风电场等效惯量系数和一次调频系数的工程测试方法

技术领域

本申请涉及计算机技术领域，特别是涉及一种风电场等效惯量系数和一次调频系数的工程测试方法。

背景技术

随着风电发电技术的发展，风电并网标准要求风电机组应通过控制策略改造具备惯量响应、一次调频等频率响应功能，在风电场站端频率出现变化时为系统提供频率调节服务，通过现场测试的方法，掌握各风电场在频率事件中体现出的等效惯量和一次调频参数，对风电场频率响应能力评价、系统频率特性分析具有重要意义。

现有的风电场频率响应性能测试方法中，一次调频和惯量响应功能测试为独立分开进行，这与真实工况下两种功能同时响应的情况不符，使得通过独立分开测试得到的等效惯量系数和一次调频系数存在误差。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够同时精确得到一次调频系数和等效惯量系数的分风电场等效惯量系数和一次调频系数的工程测试方法。

第一方面，本申请提供了一种风电场等效惯量系数和一次调频系数的工程测试方法。所述方法包括：

获取预设频率信号，所述预设频率信号为连续分段信号，所述预设频率信号包括第一频率变化信号、第一频率恒定信号、第二频率恒定信号和第二频率恒定信号；所述第一频率变化信号和所述第二频率恒定信号的频率变化率不同、频率静差相等；所述第一频率恒定信号和所述第二频率恒定信号对应的时间相等；

将所述预设频率信号发送至风电场控制系统，得到测试结果信息；所述测试结果信息包括功率结果信息；

根据预设额定功率、预设额定频率、所述功率结果信息和所述预设频率信号，分别确定第一调频系数和第二调频系数；

根据所述第一调频系数、第二调频系数以及系数计算策略，确定一次调频系数和等效惯量系数，所述系数计算策略根据所述第一调频系数确定。

在其中一个实施例中，在所述获取预设频率信号之前，所述方法还包括：

获取预设时间内的初始风电场风速，构建风速序列；

根据所述风速序列、采样周期和波动率计算窗口长度，确定风速绝对波动率；

根据所述风速序列、所述风速绝对波动率、所述预设时间和所述采样周期，确定所述风速变差波动率；

在所述风速变差波动率满足预设启动条件时，执行所述获取预设频率信号的步骤。

在其中一个实施例中，所述功率结果信息包括第二功率信息、第三功率信息、第四功率结果信息和第五功率结果信息；所述根据所述第一调频系数、第二调频系数以及系数计算策略，确定一次调频系数和等效惯量系数，包括：

在所述第一调频系数满足预设条件时，根据所述第二调频系数确定所述一次调频系数；

根据所述第二功率信息确定第二电量信息；

根据所述预设额定功率、所述预设额定频率、所述第二电量信息和所述第一频率变化信号的频率变化率及其对应的时间确定所述等效惯量系数；

在第一调频系数不满足所述预设条件时，根据所述第一调频系数、所述第二调频系数确定所述一次调频系数；

根据所述第二功率信息确定所述第二电量，根据所述第四功率确定第四电量；

根据所述第二电量和所述第四电量确定所述第二电量和所述第四电量对应的差值电量；

根据所述预设额定功率、所述预设额定频率、所述差值电量、所述第一频率变化信号的频率变化率及其对应的时间、所述第二频率恒定信号的频率变化率对应的时间确定所述等效惯量系数。

在其中一个实施例中，所述获取预设频率信号之前，所述方法包括：

获取所述风电场控制系统的初始功率，根据所述初始功率确定所述风电场控制系统的工况类别；

将所述工况类别对应的控制信号发送至所述风电场控制系统，所述控制信号用于控制所述风电场控制系统的备用状态。

在其中一个实施例中，所述测试结果信息包括风速信息；所述方法还包括：

根据所述控制信号和所述预设频率信号，确定测试类别信息，重复执行所述获取预设时间内的初始风电场风速，构建风速序列的步骤，直至对于每种测试类别信息均获取至少预设数目个测试结果信息；

对于所述每种测试类别信息，根据获取的所述预设数目个测试结果信息的风速信息，确定每个测试结果信息对应的风速变差波动率：

将满足预设筛选条件的风速变差波动率对应的测试结果信息作为目标结果信息：所述目标结果信息用于确定所述测试类别信息对应的一次调频系数和等效惯量系数

在其中一个实施例中，在所述获取预设频率信号之前，所述方法还包括：

控制所述风电场控制系统中的各个设备均处于正常工作状态；所述风电场控制系统中包括场站自动发电控制设备、场站能量管理设备、一次调频控制设备、虚拟惯量控制设备、并网点同步相量测量设备、风速测量设备；

