专利名称：基于matlab/simulink的发电机组一次调频分析系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对发电机组一次调频情况进行分析的系统，尤其是涉及一种基于仿真软件MATLAB/SMULINK的发电机组一次调频分析系统。
背景技术：
电厂辅助服务是指为维护电力系统的安全稳定运行，保证电能质量，除正常电能生产、输送、使用外，由发电企业提供的服务，包括一次调频、自动发电控制(AGC)、调峰、无功调节、备用、黑启动等。其中，一次调频是指当电力系统频率偏离目标频率时，发电机组通过调速系统的自动反应，调整有功出力以减少频率偏差所提供的服务，属于发电机组必须提供的基本辅 助服务，不满足电力监管部门的相应要求会被电力调度部门考核。为提高电力系统安全稳定运行水平，2010年2月辅助服务考核工作在南方电网所辖区域全面展开。实施以来，一次调频考核在辅助服务考核中所占比例较高，例如广东省2011年直调电厂一次调频考核费用为2921. 4246万元，占整个辅助服务考核费用的62. 7%。电力调度部门考核一次调频的标准是一次调频实际动作的积分电量/理论动作积分电量的百分比小于50%。实际积分开始时间为频率过死区时间加上延时6秒，积分结束时间为频率回到死区的时间，最长不超过I分钟，表达式如下
!
Met— Eng= J (PSt-PST)dt mmh /
式中'iiAct—Eng-一次调频实际积分电量；
PS —持续时间内的每秒有功值；
PST—积分开始时刻的有功值； h—积分开始时刻；
——积分开始后的一次调频持续时间，超过I分钟以I分钟计。当电厂对一次调频考核有异议时，会辅以一次调频动作期间的频率、导叶开度(调门行程)、有功功率波形向调度部门申述，以免除考核。从一次调频被考核电厂特别是水电厂的申述来看，很多情况都是发电机组正确发挥了一次调频作用，但电力调度部门得出的实际动作积分电量却很小。这表明电力调度部门的一次调频实际动作积分电量的计算方法存在问题。但是，电厂的申述原因粗略，未能依据录得的一次调频数据算出实际动作的积分电量，往往申述效果甚微，无法挽回应得利益。

发明内容
本发明所要解决的技术问题,就是提供一种基于仿真软件matlab/simulink的发电机组一次调频分析系统，可准确计算发电机组一次调频实际动作的积分电量，给出符合调度评价条件的一次调频动作信息，分析一次调频被电力调度部门考核的原因。解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案来实现
基于matlab/simulink的发电机组一次调频分析系统,其特征是包括一次调频是否动作判断模块、一次调频动作次数统计模块、一次调频持续时间统计模块、一次调频持续期间电网频率是否超过评价门槛判断模块、一次调频动作积分电量计算模块、满足调度评价条件的一次调频动作积分电量输出模块和一次调频动作信息记录模块，所述的一次调频是否动作判断模块输入电网频率，输出接至所述的其余模块，所述的满足调度评价条件的一次调频动作积分电量输出模块还输入所述的一次调频持续期间电网频率是否超过评价门槛判断模块、一次调频动作积分电量计算模块的输出，输出接至所述的一次调频动作信息记录模块，所述的一次调频动作信息记录模块还输入所述的一次调频动作次数统计模块、一次调频持续时间统计模块、一次调频持续期间电网频率是否超过评价门槛判断模块的输出，并输出一次调频动作信息。所述的一次调频是否动作判断模块的组成和连接关系为死区模块输入第一常数模块(输出50Hz)的输出与第一输入模块(Inl)的输出的差值，输出接至第一绝对值模块的输入；第一比较模块的输入接第一绝对值模块的输出，输出接至第一输出模块(Outl)。Inl输入电网频率。用50Hz减去电网频率，得到的差值与人工频率死区进行比较，比较结果取绝对值后与零比较，得出一次调频是否动作的判断结果若50Hz减去电网频率的差值超出了人工频率死区的范围，即一次调频动作，Outl等于1，否则Outl等于O。