一种基于调节性能一致性分析的机组协调控制方法

摘要

本发明公开了一种基于调节性能一致性分析的机组协调控制方法，针对区域电网调频机组类型多、调节性能差异大的问题，充分考虑AGC调节机组的调节特性差异，提出了基于调节性能一致性分析的动态分组协调控制策略，通过对调节特性相对一致的机组进行筛选编组，根据调节性能的差异承担不同时间尺度的调节任务，从而有效利用电网调频资源，实现调频资源的协调优化调控。

权利要求

1.一种基于调节性能一致性分析的机组协调控制方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤一，在AGC系统中建立一个主控制区，并建立主控制区模型；

所述主控制区的控制目标为维持电网的频率在控制范围内、或维持本控制区域与其他相邻控制区域交换功率为给定计划值、或维持电网的频率在控制范围内和维持本控制区域与其他相邻控制区域交换功率为给定计划值同时满足；

所述主控制区模型接入超短期负荷预测数据信息，作为机组实施超前控制的依据；

参与AGC控制的机组引入了计划值，所述计划值应该是一个经过数值插值的连续计划；

AGC系统能够实时得到这些机组的日前计划；

步骤二，建立机组控制模型；

步骤三，实时监视并计算机组各项调节性能参数；

所述调节性能参数包括响应时间Tresp、调节速率Vrate和跟踪精度Paccu；

步骤四，对各性能参数进行标幺化处理，分别获得响应时间指标K1、调节速率指标K2及调节精度指标K3；

K1＝Tresp/Tn

K2＝Vrate/Vn

K3＝Paccu/ΔPn

其中，Tn为机组标准响应时间，Vn为机组标准速率，ΔPn为机组调节允许偏差；

步骤五，计算并保存各机组各次调节行为的综合性能指标；

公式为，

Kp,i＝K1·K2·K3

其中，Kp,i为机组第i次调节行为的综合性能指标；

步骤六，每天按照综合性能指标日平均值对机组进行排序；

综合性能指标日平均值 的计算公式为，

其中，N为机组当日总调节次数；

步骤七，每天按照机组类型对机组进行再次排序；

步骤八，统计上一日ACE最大值，并将该值设为ACE调节组上/下调节备用要求，按照机组综合性能指标由高到低依此编入ACE调节组；

统计上一日负荷峰谷差，并将该值作为超短期跟踪组的容量要求，按照机组综合性能指标由高到低依此编入超短期跟踪组；

将其他剩余机组编入日前计划组；

步骤九，考虑各组调节性能的差异，针对不同的负荷变化分量，各组采取不同控制策略，在负荷调节的时间尺度上实现衔接配合；

步骤十，各组将调节需求按照比例分担或者优先级策略分配给组内各台机组，叠加至机组实际出力作为目标值发送至各控制对象。

2.根据权利要求1所述的一种基于调节性能一致性分析的机组协调控制方法，其特征在于：机组建模时包含机组发电类型、装机容量、调节范围、跟踪死区和标准速率。

3.根据权利要求1所述的一种基于调节性能一致性分析的机组协调控制方法，其特征在于：各组的控制策略为，日前计划组在省网负荷有规律地升降过程中，跟踪日前计划机组承担跟随负荷大幅度增减的基础调节；

超短期跟踪组依据M分钟超短期负荷预测结果，跟踪未来负荷趋势；

ACE调节组负责区域电网有功功率的实时平衡。

4.根据权利要求3所述的一种基于调节性能一致性分析的机组协调控制方法，其特征在于：M＝15。

说明书

一种基于调节性能一致性分析的机组协调控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种基于调节性能一致性分析的机组协调控制方法，属于电力系统控制领域。

背景技术

[0002] 发电机组对其调整指令的响应决定了自动发电控制(Automatic Generation Control,AGC)的控制情况，而发电机组对其调整指令的响应取决于其机组类型及运行方式。电力系统中不同类型的发电机组的调节性能不同，水电机组和燃气轮机响应时间短，调节速度快，燃煤机组响应时间长，调节速度慢。而现代电力系统规模不断发展，越来越多的新机组投入运行，使得发电机组调节性能之间的差异也越来越大。当系统调整需求方向频繁变化时，如果系统的调整需求方向改变，调节性能好的机组能快速跟随调整需求改变机组出力调整方向，而调节性能差的机组由于其AGC调节周期较长，可能还在执行前面的调整指令，这样就会造成机组出力对系统调整需求无益的反向调节，此时调节性能差的机组不但对频率调节无益，而且抵消了部分调节性能好的机组的调整效果。这样不但会增加机组的磨损，而且对系统频率的调节不利，不符合节能减排的原则。因此，对不同类型、不同调节性能机组进行协调控制是非常必要的。

[0003] 文献一《火电AGC机组超前控制策略》(电网技术2006年第29卷第21期第58页)披露了一种基于超短期负荷预测的火电机组超前控制策略，配合水电机组调节ACE(Area Control Error,区域控制偏差)。文章提出的水火协调控制策略，着重探讨了负荷预测分量对日前计划的修正左右，通过火电机组的超前调节降低水电机组实时调节的压力。

[0004] 文献二《云南电网水火机组AGC协调优化控制策略》(电力系统自动化2009年第33卷第20期第97页)披露了一种基于负荷变化特点的分时段协调控制方法，将水火机组划分为多个组，每组机组在不同时段下采取不同的控制模式，以实现电网水火机组AGC的协调优化控制。