控制所述场站自动发电控制设备处于本地控制模式；

控制所述并网点同步相量测量设备停止向所述一次调频控制设备和所述虚拟惯量控制设备发送频率信号；

控制所述风电场控制系统与GPS网络对时服务器设备通信，进行时间同步。

第二方面，本申请提供了一种风电场等效惯量系数和一次调频系数的工程测试装置，所述装置包括：

频率信号获取模块，用于获取预设频率信号，所述预设频率信号为连续分段信号，所述预设频率信号包括第一频率变化信号、第一频率恒定信号、第二频率恒定信号和第二频率恒定信号；所述第一频率变化信号和所述第二频率恒定信号的频率变化率不同、频率静差相等；所述第一频率恒定信号和所述第二频率恒定信号对应的时间相等；

测试结果信息确定模块，用于将所述预设频率信号发送至风电场控制系统，得到测试结果信息；所述测试结果信息包括功率结果信息；

初始调频系数确定模块，用于根据预设额定功率、预设额定频率、所述功率结果信息和所述预设频率信号，分别确定第一调频系数和第二调频系数；

参数确定模块，用于根据所述第一调频系数、第二调频系数以及系数计算策略，确定一次调频系数和等效惯量系数，所述系数计算策略根据所述第一调频系数确定。

在其中一个实施例中，所述装置还包括：

风速序列构建模块，用于获取预设时间内的初始风电场风速，构建风速序列；

风速变化率确定模块，用于根据所述风速序列、所述风速绝对波动率、所述预设时间和所述采样周期，确定所述风速变差波动率；

启动条件判断模块，用于在所述风速变差波动率满足预设启动条件时，执行所述获取预设频率信号的步骤。

在其中一个实施例中，所述功率结果信息包括第二功率信息、第三功率信息、第四功率结果信息和第五功率结果信息；所述参数确定模块，具体用于：

在所述第一调频系数满足预设条件时，根据所述第二调频系数确定所述一次调频系数；

根据所述第二功率信息确定第二电量信息；

根据所述预设额定功率、所述预设额定频率、所述第二电量信息和所述第一频率变化信号的频率变化率及其对应的时间确定所述等效惯量系数；

在第一调频系数不满足所述预设条件时，根据所述第一调频系数、所述第二调频系数确定所述一次调频系数；

根据所述第二功率信息确定所述第二电量，根据所述第四功率确定第四电量；

根据所述第二电量和所述第四电量确定所述第二电量和所述第四电量对应的差值电量；

根据所述预设额定功率、所述预设额定频率、所述差值电量、所述第一频率变化信号的频率变化率及其对应的时间、所述第二频率恒定信号的频率变化率对应的时间确定所述等效惯量系数。

在其中一个实施例中，所述装置还包括：

工况类别确定模块，用于获取所述风电场控制系统的初始功率，根据所述初始功率确定所述风电场控制系统的工况类别；

控制信号发送模块，用于将所述工况类别对应的控制信号发送至所述风电场控制系统，所述控制信号用于控制所述风电场控制系统的备用状态。

在其中一个实施例中，所述测试结果信息包括风速信息；所述装置还包括：

第一确定模块，用于根据所述控制信号和所述预设频率信号，确定测试类别信息，重复执行所述获取预设时间内的初始风电场风速，构建风速序列的步骤，直至对于每种测试类别信息均获取至少预设数目个测试结果信息；

第二确定模块，用于对于所述每种测试类别信息，根据获取的所述预设数目个测试结果信息的风速信息，确定每个测试结果信息对应的风速变差波动率；

第三确定模块，用于将满足预设筛选条件的风速变差波动率对应的测试结果信息作为目标结果信息：所述目标结果信息用于确定所述测试类别信息对应的一次调频系数和等效惯量系数。

在其中一个实施例中，所述装置还包括：

第一控制模块，用于控制所述风电场控制系统中的各个设备均处于正常工作状态；所述风电场控制系统中包括场站自动发电控制设备、场站能量管理设备、一次调频控制设备、虚拟惯量控制设备、并网点同步相量测量设备、风速测量设备；

第二控制模块，用于控制所述场站自动发电控制设备处于本地控制模式；

第三控制模块，用于控制所述并网点同步相量测量设备停止向所述一次调频控制设备和所述虚拟惯量控制设备发送频率信号；

第四控制模块，用于控制所述风电场控制系统与GPS网络对时服务器设备通信，进行时间同步。

第三方面，本申请还提供了一种计算机设备。所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述第一方面所述的步骤。

第四方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面所述的步骤。

第五方面，本申请还提供了一种计算机程序产品。所述计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面所述的步骤。