所述的一次调频动作次数统计模块的组成和连接关系为第二输入模块(In2)的输出接至第一上升沿触发模块的输入和第一、二上升沿触发模块的触发信号输入，第一、二上升沿触发模块的输出相加，结果送至第二上升沿触发模块的输入和第二输出模块(0ut2)。In2输入所述的一次调频是否动作判断模块的输出Outl。在一次调频动作时刻，即Outl由0变为I时刻，第一、二上升沿触发模块的输入才会赋给输出，二者相加便得出一次调频动作的次数一次调频第一次动作，Outl等于1，第二次动作，Outl等于2，第三次动作，Outl等于3，依此类推，之后0ut2依此为4、5、6、7……。所述的一次调频持续时间统计模块的组成和连接关系为第三输入模块(In3)的输出接至第三上升沿触发模块、上升/下降沿触发模块的触发信号输入，第四输入模块(In4)的输出接至第三上升沿触发模块、上升/下降沿触发模块的输入，第三输出模块(0ut3)接入上升/下降沿触发模块的输出与第三上升沿触发模块的输出的差值。In3输入所述的一次调频是否动作判断模块的输出Outl，In4输入与电网频率对应的时间。在一次调频动作时刻，即Outl由0变为I时刻，第三上升沿触发模块、上升/下降沿触发模块的输入赋给输出，即都输出一次调频开始时刻的时间，此时0ut3等于O。在一次调频复归时刻，即Outl由I变为0时刻，上升/下降沿触发模块的输入再次赋给输出，SP 输出一次调频结束时刻的时间，此时0ut3等于该时间减去第三上升沿触发模块输出的一次调频开始时刻的时间，即一次调频持续的时间。所述的一次调频持续期间电网频率是否超过评价门槛判断模块的组成和连接关系为第二绝对值模块输入第二常数模块(输出50Hz)的输出与第五输入模块(In5)的输出的差值，输出接至第二比较模块的输入；选择开关Kl的输入①接第三常数模块(输出1)，输入②接逻辑与判断模块的输出，输入③接第二比较模块的输出，输出接至逻辑与判断模块的输入②和第四输出模块(0ut4);逻辑与判断模块的输入①接第六输入模块(In6)的输出，输出接至选择开关Kl的输入②。In5输入电网频率，In6输入所述的一次调频是否动作判断模块的输出Outl。若电网频率与50Hz的差值绝对值大于评价门槛，则Kl的输入③等于1，否则为O。一次调频未动作，In6输入0，逻辑与判断模块输出0，Kl的输出和输入③接通，且等于O。一次调频动作，In6输入I, 一旦Kl的输入③等于1，逻辑与判断模块输出1，Kl的输出和输入①接通，0ut4保持为I，直至一次调频复归，即In6输入O。所述的一次调频动作积分电量计算模块的组成和连接关系为选择开关K2的输入②、③直接接第七输入模块(In7)的输出，而输入①经第一延时模块接In7的输出；选择开关K3的输入②接选择开关K2的输出，输入③接第八输入模块(In8)的输出，输入①接自己的输出；选择开关K4的输入②、③直接接选择开关K2的输出，而输入①经第二延时模块接选择开关K2的输出；选择开关K5的输入①接第四常数模块(输出0)，输入②接选择开关K4的输出，输入③接第五常数模块(输出I);选择开关K6的输入①接入In8的输出与选择开关K3的输出的差值，输入②、③接选择开关K5的输出；积分模块的触发信号输入接In7，输入接选择开关K6的输出，输出接至第五输出模块(0ut5)。In7输入所述的一次调频是否动作判断模块的输出Outl，In8输入与电网频率对应的有功功率。一次调频未动作，In7输入0，K2的输出和输入③接通，K3的输出和输入③接通，K4的输出和输入③接通，K5的输出和输入③接通，K6的输出和输入①接通，积分模块输入0，0ut5等于积分模块的输出。一次调频动作，In7输入由0变为1，K2的输出和输入①接通，K3的输出和输入①经第一延时后被接通，积分模块开始计算动作积分电量，0ut5从0开始输出，同时K4的输出和输入①接通，第二延时模块启动。若一次调频在第二延时满足前复归，即In7输入由1变为0，1(2、1(3、1(4的输出和输入@均重新接通，第二延时模块复归，K5的输出和输入③、K6的输出和输入①仍接通，积分模块输入恢复为0,积分模块输出保持不变，直至下次一次调频动作时刻被触发复归。