本發明屬于水電機組一次調頻技術領域，尤其涉及一種基于動態死區的水電機組一次調頻方法。
背景技術：
電網頻率對于電力系統安全穩定運行具有決定性的意義，針對國內外電網已發生的某些事故分析，不難發現是否投入一次調頻及一次調頻參數設置的合理性直接影響電網頻率波動初期的穩定性，特別是對于快速調節機組所占比重較小的電網尤為關鍵。有效的一次調頻能力可以在電網突發負荷變動時，快速有效進行功率調節，并減少二次調頻動作次數，提高電力系統的穩定性和可靠性。水電機組具有啟停靈活、調節速率快、調節范圍廣、調整方向不受限等優點，因此電網公司對于水電機組的一次調頻能力均有一定的考核標準。
水輪機控制系統是一個水、機、電相互耦合的非線性系統，且當前電網一次調頻考核標準往往難以全面考慮水電機組自身參與一次調頻過程的特殊性，因此經常存在一次調頻積分電量不足被考核的現象。目前，現場中有采用水電機組一次調頻動作后，直接采用0死區的方式參與一次調頻，但實際運行來看階躍型沖擊信號將影響電網的調節穩定性；出于電網對于水電機組一次調頻能力的考核是以功率為標準的，也有采用將水電機組由開度模式改造為功率模式，而實際上開度模式具有更優越的穩定性能，因此在當前考核標準下，從電源端需要更深入研究水電機組參與一次調頻的方法。
技術實現要素：
針對上述問題，本發明的目的在于提供一種基于動態死區的水電機組一次調頻方法，具有簡單易行，提升水電機組和電網運行穩定性的優點。
為達到上述目的，本發明采用如下技術方案予以實現。
一種基于動態死區的水電機組一次調頻方法，所述方法包括如下步驟：
步驟1，設定水電機組一次調頻的動作死區efa和復歸死區efr；所述動作死區用于指示水電機組一次調頻動作的起始值，所述復歸死區用于指示水電機組一次調頻動作的終止值；且efa＞0，efr＞0；
步驟2，設定水電機組一次調頻計算死區efc的跟蹤公式efc＝(1-k×t)×efa；所述計算死區的跟蹤公式用于指示水電機組一次調頻動作的響應性能，且0≤efc≤efa；k為頻率死區調節系數，t為頻率死區調節時間，t＝0，...，t，t為設定的頻率死區調節總時間，t的初值為0，且當t＝t時，efc＝0；
步驟3，獲取水電機組的實際頻差δf，若水電機組的實際頻差的絕對值小于水電機組一次調頻的動作死區，則水電機組保持并網運行參數不變；
若水電機組的實際頻差的絕對值大于或者等于水電機組一次調頻的動作死區，則水電機組一次調頻立即動作，執行步驟4；
步驟4，令t的值從水電機組一次調頻動作的起始時間開始按照實時時間累加，并獲取水電機組一次調頻的實時計算死區，所述水電機組一次調頻動作的起始時間為0；
步驟5，按照實時計算死區得到實時計算頻差，從而根據所述實時計算頻差對所述水電機組進行一次調頻，得到調頻后的實際頻差；
步驟6，若所述調頻后的實際頻差的絕對值小于所述復歸死區，則水電機組一次調頻動作復歸；
若所述調頻后的實際頻差的絕對值大于或者等于所述復歸死區，則水電機組的一次調頻動作保持；
步驟7，當t＞t時，重復執行步驟4至步驟6；
當t＞t，且水電機組一次調頻動作未復歸，則實時計算死區的值為零，重復執行步驟5和步驟6。
本發明技術方案的特點和進一步的改進為：
(1)步驟4中獲取水電機組一次調頻的實時計算死區，具體包括如下子步驟：
(4a1)按照水電機組一次調頻計算死區的跟蹤公式得到水電機組一次調頻的跟蹤計算死區；
(4b1)若水電機組的實際頻差的絕對值大于或者等于水電機組一次調頻的跟蹤計算死區，則水電機組一次調頻的實時計算死區等于水電機組一次調頻的跟蹤計算死區；
(4c1)若水電機組的實際頻差的絕對值小于水電機組一次調頻的跟蹤計算死區，則水電機組一次調頻的實時計算死區等于水電機組的實際頻差的絕對值，并對水電機組一次調頻計算死區的跟蹤公式中的頻率死區調節時間t進行修改，使其與水電機組一次調頻的實時計算死區對應。
(2)步驟5具體包括如下子步驟：