上述风电场等效惯量系数和一次调频系数的工程测试方法中，将预设频率信号发送至风电控制系统，获得测试结果信息；根据预设额定功率、预设额定频率、功率结果信息和预设频率信号，分别确定第一调频系数和第二调频系数；再根据第一调频系数、第二调频系数和系数计算策略，确定第一调频系数和等效惯量系数。其中，预设频率信号为连续分段信号，预设频率信号包括第一频率变化信号、第一频率恒定信号、第二频率恒定信号和第二频率恒定信号；第一频率变化信号和第二频率恒定信号的频率变化率不同、频率静差相等，可以通过该两段频率变化信号对应的风电场发电量的差值，去除一次调频控制系统响应结果，使得等效惯量系数的计算更加精确。除此之外，第一频率恒定信号和第二频率恒定信号对应的时间相等，可以直接利用该两段频率恒定信号对应的风电场发电量的差值，确定一次调频控制系统的电量增量，使得一次调频参数的计算更加准确，因此，本申请提供的风电场测试方法，可以精确的同时获得一次调频参数和等效惯量参数。

附图说明

图1为一个实施例中风电场等效惯量系数和一次调频系数的工程测试方法的流程图；

图2为一个实施例中低频信号图；

图3为一个实施例中高频信号图；

图4为另一个实施例中风电场等效惯量系数和一次调频系数的工程测试方法的流程图；

图5为一个实施例中控制信号发送方法的流程图；

图6为一个实施例中风电场控制系统的结构图；

图7为一个实施例中风电场等效惯量系数和一次调频系数的工程测试装置的结构图；

图8为一个实施例中计算机设备的内部结构图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在一个实施例中，提供了一种风电场等效惯量系数和一次调频系数的工程测试方法，本实施例以该方法应用于终端(可称为管理终端)进行举例说明，可以理解的是，该方法也可以应用于服务器，还可以应用于包括终端和服务器的系统，并通过终端和服务器的交互实现。其中，终端可以但不限于是各种个人计算机、笔记本电脑等。服务器可以用独立的服务器或者是多个服务器组成的服务器集群来实现。本实施例中，如图1所示，该方法包括以下步骤：

步骤101，获取预设频率信号，预设频率信号为连续分段信号，预设频率信号包括第一频率变化信号、第一频率恒定信号、第二频率恒定信号和第二频率恒定信号；第一频率变化信号和第二频率恒定信号的频率变化率不同、频率静差相等；第一频率恒定信号和第二频率恒定信号对应的时间相等。

其中，预设频率信号包括初始频率恒定信号、第一频率变化信号、第一频率恒定信号、第二频率恒定信号和第二频率恒定信号。风电场的测试初始运行点需要在恒定频率工况下进行，方便确认稳态运行功率，因此，设置初始频率恒定信号的频率值为电网额定频率值。

预设频率信号可以为高频信号，也可以为低频信号。本申请中利用预设频率信号生成频率扰动事件进行风电场等效惯量系数和一次调频系数的工程测试。

在本申请的一个实施例中，如图2所示，图中为低频预设频率信号随时间的变化示意图，L1、L2、L3、L4、L5分别与初始频率恒定信号、第一频率变化信号、第一频率恒定信号、第二频率恒定信号和第二频率恒定信号一一对应。低频事件频率信号序列记为f

式中，f

该频率信号中，L2和L4对应的第一频率变化信号和第二频率恒定信号用于测试风电场的惯量响应特性，L1、L3和L5对应的初始频率恒定信号、第一频率恒定信号和第二频率恒定信号用于分析风电场一次调频特性。

在预设频率信号的参数设置上，需满足以下约束

上式中，前两个公式保证了第一频率变化信号和第二频率恒定信号的频率变化率不同，但频率静差相同。第三个公式保证了频率跌落后的第一频率恒定信号和第二频率恒定信号对应的时间相同。

本申请中设置预设频率信号存在两段下降过程，可以使用电量积分差值进行惯量参数计算。由于机组在频率变化过程初期，有功增量受到限幅、延时等环节影响，电量积分结果无法反映真实的惯量响应效果，两段频率下降过程中，虚拟惯量控制系统与一次调频控制系统同时作用，采用两下降频率信号具有相同频率静差的设置，通过两段频率变化信号对应的风电场电量之差，可以去掉一次调频控制系统的影响，使等效惯量系数的计算更精确。除此之外，第一频率恒定信号和第二频率恒定信号对应的时间一致，采用电量积分法，可以直接利用第一频率恒定信号和第二频率恒定信号对应的电量之差计算风电场的一次调频电量增量，使一次调频参数计算更精确。