否则，第二延时满足，K5的输出和输入①、K6的输出和输入③接通，积分模块输入置0，积分模块输出保持不变，强制停止动作积分电量的计算，直至下次一次调频动作时刻被触发复归。所述的满足调度评价条件的一次调频动作积分电量输出模块的组成和连接关系为第一记忆模块的输入接第十输入模块(InlO)的输出，第二记忆模块的输入接第十一输入模块(Inll)的输出；第三比较模块输入第一记忆模块的输出与InlO的输出的差值，输出接至输出控制模块的输入Ul ;第四比较模块输入Inll的输出与第二记忆模块的输出的差值，输出接至输出控制模块的输入U2 ;选择开关K7的输入①接第九输入模块(In9)的输出，输入②接输出控制模块的输出，输入③接第六常数模块(输出0)的输出，输出接至第六输出模块(0ut6)。In9输入所述的一次调频动作积分电量计算模块的输出0ut5, InlO输入所述的一次调频持续期间电网频率是否超过评价门槛判断模块的输出0ut4，Inll输入所述的一次调频是否动作判断模块的输出Outl。根据输出控制模块的输出，K7的输出在In9的输出与零之间切换若一次调频持续期间电网频率超过评价门槛，输出控制模块会在一次调频复归至下次一次调频动作期间将其输出Y置为1，K7的输出和输入①接通，0ut6等于In9的、输出，即满足调度评价条件的一次调频动作积分电量被输出；否则，输出控制模块输出Y保持为0，K7的输出④和输入③接通，Out6等于零，代表一次调频动作积分电量不满足调度的评价条件。所述的一次调频动作信息记录模块的组成和连接关系为下降沿触发记录模块的触发信号输入接第十二输入模块(Inl2)的输出，输入U5接第十三输入模块(Inl3)的输出，输入U6接第十四输入模块(Inl4)的输出，输入U8接第十六输入模块(Inl6)的输出；信号处理模块的输入U3接Inl3的输出，输入U4接第十五输入模块(Inl5)的输出，输出Yl接至下降沿触发记录模块的输入U7。Inl2输入所述的一次调频是否动作判断模块的输出Outl，Inl3输入所述的一次调频动作次数统计模块的输出0ut2，Inl4输入所述的一次调频持续时间统计模块的输出0ut3，Inl5输入所述的一次调频持续期间电网频率是否超过评价门槛判断模块的输出0ut4，Inl6输入所述的满足调度评价条件的一次调频动作积分电量输出模块的输出0ut6。经过内部的处理，模块会在一次调频复归的时刻以数据列表的形式记录下一次调频的动作信息。
有益效果与现有技术相比，本发明具有如下显著效果
I)本发明的发电机组一次调频分析系统依据模块化的方法建立，各模块功能独立，判断一次调频是否动作、统计一次调频动作次数、计算一次调频持续时间、检查一次调频持续期间电网频率是否超过评价门槛、积分一次调频动作电量、输出一次调频动作信息和满足调度评价条件的动作积分电量。2)本发明的发电机组一次调频分析系统功能完善，符合调度的一次调频考核要求，提供的一次调频动作信息(包括积分电量)可以作为一次调频申述的依据，减少申述的
工作量。3)本发明的发电机组一次调频分析系统基于matlab/simulink开发,技术成熟，内部参数可修改，分析影响一次调考核所需指标的因素，寻找一次调频被考核的原因，提高一次调频考核和申述的效率。


下面结合附图和具体实施方式
对本发明做进一步详细描述。图I为本发明的系统结构框 图2是本发明中的一次调频是否动作判断模块原理 图3是本发明中的一次调频动作次数统计模块原理 图4是本发明中的一次调频持续时间统计模块原理 图5是本发明中的一次调频持续期间电网频率是否超过评价门槛判断模块原理 图6是本发明中的一次调频动作积分电量计算模块原理 图7是本发明中的满足调度评价条件的一次调频动作积分电量输出模块原理 图8是本发明中的一次调频动作信息记录模块原理图。图中U1、U2是输出控制模块的输入，Y是输出控制模块的输出，U3、U4是信号控制模块的输入，Yl是信号控制模块的输出，U5、U6、U7、U8是下降沿触发记录模块的输入，KUK2、K3、K4、K5、K6、K7是功能一致的选择开关(输入②的值大于0时，①和④接通，否则接通③和④)。