(4a2)當水電機組的實際頻差δf＜0時，實時計算頻差δfc＝δf+efc；當水電機組的實際頻差δf≥0時，實時計算頻差δfc＝δf-efc；
(4b2)水電機組按照公式
基于動態死區的水電機組一次調頻方法可以使水電機組在檢測到系統頻差滿足考核要求的動作死區時及時動作；采用柔性漸變的計算死區可以保證水電機組參與一次調頻過程水電機組的動作量增大，同時又避免了階躍型增強死區導致的水電機組初始反調過大，導致一次調頻貢獻量下降的問題，更為重要的是避免一次調頻過程中系統調節不穩的現象；適度減小水電機組一次調頻復歸死區可以避免水電機組長期在動作死區附近波動導致的功率調節不穩現象以及水電機組頻繁調整帶來的接力器及導水機構等的磨損，同時針對系統一次調頻復歸比較快情況下，持續微調水電機組的輸出功率，進一步增大一次調頻積分電量。綜上，水電機組采用上述動態死區的一次調頻方法相對簡單，且能有效增加水電機組的一次調頻深度，保證水電機組及電網安全穩定運行。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發明實施例提供的一種基于動態死區的水電機組一次調頻方法的流程示意圖。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
本發明實施例提供的一種基于動態死區的水電機組一次調頻方法，如圖1所示，所述方法包括：
步驟1，設定水電機組一次調頻的動作死區efa、復歸死區efr。
其中，動作死區efa決定水電機組一次調頻響應的起始點，當水電機組一次調頻功能投入且一次調頻未動作時，水輪機調速器檢測到水電機組實際頻差|δf|超過動作死區efa，則一次調頻立即動作。
復歸死區efr決定水電機組一次調頻的停止點，當水電機組一次調頻功能投入且動作后，水輪機調速器檢測到其實際頻差|δf|小于復歸死區efr時，則一次調頻立即停止。實際頻差δf＝fc-f，f為實測頻率，fc為給定頻率，|δf|表示對實際頻差取絕對值。
步驟2，設定水電機組一次調頻計算死區efc的跟蹤公式f(t)，計算死區efc決定水電機組在一次調頻動作后的響應性能，表示水電機組一次調頻動作后，從實際頻差δf中所扣除的頻率死區值；
步驟3，判斷實際頻差δf與一次調頻動作死區efa的關系。
當|δf|＜efa時，水電機組保持并網運行參數不變；當|δf|≥efa時，則一次調頻立即動作，同時水輪機調速器自動切換為一次調頻后的控制參數，包括pid參數，調差率ep或永態轉差系數bp，并初始化計算死區efc；初始化計算死區efc，使其跟蹤公式中的t為0。
步驟4，判斷當實際頻差|δf|≥efc時，水電機組計算死區繼續跟蹤公式f(t)，包括水電機組一次調頻未復歸而實際頻差再次超過動作死區，水電機組的計算死區就在當前的基礎上更新，直至為0并保持；
當實際頻差|δf|＜efc時，水電機組當前計算死區efc自動置|δf|并繼續按照f(t)規律更新，包括水電機組一次調頻未復歸而實際頻差再次超過動作死區，水電機組的計算死區就在當前的基礎上更新，直至為0并保持。
考慮到|δf|＜efc的可能性極小，對于步驟4，也可以統一簡單處理為：水電機組當前計算死區efc繼續按照f(t)規律更新，包括水電機組一次調頻未復歸而實際頻差再次超過動作死區，水電機組的計算死區就在當前的基礎上更新，直至為0并保持。
步驟5，一次調頻動作后，水電機組計算死區按照efc＝f(t)實時跟蹤，且0≤efc≤efa；當水電機組實際頻差δf＜0時，計算頻差為δfc＝fc-f+efc，當水電機組實際頻差δf≥0時，計算頻差為δfc＝fc-f-efc；
水電機組按照公式
步驟6，一次調頻動作后，判斷實際頻差δf與復歸死區efr之間的關系，當|δf|≥efr時，水電機組一次調頻動作保持；當|δf|＜efr時，水電機組一次調頻復歸。
本發明實施例中一個完整的水電機組一次調頻執行過程指從一次動作到復歸；一次調頻復歸前再次檢測到實際頻差超過動作死區，則不初始化計算死區，而按照步驟4，5，6繼續執行。