《GB/T 19963风电场接入电力系统技术规定》要求，风电场惯量响应启动死区值最大为0.05Hz/s，惯量支撑响应时间小于1s，风电场一次调频死区范围为±0.03～0.1Hz，一次调频启动时间小于3s，响应时间小于10s。其中，响应时间定义为风电场的相应功能的实际输出有功值达到有功增量目标的90％需要的时间。

参照上述要求，预设频率信号中频率下降段的斜率可以为k

在本申请的一个实施例中，如图3所示，图中为高频预设频率信号随时间的变化示意图，L1、L2、L3、L4、L5分别与初始频率恒定信号、第一频率变化信号、第一频率恒定信号、第二频率恒定信号和第二频率恒定信号，一一对应。高频事件频率信号序列记为f

式中，f

在高频频率信号的参数设置上，需满足以下约束

上式中，前两个公式保证了频率上升段的第一频率变化信号和第二频率恒定信号的频率变化率不同，但频率静差相同。第三个公式保证了频率上升后的第一频率恒定信号和第二频率恒定信号对应的时间相同。

本申请中设置预设频率信号存在两段上升过程，可以使用电量积分差值进行惯量参数计算。由于机组在频率变化过程初期，有功增量受到限幅、延时等环节影响，电量积分结果无法反映真实的惯量响应效果，两段频率下降过程中，虚拟惯量控制系统与一次调频控制系统同时作用，采用两上升频率信号具有相同频率静差的设置，通过两段频率变化信号对应的风电场电量之差，可以去掉一次调频控制系统的影响，使等效惯量系数的计算更精确。除此之外，第一频率恒定信号和第二频率恒定信号对应的时间一致，采用电量积分法，可以直接利用第一频率恒定信号和第二频率恒定信号对应的电量之差计算风电场的一次调频电量增量，使一次调频参数计算更精确。

参照国标要求，推荐标准频率信号中频率上升段的斜率为k

步骤102，将预设频率信号发送至风电场控制系统，得到测试结果信息；测试结果信息包括功率结果信息。

其中，终端将预设频率信号发送至风电场控制系统以获得测试结果信息，测试结果信息包括风速信息、功率结果信息。

在本申请其中一个实施例中，终端将低频预设频率信号f

在本申请其中一个实施例中，终端将高频预设频率信号f

步骤103，根据预设额定功率、预设额定频率、功率结果信息和预设频率信号，分别确定第一调频系数和第二调频系数。

其中，终端可以根据功率结果信息确定风电场控制系统接收预设频率信号时，风电场控制系统的真实发电量。

在本申请的一个实施例中，可以根据预设频率信号、预设额定功率、预设额定频率确定对应的风电场控制系统的理论有功功率。

在预设频率信号为低频预设频率信号时，风电场控制系统的理论有功功率计算公式如下：

式中，P

式中，E

根据上述公式(6)中的E

式中，E

基于此，终端在获取功率结果信息时，利用电量积分法确定L5对应的时间段真实发电量

根据上述公式(6)中的E

基于此，终端在获取功率结果信息时，利用电量积分法确定L2对应的时间段真实发电量

在预设频率信号为高频预设频率信号时，风电场控制系统的理论有功功率计算、理论发电量计算公式、第二调频系数计算公式和第一调频系数计算公式，与公式(5)、(6)、(7)和(8)类似，仅将公式中的k

步骤104，根据第一调频系数、第二调频系数以及系数计算策略，确定一次调频系数和等效惯量系数，系数计算策略根据第一调频系数确定。

其中，在预设频率信号为低频预设频率信号时，终端根据公式(7)和公式(8)，确定出第一调频系数和第二调频系数。第一调频系数为频率变化段(即第一频率变化信号和第二频率恒定信号)对应的一次调频控制系统的一次调频系数，第二调频系数为频率恒定段(即第一频率恒定信号和第二频率恒定信号)对应的一次调频控制系统的一次调频系数。第一调频系数可以反映在频率变化段，一次调频控制系统是否存在响应。终端可以根据第一调频系数确定一次调频系数和等效惯量系数对应的计算策略，以提高一次调频系数和等效惯量系数的计算准确性。

上述风电场等效惯量系数和一次调频系数的工程测试方法中，将预设频率信号发送至风电控制系统，获得测试结果信息；根据预设额定功率、预设额定频率、功率结果信息和预设频率信号，分别确定第一调频系数和第二调频系数；再根据第一调频系数、第二调频系数和系数计算策略，确定第一调频系数和等效惯量系数。其中，预设频率信号为连续分段信号，预设频率信号包括第一频率变化信号、第一频率恒定信号、第二频率恒定信号和第二频率恒定信号；第一频率变化信号和第二频率恒定信号的频率变化率不同、频率静差相等，第一频率恒定信号和第二频率恒定信号对应的时间相等。第一调频系数可以反映在频率变化段，一次调频控制系统是否存在响应。终端可以根据第一调频系数确定一次调频系数和等效惯量系数对应的计算策略，以提高一次调频系数和等效惯量系数的计算准确性。