具体实施例方式如图I所示为本发明的基于matlab/simulink的发电机组一次调频分析系统实施例，由一次调频是否动作判断、一次调频动作次数统计、一次调频持续时间统计、一次调频持续期间电网频率是否超过评价门槛判断、一次调频动作积分电量计算、满足调度评价条件的一次调频动作积分电量输出和一次调频动作信息记录七个模块组成，一次调频是否动作判断模块输入电网频率，输出接至其余模块，满足调度评价条件的一次调频动作积分电量输出模块还输入一次调频持续期间电网频率是否超过评价门槛判断模块、一次调频动作积分电量计算模块的输出，输出接至一次调频动作信息记录模块，一次调频动作信息记录模块还输入一次调频动作次数统计模块、一次调频持续时间统计模块、一次调频持续期间电网频率是否超过评价门槛判断模块的输出，并输出一次调频动作信息。图2是一次调频是否动作判断模块的原理图，由输入模块、输出模块、常数模块、死区模块、绝对值模块、比较模块和减运算模块构成。Inl输入电网频率，50Hz减去电网频率得到的差值与人工频率死区进行比较，若差值超出了人工频率死区的范围，则死区模块 的输出等于输入的差值，其绝对值大于零，Outl等于1，表示一次调频动作，否则Outl因死区模块的输出不大于零而被置为0,表不一次调频未动作。图3是一次调频动作次数统计模块的原理图，由输入模块、输出模块、上升沿触发模块和加运算模块构成。In2输入所述的一次调频是否动作判断模块的输出Outl，其变化反映一次调频的动作情况，由0变为I表明一次调频动作，而再次变为零时代表一次调频复归。上升沿触发模块仅在触发信号输入上升时刻接通输入和输出(即输出等于输入)，其它时刻保持输出不变。因此，在一次调频动作初始，一次调频动作次数统计模块会将原有的输出加I再输出，如此0ut2的值就和一次调频动作次数相对应，I表示一次调频动作一次，2表示一次调频动作两次，依此类推。图4是一次调频持续时间统计模块的原理图，由输入模块、输出模块、上升沿触发模块、上升/下降沿触发模块和减运算模块构成。In3输入所述的一次调频是否动作判断模块的输出0utl，In4输入与电网频率对应的时间。在一次调频动作初始，上升沿触发模块和上升/下降沿触发模块会同时记录下一次调频开始时刻的时间，而在一次调频复归时，仅上升/下降沿触发模块记录一次调频结束时刻的时间，减去上升沿触发模块记录的一次调频开始时刻的时间，即可得一次调频持续的时间。图5是一次调频持续期间电网频率是否超过评价门槛判断模块的原理图，由输入模块、输出模块、常数模块、绝对值模块、比较模块、逻辑与模块、选择开关模块构成。In5输入电网频率，In6输入所述的一次调频是否动作判断模块的输出Outl。若电网频率与50Hz的差值绝对值大于评价门槛，则比较模块的输出等于1，否则为O。一次调频未动作，In6输出0，逻辑与判断模块输出0，Kl的输出和输入③接通，且等于0，表示一次调频持续期间电网频率未超过评价门槛。一次调频动作，In6输出1，一旦较模块的输出等于1，逻辑与判断模块就输出1，K1的输出和输入①接通，0ut4保持为1，表示一次调频持续期间电网频率超过评价门槛，直至一次调频复归。图6是一次调频动作积分电量计算模块的原理图，由输入模块、输出模块、常数模块、延时模块、积分模块、选择开关模块构成。In7输入所述的一次调频是否动作判断模块的输出Outl，In8输入与电网频率对应的有功功率。一次调频动作，In7的输出由O变为1，积分模块的输出会被复归，同时K2的①和④接通,延时一启动(延迟时间可变)。待延时一结束，K3的①和④接通，K4的①和④接通，延时二启动(延迟时间亦可变)，但延时二的输出仍为零，K5的③和④仍接通，K6的①和④亦接通，此刻输入的有功功率与其后的有功功率的差值被送入积分模块，计算一次调频实际动作的积分电量并输出。若一次调频持续动作时间小于延时二，有功功率的积分会在一次调频复归的时刻被终止，同时K2、K3、K4的③和④重新接通，延时二亦被停止。否则，待到延时二结束的时刻，K5的①和④被接通，K6的③和