示例性的，設定水電機組一次調頻的動作死區efa＝0.05hz、復歸死區取為動作死區的90％，即efr＝0.045hz；
設定水電機組一次調頻計算死區efc的跟蹤公式f(t)，為便于計算，同時考慮而在實際電力系統中，頻率變化的漸變性，這里取線性公式，即efc＝f(t)＝(1-k×t)×efa，其中，對于efc從0.05hz逐漸減小到0hz，可取時間5s≤t≤10s，這里取中間值8s，于是k＝0.125，進一步得efc＝-0.00625t+0.05(hz)；
進而判斷實際頻差δf與一次調頻動作死區efa的關系。當|δf|≤efa時，水電機組保持并網運行參數不變；當|δf|＞efa時，則一次調頻立即動作，同時調整運行參數，包括pid參數，調差率ep或永態轉差系數bp，并投入計算死區efc。以當前電網實測頻率f＝49.9hz為例來說明，此時δf＝0.1hz＞0.05hz，于是水電機組一次調頻動作；
一次調頻動作后，水電機組計算死區按照efc＝-0.00625t+0.05(hz)實時跟蹤，同時對計算死區的上下限進行限制，即取0≤efc≤0.05hz；
進一步的，判斷水電機組實際頻差δf絕對值與計算死區之間的關系，以δf＝0.047hz為例；
判斷計算死區efc≤0.047時，水電機組計算死區繼續跟蹤公式f(t)，包括水電機組一次調頻未復歸而實際頻差再次超過動作死區，水電機組的計算死區就在當前的基礎上更新，直至為0并保持；
當計算死區efc＞0.047時，水電機組當前計算死區efc自動置0.047hz并繼續按照f(t)規律更新，包括水電機組一次調頻未復歸而實際頻差再次超過動作死區，水電機組的計算死區就在當前的基礎上更新，直至為0并保持。
考慮到計算死區efc＞|δf|的可能性極小，對于步驟4，也可以統一簡單處理為：水電機組當前計算死區efc繼續按照f(t)規律更新，包括水電機組一次調頻未復歸而實際頻差再次超過動作死區，水電機組的計算死區就在當前的基礎上更新，直至為0并保持。
進一步的，水電機組按照公式
最后判斷實際頻差δf與復歸死區efr之間的關系，當δf≥0.045hz時，水電機組一次調頻動作保持；當δf＜0.045hz時，水電機組一次調頻復歸。
本發明實施例提供一種水電機組一次調頻方法，通過設置水電機組一次調頻過程中動作死區、計算死區、復歸死區，從而使水電機組參與一次調頻過程調節深度增加，而又從一定程度上削弱水電機組一次調頻起始過程中的反調和動作死區附近功率震蕩的問題，從而提高水電機組和電網運行的穩定性、可靠性以及增加水電機組的收益。
本發明實施例提供一種水電機組一次調頻方法，通過同時設置一次調頻動作死區、計算死區和復歸死區，動作死區根據相關標準、規程設定，保證水電機組一次調頻準確動作；計算死區采用動態跟蹤，柔性衰減方式，保證水電機組一次調頻過程的調節深度，同時削弱水擊反調和階躍沖擊的所帶來的調節不穩現象；復歸死區可以持續增進一次調頻進入動作死區后的功率分量，繼續加大一次調頻深度，更重要的是減輕水電機組在一次調頻動作死區附近的反復震蕩。該方法具有簡單、易行，能有效提升水電機組參與一次調頻的調節深度，減少水電機組因一次調頻考核所造成的經濟損失，促進水電機組和電網的安全、穩定運行。
本領域普通技術人員可以理解：實現上述方法實施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關的硬件來完成，前述的程序可以存儲于計算機可讀取存儲介質中，該程序在執行時，執行包括上述方法實施例的步驟；而前述的存儲介質包括：rom、ram、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質。
以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。