除此之外，一次调频控制系统的响应与频率信号的频率静差有关，由于第一频率变化信号和第二频率恒定信号的频率变化率不同、频率静差相等，利用第一频率变化信号和第二频率恒定信号对应的实际发电量出差值可以去除一次调频控制系统响应结果，使得等效惯量系数的计算更加精确。除此之外，第一频率恒定信号和第二频率恒定信号对应的时间相等，可以直接利用该两段频率恒定信号对应的风电场实际发电量的差值，确定一次调频控制系统的电量增量，使得一次调频参数的计算更加准确，因此，本申请提供的风电场测试方法，可以精确的同时获得一次调频参数和等效惯量参数。

在本申请的一个实施例中，如图4所示，在步骤101，获取预设频率信号之前，风电场测试方法还包括：

步骤401，获取预设时间内的初始风电场风速，构建风速序列；

步骤402，根据风速序列、采样周期和波动率计算窗口长度，确定风速绝对波动率；

步骤403，根据风速序列、风速绝对波动率、预设时间和采样周期，确定风速变差波动率；

步骤404，在风速变差波动率满足预设启动条件时，执行步骤101，获取预设频率信号的步骤。

具体的，终端采用滑动窗口法获得T时间段内(即预设时间)的风速值，按照公式(9)计算风速绝对波动率。预设时间是指当前时刻之前的T时间段。

式中，v

由于风速水平差异较大，直接使用v

式中，d为变差波动率，N为T时间段内风速序列采样点的数量。

进一步的，预设启动条件包括变差波动率阈值，终端获取预设时间内的风速序列，确定预设时间内风速变差波动率，并将风速变差波动率和变差波动率阈值进行比较。在风速变差波动率低于变差波动率阈值的情况下，确定风速变差波动率满足预设启动条件，执行步骤101，获取预设频率信号的步骤；在风速变差波动率大于等于变差波动率阈值的情况下，确定风速变差波动率不满足预设启动条件，则继续获取风速序列，直至风速序列的风速变差波动率满足预设启动条件，执行步骤101。

本发明推荐数值为：T取60s，Δt取500ms，n取20，d取5～10。

由于风电机组在机端频率发生变化，为电网提供惯量响应与一次调频时，机组有功功率同时受到控制策略和机端风速的共同影响，风速强波动情况下的测试结果将为后续参数分析引入较大误差，使测试结果不具有使用价值。上述风电场等效惯量系数和一次调频系数的工程测试方法中，为了确保测试过程中风况稳定，设置预设启动条件，确保了发送预设频率信号进行测试的过程中风速的稳定，避免了强波动风况下的测试数据，降低了参数计算结果误差。

在本申请的一个实施例中，功率结果信息包括第二功率信息、第三功率信息、第四功率结果信息和第五功率结果信息；步骤104，根据第一调频系数、第二调频系数以及系数计算策略，确定一次调频系数和等效惯量系数，包括：

在第一调频系数满足预设条件时，根据第二调频系数确定一次调频系数；

根据第二功率信息确定第二电量信息；

根据预设额定功率、预设额定频率、第二电量信息和第一频率变化信号的频率变化率及其对应的时间确定等效惯量系数；

在第一调频系数不满足预设条件时，根据第一调频系数、第二调频系数确定一次调频系数；

根据第二功率信息确定第二电量，根据第四功率确定第四电量；

根据第二电量和第四电量确定第二电量和第四电量对应的差值电量；

根据预设额定功率、预设额定频率、差值电量、第一频率变化信号的频率变化率及其对应的时间、第二频率恒定信号的频率变化率对应的时间确定等效惯量系数。

其中，功率结果信息包括的第二功率信息、第三功率信息、第四功率结果信息和第五功率结果信息与预设频率信号的第一频率变化信号、第一频率恒定信号、第二频率恒定信号和第二频率恒定信号。终端可以根据第二功率信息、第三功率信息、第四功率结果信息和第五功率结果信息确定第一频率变化信号、第一频率恒定信号、第二频率恒定信号和第二频率恒定信号对应的风电场发电量真实值。

进一步的，第一调频系数可以反映在频率变化段，一次调频控制系统是否存在响应。预设条件包括预设阈值ε，ε为0的阈值。

以预设频率信号为低频预设频率信号为例：

在第一调频系数满足预设条件时(即K

其中，第一频率变化信号对应的风电场发电量真实值

在第一调频系数不满足预设条件时(即K

(K

终端根据第二功率信息确定第二电量，根据第四功率确定第四电量；以及根据第二电量和第四电量的差值、预设额定功率、预设额定频率、差值电量、第一频率变化信号的频率变化率及其对应的时间、第二频率恒定信号的频率变化率对应的时间确定等效惯量系数，其计算公式如(12)所示。