④亦被接通，有功功率的积分亦被停止。依此计算所需的发电机组一次调频实际动作积分电量。 图7是满足调度评价条件的一次调频动作积分电量输出模块的原理图，由输入模块、输出模块、常数模块、记忆模块、比较模块、输出控制模块、选择开关模块构成。In9输入所述的一次调频动作积分电量计算模块的输出0ut5，InlO输入所述的一次调频持续期间电网频率是否超过评价门槛判断模块的输出0ut4，Inll输入所述的一次调频是否动作判断模块的输出Outl。InlO的输出由I变为0，则输出控制模块输入Ul等于I，否则Ul等于0 ；Inll的输出由0变为1，则输出控制模块输入U2等于1，否则U2等于O。输出控制模块在Ul等于I时，置Y为1，在U2等于I时，复归Y (Y=O)0 0ut6通过K7在In9的输出和零之间切换，当Y = I时，K7的①和④接通，0ut6等于In9的输出，否则③和④接通，0ut6等于零。从而实现在满足调度评价条件时才输出一次调频动作积分电量，而不满足调度评价条件时0ut6等于零，即不输出此时不为零的一次调频动作积分电量。图8是一次调频动作信息记录模块的原理图，由输入模块、信号处理模块、下降沿触发记录模块构成。Inl2输入所述的一次调频是否动作判断模块的输出Outl，Inl3输入所述的一次调频动作次数统计模块的输出0ut2，Inl4输入所述的一次调频持续时间统计模块的输出0ut3，Inl5输入所述的一次调频持续期间电网频率是否超过评价门槛判断模块的输出0ut4，Inl6输入所述的满足调度评价条件的一次调频动作积分电量输出模块的输出0ut6。信号处理模块负责将等于I的Inl5输出延续至下次一次调频开始时刻，以便下降沿触发记录模块正确记录其值。在Inl2的输出由I变为0的时刻，下降沿触发记录模块会记录下输入U5、U6、U7和U8的值，从而提供符合调度评价条件的每次一次调频动作的信肩、O单独或同时改变图2中的死区模块、图5中的比较模块、图6中的延时模块的设置，分析不同设置下的发电机组一次调频动作信息，可以得到不同的人工频率死区、评价门槛、延迟时间设置对分析的影响，从而分析一次调频被电力调度部门考核的原因。
权利要求
1.一种基于matlab/simulink的发电机组一次调频分析系统,其特征在于包括一次调频是否动作判断模块、一次调频动作次数统计模块、一次调频持续时间统计模块、一次调频持续期间电网频率是否超过评价门槛判断模块、一次调频动作积分电量计算模块、满足调度评价条件的一次调频动作积分电量输出模块和一次调频动作信息记录模块，所述的一次调频是否动作判断模块输入电网频率，输出接至所述的其余模块，所述的满足调度评价条件的一次调频动作积分电量输出模块还输入所述的一次调频持续期间电网频率是否超过评价门槛判断模块、一次调频动作积分电量计算模块的输出，输出接至所述的一次调频动作信息记录模块，所述的一次调频动作信息记录模块还输入所述的一次调频动作次数统计模块、一次调频持续时间统计模块、一次调频持续期间电网频率是否超过评价门槛判断模块的输出，并输出一次调频动作信息。
2.根据权利要求I所述的基于matlab/simulink的发电机组一次调频分析系统,其特征在于所述的一次调频是否动作判断模块的组成和连接关系为死区模块输入第一常数模块的输出与第一输入模块(Inl)的输出的差值，输出接至第一绝对值模块的输入;第一比较模块的输入接第一绝对值模块的输出，输出接至第一输出模块(Outl )。
3.根据权利要求I所述的基于matlab/simulink的发电机组一次调频分析系统,其特征在于所述的一次调频动作次数统计模块的组成和连接关系为第二输入模块(In2)的输出接至第一上升沿触发模块的输入和第一、二上升沿触发模块的触发信号输入，第一、二上升沿触发模块的输出相加，结果送至第二上升沿触发模块的输入和第二输出模块(0ut2)。
