分方程、差分方程等。根据不同的模型，可以计算出电力***的惯量响应频率、负载波动的大小和方向等参数。这些参数将用于调节电力***的惯量响应，以使电力***在受到负载变化等外部扰动时能够保持稳定。
最后，惯量响应单元将根据预设的惯量响应模型计算出的惯量响应参数，对目标电网进行惯量响应调节。惯量响应调节的方式通常是通过调节发电机的输出功率和控制***的反馈信号等方式实现的，以保持电力***的稳定运行。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的***，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.实现网源协调功能的独立一次调频***，其特征在于，所述***包括：模拟电网建立单元，配置用于建立两个模拟电网，分别为第一模拟电网和第二模拟电网，第一模拟电网和第二模拟电网和目标电网的结构、物理参数和控制参数均相同，并为第一模拟电网和第二模拟电网分配与目标电网的状态相同的初始状态；反馈参数生成单元，配置用于实时采集目标电网的运行参数，在第一模拟电网中，在目标电网的运行参数的基础上，不断正向调整模拟电网的运行参数，并实时记录第一模拟电网的反馈参数，在第二模拟电网中，在目标电网的运行参数的基础上，不断反向调整模拟电网的运行参数，并实时记录第二模拟电网的反馈参数；一次调频单元，配置用于基于第一模拟电网的反馈参数和第二模拟电网的反馈参数，使用预设的一次调频模型，确定当前目标电网的一次调频频率、频率调节方向和频率调节方式，并对目标电网进行一次调频；快速调压单元，配置用于基于第一模拟电网的反馈参数和第二模拟电网的反馈参数，使用预设的调压模型，确定当前目标电网的调压电压值、电压调节方向和电压调节方式，并对目标电网进行快速调压；
所述一次调频单元，基于第一模拟电网的反馈参数和第二模拟电网的反馈参数，使用预设的一次调频模型，确定当前目标电网的频率调节方向的方法，具体包括：首先，定义目标电网的频率为 ，根据第一模拟电网的反馈参数和第二模拟电网的反馈参数，定义第一模拟电网和第二模拟电网的频率分别为/>和/>；假设当前时刻为/>，上一个时刻为，其中/>为时间间隔，/>可以根据实际情况设定；使用如下公式计算目标电网的频率偏差/>：
；
然后，分别使用如下公式计算第一模拟电网和第二模拟电网的频率偏差和：
；
；
使用如下公式计算目标电网的频率调节方向，其中/>表示符号函数：
；
使用如下公式计算目标电网的频率调节幅度，并根据预设的调节幅度阈值进行限制：
；
如果大于预设的调节幅度阈值，即/>，则将/>限制为；/>和/>为预设参数，用于调节调频幅度；/>表示比例系数，用于计算调节幅度/>，取值范围为0.1到1；
所述一次调频单元，基于第一模拟电网的反馈参数和第二模拟电网的反馈参数，使用预设的一次调频模型，确定当前目标电网的一次调频频率和频率调节方式的方法，具体包括：当和/>符号相同时，即第一模拟电网和第二模拟电网的频率调节方向相同时，采用频率调节方式/>，所述频率调节方式/>使用如下公式表示：
；
当和/>符号不同时，即第一模拟电网和第二模拟电网的频率调节方向不同时，采用频率调节方式/>，所述频率调节方式/>：
；
根据计算出来的频率调节方式，对目标电网进行一次调频，即将更新为新的频率值。
2.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述模拟电网为虚拟电网；所述模拟电网建立单元包括：电力***模型建立单元，配置用于建立能够模拟目标电网的电力***模型；模拟电网建立子单元，配置用于将电力***模型导入到计算机软件中，通过计算机模拟的方式建立虚拟电网，在建立虚拟电网的过程中，保持虚拟电网与目标电网的物理参数和控制参数一致；状态分配单元，配置用于为虚拟电网分配与目标电网的状态相同的初始状态，所述初始状态定义为电力元件的状态，至少包括：发电机状态、线路状态和变压器状态。