终端向风电场控制系统发送高频预设频率信号以同时一次调频系数和等效惯量系数的处理过程与上述一致，不再赘述。

上述风电场等效惯量系数和一次调频系数的工程测试方法中，明确了通过单次频率信号测试实现等效惯量和一次调频参数的联合求解的过程，有效解决了目前惯量响应和一次调频相互独立测试的带来的工作量过大和参数计算误差问题，本发明的测试结果可为风电场动态建模、系统频率稳定分析提供关键参数。

在本申请的一个实施例中，如图5所示，在步骤101，获取预设频率信号之前，风电场测试方法包括：

步骤501，获取风电场控制系统的初始功率，根据初始功率确定风电场控制系统的工况类别；

具体的，终端在向风电场控制系统发送预设频率信号前，先获取风电场的初始功率，将初始功率与工况分类条件进行匹配，根据匹配结果确定风电场控制系统对应的工况类别。

按照《GB/T 19963风电场接入电力系统技术规定》要求，风电场全站有功大于20％PN时(PN风电场顶额定容量)，风电场必须参与惯量响应与一次调频。基于此，在本申请的一个实施例中，工况类别可以包括极低负荷、低负荷、中负荷和高负荷四类。工况分类条件为：风电场测试启动时刻的发电功率为20％～30％PN对应于极低负荷；风电场测试启动时刻的发电功率为31％～50％PN对应于低负荷；风电场测试启动时刻的发电功率为51％～75％PN对应于中负荷；风电场测试启动时刻的发电功率为76％～100％PN对应于高电荷。工况分类条件包括但不仅限于上述描述，可以按照实际测试需求进行设置。

步骤502，将工况类别对应的控制信号发送至风电场控制系统，控制信号用于控制风电场控制系统的备用状态。

具体的，终端在确定风电场控制系统对应的工况类别时，将工况类别与预设控制条件进行匹配，根据匹配结果将工况类别对应的控制信号发送至风电场控制系统，控制信号用于控制风电场控制系统的备用状态。

在本申请的一个实施例中，除极低负荷工况对应于无预留备用的控制信号外，低负荷工况、中负荷工况和高负荷工况均对应于无预留备用和按照10％PN预留备用两类控制信号。因此，本申请测试组由极低负荷无备用、低负荷无备用、低负荷有备用、中负荷无备用、中负荷有备用、高负荷无备用和高负荷有备用构成。本发明的测试结果可为风电场动态建模、系统频率稳定分析提供关键参数。

对于低负荷工况，需依次发送无预留备用控制信号和10％PN预留备用控制信号至风电场控制系统。上述依次发送无预留备用控制信号和10％PN预留备用控制信号至风电场控制系统，具体可为：终端先发送无预留备用控制信号再发送预设频率信号；待预设频率信号发送完毕，完成低负荷工况一组测试，再发送10％PN预留备用控制信号和预设频率信号，完成低负荷工况另一组测试。需要注意的是对于同一类工况，10％PN预留备用控制信号和无预留备用控制信号的发送顺序不作具体限定，可以根据实际需求设定。

在本申请的一个实施例中，测试结果信息包括风速信息；风电场等效惯量系数和一次调频系数的工程测试方法还包括：

根据控制信号和预设频率信号，确定测试类别信息，重复步骤401，执行获取预设时间内的初始风电场风速，构建风速序列的步骤，直至对于每种测试类别信息均获取至少预设数目个测试结果信息；

对于每种测试类别信息，根据获取的预设数目个测试结果信息的风速信息，确定每个测试结果信息对应的风速变差波动率；

将满足预设筛选条件的风速变差波动率对应的测试结果信息作为目标结果信息；目标结果信息用于确定测试类别信息对应的一次调频系数和等效惯量系数。

具体的，终端根据控制信号和预设频率信号可以确定测试类别信息，如表1所示，在本申请实施例中，测试类别信息共有十四种。终端需重复执行步骤401，获取预设时间内的初始风电场风速，构建风速序列的步骤，直至每种测试类别信息均获取至少预设数目个测试结果信息，预设数目可以为2，也可以根据具体测试需求进行设定。对于每种测试类别信息，终端根据获取的预设数目个测试结果信息的风速信息，确定每个测试结果信息对应的风速变差波动率，风速变差波动率按照步骤401至步骤403进行计算；将风速变差波动率最小的测试结果信息作为目标结果信息；目标结果信息用于确定测试类别信息对应的一次调频系数和等效惯量系数。