4.根据权利要求I所述的基于matlab/simulink的发电机组一次调频分析系统,其特征在于所述的一次调频持续时间统计模块的组成和连接关系为第三输入模块(In3)的输出接至第三上升沿触发模块、上升/下降沿触发模块的触发信号输入，第四输入模块(In4)的输出接至第三上升沿触发模块、上升/下降沿触发模块的输入，第三输出模块(0ut3)接入上升/下降沿触发模块的输出与第三上升沿触发模块的输出的差值。
5.根据权利要求I所述的基于matlab/simulink的发电机组一次调频分析系统,其特征在于所述的一次调频持续期间电网频率是否超过评价门槛判断模块的组成和连接关系为第二绝对值模块输入第二常数模块的输出与第五输入模块(In5)的输出的差值，输出接至第二比较模块的输入；选择开关Kl的输入有第三常数模块、逻辑与判断模块和第二比较模块的输出，输出接至逻辑与判断模块和第四输出模块(0ut4);逻辑与判断模块还输入第六输入模块(In6)的输出，输出接至选择开关Kl。
6.根据权利要求I所述的基于matlab/simulink的发电机组一次调频分析系统,其特征在于所述的一次调频动作积分电量计算模块的组成和连接关系为选择开关K2的输入端②、③直接接第七输入模块(In7)的输出，而输入端①经第一延时模块接In7的输出；选择开关K3的输入端②接选择开关K2的输出，输入端③接第八输入模块(In8)的输出，输入端①接自己的输出；选择开关K4的输入端②、③直接接选择开关K2的输出，而输入端①经第二延时模块接选择开关K2的输出；选择开关K5的输入端①接第四常数模块，输入端②接选择开关K4的输出，输入端③接第五常数模块；选择开关K6的输入端①接入In8的输出与选择开关K3的输出的差值，输入端②、③接选择开关K5的输出；积分模块的触发信号输入接In7，输入接选择开关K6的输出，输出接至第五输出模块(0ut5)。
7.根据权利要求I所述的基于matlab/simulink的发电机组一次调频分析系统,其特征在于所述的满足调度评价条件的一次调频动作积分电量输出模块的组成和连接关系为第一记忆模块的输入接第十输入模块(InlO)的输出，第二记忆模块的输入接第十一输入模块(Inll)的输出；第三比较模块输入第一记忆模块的输出与InlO的输出的差值，输出接至输出控制模块的输入Ul ;第四比较模块输入Inll的输出与第二记忆模块的输出的差值，输出接至输出控制模块的输入U2 ;选择开关K7的输入端①接第九输入模块(In9)的输出，输入端②接输出控制模块的输出，输入端③接第六常数模块的输出，输出接至第六输出模块(Out6)。
8.根据权利要求I所述的基于matlab/simulink的发电机组一次调频分析系统,其特征在于所述的一次调频动作信息记录模块的组成和连接关系为下降沿触发记录模块的触发信号输入接第十二输入模块(Inl2)的输出，输入端U5接第十三输入模块(Inl3)的输出，输入端U6接第十四输入模块(Inl4)的输出，输入端U8接第十六输入模块(Inl6)的输出；信号处理模块的输入端U3接(Inl3)的输出，输入端U4接第十五输入模块(Inl5)的输出，输出Yl接至下降沿触发记录模块的输入端U7。
全文摘要
本发明公开了一种基于仿真软件matlab/simulink的发电机组一次调频分析系统，该系统由一次调频是否动作判断模块、一次调频动作次数统计模块、一次调频持续时间统计模块、一次调频持续期间电网频率是否超过评价门槛判断模块、一次调频动作积分电量计算模块、满足调度评价条件的一次调频动作积分电量输出模块和一次调频动作信息记录模块组成。本发明的基于matlab/simulink的发电机组一次调频分析系统，采用模块化的方法构建，结构清晰，技术成熟，功能完善，能够提供准确的一次调频动作信息(含积分电量)，分析影响一次调考核所需指标的因素，寻找一次调频被考核的原因，提高一次调频考核和申述的效率。
文档编号G01R31/34GK102707231SQ201210151580
公开日2012年10月3日 申请日期2012年5月16日 优先权日2012年5月16日
发明者徐广文, 葛新峰 申请人:广东电网公司电力科学研究院, 河海大学