3.如权利要求2所述的***，其特征在于，所述电力***模型建立单元建立电力***模型的过程包括以下步骤：
步骤S1：建立节点电压方程，用于描述目标电网的电力***的状态；所述节点电压方程是一组非线性方程，用于计算目标电网的电力***中各节点的电压值；
步骤S2：建立功率平衡方程，用于描述目标电网的电力***的功率平衡；所述功率平衡方程是一组线性方程，用于计算电力***中各个节点之间的功率平衡情况；
步骤S3：确定目标电网的电力***的边界条件；所述边界条件至少包括：目标电网的发电机的输出功率、变压器的变比和负载的功率；将所述边界条件作为电力***模型的输入参数；
步骤S4：在建立完目标电网的节点电压方程和功率平衡方程之后，将这些方程组成一个方程组，并使用数值计算方法求解该方程组。
4.如权利要求3所述的***，其特征在于，所述电力***模型使用如下公式进行表示：
；
其中，和/>是节点导纳矩阵的实部和虚部，/>和/>分别是节点电压和相角，/>和/>分别是节点的有功和无功功率；节点导纳矩阵可以表示为：/>；其中，/>和/>是节点导纳矩阵的实部和虚部，用于描述电力***中各个节点之间的导纳关系，通过电路参数计算得出；实部/>表示节点之间的电阻，虚部/>表示节点之间的电抗；节点电压/>和相角/>：描述电力***中各个节点的电压状态；电压/>以基准电压为单位；相角/>表示电压波形在时间轴上的相位差；节点的有功功率/>和无功功率/>：描述电力***中各个节点的功率状态；有功功率/>表示电力***中各个节点所消耗或产生的有功功率，无功功率/>表示电力***中各个节点所消耗或产生的无功功率。
5.如权利要求4所述的***，其特征在于，所述反馈参数生成单元包括：数据采集子单元，配置用于实时采集目标电网的运行参数；所述运行参数包括：电压、电流、频率、有功功率和无功功率；正向调整单元，配置用于在第一模拟电网中，在目标电网的运行参数的基础上，不断正向调整模拟电网的运行参数；反向调整单元，配置用于在第二模拟电网中，在目标电网的运行参数的基础上，不断反向调整模拟电网的运行参数；反馈参数生成单元，配置用于在不断正向调整第一模拟电网的运行参数时和在不断反向调整第二模拟电网的运行参数时，生成第一模拟电网的反馈参数和第二模拟电网的反馈参数；所述第一模拟电网的反馈参数和第二模拟电网的反馈参数均包括：电压、电流、频率、有功功率和无功功率。
6.如权利要求5所述的***，其特征在于，所述快速调压单元基于第一模拟电网的反馈参数和第二模拟电网的反馈参数，使用预设的调压模型，确定当前目标电网的调压电压值的具体过程包括：根据第一模拟电网和第二模拟电网的反馈参数，确定第一模拟电网和第二模拟电网的反馈参数中的电压值的变化量分别为：和/>；然后将/>和/>代入到调压模型中；所述调压模型使用如下公式进行表示：
；
其中，表示目标电网的调压电压值的变化量；/>是目标电网的有功功率的变化量，/>、/>和/>是预设的参数，分别表示比例调节系数、积分调节系数和反馈调节系数，/>是时间变量，/>为目标电网的运行时间；根据目标电网的调压电压值的变化量，确定目标电网的调压电压值。
7.如权利要求6所述的***，其特征在于，所述电压调节方向的确定过程包括：如果第一模拟电网的反馈参数中的电压值大于第二模拟电网的反馈参数中的电压值，则确定电压调节方向为上调，反之则为下调。
8.如权利要求7所述的***，其特征在于，所述电压调节方式为变压器调节方式。
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一次调频扰动多元非线性补偿的应用研究;李永春等;《集成电路应用》;第37卷(第9期);第38-39页 *

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