表1风电场测试结果表

上述风电场等效惯量系数和一次调频系数的工程测试方法中，需要对相同工况、相同备用情况和相同频率事件下的多组测试数据进行筛选，将风速变差波动率最小的测试结果信息作为目标结果信息，进行一次调频系数和等效惯量系数的计算，避免了测试开始后的风速波动过大，造成参数计算误差，提高测试结果的准确性。

在本申请的一个实施例中，在步骤101，获取预设频率信号之前，风电场测试方法还包括：

控制风电场控制系统中的各个设备均处于正常工作状态；风电场控制系统中包括场站自动发电控制设备、场站能量管理设备、一次调频控制设备、虚拟惯量控制设备、并网点同步相量测量设备、风速测量设备；

控制场站自动发电控制设备处于本地控制模式；

控制并网点同步相量测量设备停止向一次调频控制设备和虚拟惯量控制设备发送频率信号；

控制风电场控制系统与GPS网络对时服务器设备通信，进行时间同步。

如图6所示，风电场控制系统中包括场站自动发电控制设备(即图中场站AGC系统)、场站能量管理设备(即图中场站能量管理系统)、一次调频控制设备(即图中一次调频控制系统)、虚拟惯量控制设备(即图中虚拟惯量控制系统)、并网点同步相量测量设备(即并网点PMU；Phasor Measurement Unit)、风速测量设备(即图中风速序列采集器)，其中，并网点同步相量测量设备用于测量风电场风电机群的有功功率，风速测量设备用于测量风电场的风速。终端可以通过并网点PMU获得功率结果信息，还可以通过风速序列采集器获取风速结果。

在进行风电场等效惯量系数和一次调频系数的工程测试前，终端需要控制风电场控制系统中的各个设备均处于预设测试状态。具体的，终端需控制风电场控制系统中各设备均处于正常工作状态，避免风电场控制系统中设备处于不正常工作给测试结果带来误差。

终端还需控制场站自动发电控制设备处于本地控制模式，断开远方AGC(Automatic Generation Control)信号，使场站AGC系统仅根据一次调频控制系统的下发指令进行全场有功指令确定，避免远方AGC信号给测试结果造成误差。

终端还需控制控制并网点同步相量测量设备停止向一次调频控制设备和虚拟惯量控制设备发送频率信号，仅向一次调频控制设备和虚拟惯量控制设备发送功率信号，使得一次调频控制设备和虚拟惯量控制设备可以接收预设频率信号，在预设频率信号的作用下进行测试，保证测试的准确性。

终端还需对风电场等效惯量系数和一次调频系数的工程测试装置中各个设备，使得预设频率信号序列、风速序列和风电场的场站有功功率序列具有一致的GPS网络时间标签。终端可以利用GPS网络对时服务器与风电场等效惯量系数和一次调频系数的工程测试装置中各个设备进行时间同步，GPS网络对时服务器与频率信号生成器、并网点PMU、风速采集序列采集器间的通信规约推荐IEC 103标准进行配置。

在本申请的一个实施例中，风电场等效惯量系数和一次调频系数的工程测试装置还包括频率信号生成器，终端可以控制频率信号生成器发送预设频率信号至一次调频控制系统和虚拟惯量控制系统中。

频率信号生成器通信规约与场站内的一次调频控制系统、虚拟惯量控制系统和场站PMU间的通信规约保持一致，频率信号生成器的信号发送周期推荐设置为10ms～20ms；终端与频率信号生成器、并网点PMU、风速序列采集器间的通信规约与后三者的通信规约保持一致，各类数据的信号采样周期与相应的信号源数据周期保持一致，但应保证频率信号、PMU有功功率采样周期不低于100ms，风速序列采样周期不低于1s。

本发明公开了一种风电场等效惯量系数和一次调频系数的工程测试方法，通过单次频率信号测试实现等效惯量和一次调频参数的联合求解，有效解决了目前惯量响应和一次调频相互独立测试的带来的工作量过大和参数计算误差问题，本发明的测试结果可为风电场动态建模、系统频率稳定分析提供关键参数。

应该理解的是，虽然如上的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的风电场等效惯量系数和一次调频系数的工程测试方法的风电场等效惯量系数和一次调频系数的工程测试装置。该装置所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个健康状态评测装置实施例中的具体限定可以参见上文中对于风电场等效惯量系数和一次调频系数的工程测试方法的限定，在此不再赘述。

如图7所示，在本申请的一个实施例中，提供了一种风电场等效惯量系数和一次调频系数的工程测试装置700，包括：频率信号获取模块710，测试结果信息确定模块720，初始调频系数确定模块730和参数确定模块740，其中：

频率信号获取模块710，用于获取预设频率信号，预设频率信号为连续分段信号，预设频率信号包括第一频率变化信号、第一频率恒定信号、第二频率恒定信号和第二频率恒定信号；第一频率变化信号和第二频率恒定信号的频率变化率不同、频率静差相等；第一频率恒定信号和第二频率恒定信号对应的时间相等；

测试结果信息确定模块720，用于将预设频率信号发送至风电场控制系统，得到测试结果信息；测试结果信息包括功率结果信息；

初始调频系数确定模块730，用于根据预设额定功率、预设额定频率、功率结果信息和预设频率信号，分别确定第一调频系数和第二调频系数；

参数确定模块740，用于根据第一调频系数、第二调频系数以及系数计算策略，确定一次调频系数和等效惯量系数，系数计算策略根据第一调频系数确定。

在本申请的一个实施例中，风电场等效惯量系数和一次调频系数的工程测试装置700还包括：

风速序列构建模块，用于获取预设时间内的初始风电场风速，构建风速序列；

风速变化率确定模块，用于根据风速序列、风速绝对波动率、预设时间和采样周期，确定风速变差波动率；

启动条件判断模块，用于在风速变差波动率满足预设启动条件时，执行获取预设频率信号的步骤。

在本申请的一个实施例中，功率结果信息包括第二功率信息、第三功率信息、第四功率结果信息和第五功率结果信息；参数确定模块740，具体用于：

在第一调频系数满足预设条件时，根据第二调频系数确定一次调频系数；

根据第二功率信息确定第二电量信息；

根据预设额定功率、预设额定频率、第二电量信息和第一频率变化信号的频率变化率及其对应的时间确定等效惯量系数；

在第一调频系数不满足预设条件时，根据第一调频系数、第二调频系数确定一次调频系数；

根据第二功率信息确定第二电量，根据第四功率确定第四电量；

根据第二电量和第四电量确定第二电量和第四电量对应的差值电量；

根据预设额定功率、预设额定频率、差值电量、第一频率变化信号的频率变化率及其对应的时间、第二频率恒定信号的频率变化率对应的时间确定等效惯量系数。

在本申请的一个实施例中，风电场等效惯量系数和一次调频系数的工程测试装置700还包括：

工况类别确定模块，用于获取风电场控制系统的初始功率，根据初始功率确定风电场控制系统的工况类别；

控制信号发送模块，用于将工况类别对应的控制信号发送至风电场控制系统，控制信号用于控制风电场控制系统的备用状态。

在本申请的一个实施例中，测试结果信息包括风速信息；风电场等效惯量系数和一次调频系数的工程测试装置700还包括：

第一确定模块，用于根据控制信号和预设频率信号，确定测试类别信息，重复执行获取预设时间内的初始风电场风速，构建风速序列的步骤，直至对于每种测试类别信息均获取至少预设数目个测试结果信息；

第二确定模块，用于对于每种测试类别信息，根据获取的预设数目个测试结果信息的风速信息，确定每个测试结果信息对应的风速变差波动率；

第三确定模块，用于将满足预设筛选条件的风速变差波动率对应的测试结果信息作为目标结果信息：目标结果信息用于确定测试类别信息对应的一次调频系数和等效惯量系数。

在本申请的一个实施例中，风电场等效惯量系数和一次调频系数的工程测试装置700还包括：

第一控制模块，用于控制风电场控制系统中的各个设备均处于正常工作状态；风电场控制系统中包括场站自动发电控制设备、场站能量管理设备、一次调频控制设备、虚拟惯量控制设备、并网点同步相量测量设备、风速测量设备；

第二控制模块，用于控制场站自动发电控制设备处于本地控制模式；

第三控制模块，用于控制并网点同步相量测量设备停止向一次调频控制设备和虚拟惯量控制设备发送频率信号；

第四控制模块，用于控制风电场控制系统与GPS网络对时服务器设备通信，进行时间同步。

上述风电场等效惯量系数和一次调频系数的工程测试装置的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图8所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、通信接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、移动蜂窝网络、NFC(近场通信)或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种量表问题生成模型的训练方法或量表问题生成方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。

本领域技术人员可以理解，图8中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述各方法实施例中的步骤。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。

在一个实施例中，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。

需要说明的是，本申请所涉及的用户信息(包括但不限于用户设备信息、用户个人信息等)和数据(包括但不限于用于分析的数据、存储的数据、展示的数据等)，均为经用户授权或者经过各方充分授权的信息和数据。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，上述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器(ReRAM)、磁变存储器(Magnetoresistive Random Access Memory，MRAM)、铁电存储器(Ferroelectric Random Access Memory，FRAM)、相变存储器(Phase Change Memory，PCM)、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic RandomAccess Memory，DRAM)等。本申请所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本申请所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。