[0005] 文献一与文献二提出的水火协调控制策略均建立在电网发电资源较为固定的格局上，探讨的前提存在局限性，即电网中始终保证有快速调节的水电机组或是单纯将火电机组视为调节对象。电网内的水火构成关系发生变化时，缺乏应变机制，难以适应各个电网资源分布不均以及运行方式发生改变的情形。

发明内容

[0006] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于调节性能一致性分析的机组协调控制方法。

[0007] 为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

[0008] 一种基于调节性能一致性分析的机组协调控制方法，包括以下步骤，[0009] 步骤一，在AGC系统中建立一个主控制区，并建立主控制区模型；

[0010] 所述主控制区的控制目标为维持电网的频率在控制范围内、或维持本控制区域与其他相邻控制区域交换功率为给定计划值、或维持电网的频率在控制范围内和维持本控制区域与其他相邻控制区域交换功率为给定计划值同时满足；

[0011] 所述主控制区模型接入超短期负荷预测数据信息，作为机组实施超前控制的依据；

[0012] 参与AGC控制的机组引入了计划值，所述计划值应该是一个经过数值插值的连续计划；AGC系统能够实时得到这些机组的日前计划；

[0013] 步骤二，建立机组控制模型；

[0014] 步骤三，实时监视并计算机组各项调节性能参数；

[0015] 所述调节性能参数包括响应时间Tresp、调节速率Vrate和跟踪精度Paccu；

[0016] 步骤四，对各性能参数进行标幺化处理，分别获得响应时间指标K1、调节速率指标K2及调节精度指标K3；

[0017] K1＝Tresp/Tn

[0018] K2＝Vrate/Vn

[0019] K3＝Paccu/ΔPn

[0020] 其中，Tn为机组标准响应时间，Vn为机组标准速率，ΔPn为机组调节允许偏差；

[0021] 步骤五，计算并保存各机组各次调节行为的综合性能指标；

[0022] 公式为，

[0023] Kp,i＝K1·K2·K3

[0024] 其中，Kp,i为机组第i次调节行为的综合性能指标；

[0025] 步骤六，每天按照综合性能指标日平均值对机组进行排序；

[0026] 综合性能指标日平均值 的计算公式为，

[0027]

[0028] 其中，N为机组当日总调节次数；

[0029] 步骤七，每天按照机组类型对机组进行再次排序；

[0030] 步骤八，统计上一日ACE最大值，并将该值最设为ACE调节组上/下调节备用要求，按照机组综合性能指标由高到低依此编入ACE调节组；

[0031] 统计上一日负荷峰谷差，并将该值作为超短期跟踪组的容量要求，按照机组综合性能指标由高到低依此编入超短期跟踪组；

[0032] 将其他剩余机组编入日前计划组；

[0033] 步骤九，考虑各组调节性能的差异，针对不同的负荷变化分量，各组采取不同控制策略，在负荷调节的时间尺度上实现衔接配合；

[0034] 步骤十，各组将调节需求按照比例分担或者优先级策略分配给组内各台机组，叠加至机组实际出力作为目标值发送至各控制对象。

[0035] 机组建模时包含机组发电类型、装机容量、调节范围、跟踪死区和标准速率。

[0036] 各组的控制策略为，

[0037] 日前计划组在省网负荷有规律地升降过程中，跟踪日前计划机组承担跟随负荷大幅度增减的基础调节；

[0038] 超短期跟踪组依据M分钟超短期负荷预测结果，跟踪未来负荷趋势；

[0039] ACE调节组负责区域电网有功功率的实时平衡。

[0040] M＝15。

[0041] 本发明所达到的有益效果：1、本发明针对区域电网调频机组类型多、调节性能差异大的问题，充分考虑AGC调节机组的调节特性差异，提出了基于调节性能一致性分析的动态分组协调控制策略，通过对调节特性相对一致的机组进行筛选编组，根据调节性能的差异承担不同时间尺度的调节任务，从而有效利用电网调频资源，实现调频资源的协调优化调控；2、本发明通过对机组调节性能指标进行综合计算、分析与筛选，保证同组机组调节性能的一致性，减少各控制组内机组之间无谓的反向调节；3、本发明根据机组调节性能的差异，分别定义了日前计划组、超短期跟踪组及ACE调整组，各组分别跟踪不同时间尺度的负荷分量目标，在负荷跟踪调节的时间轴上相互衔接，根据机组自身调节特性定制的控制策略，提高了机组投入AGC的积极性，既实现区域电网调频资源充分有效利用，又通过发电机组间协调配合提高了AGC调节品质；4、发明填补了国内此类研究的空白。

附图说明

[0042] 图1为本发明的流程图。

具体实施方式

[0043] 下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

[0044] 如图1所示，一种基于调节性能一致性分析的机组协调控制方法，包括以下步骤：

[0045] 步骤一，在AGC系统中建立一个主控制区，实施区域电网的常规控制，并建立主控制区模型。

[0046] 上述主控制区的控制目标为维持电网的频率在控制范围内、或维持本控制区域与其他相邻控制区域交换功率为给定计划值、或维持电网的频率在控制范围内和维持本控制区域与其他相邻控制区域交换功率为给定计划值同时满足；主控制区模型接入超短期负荷预测数据信息，作为机组实施超前控制的依据；参与AGC控制的机组引入了计划值，计划值应该是一个经过数值插值的连续计划，AGC系统能够实时得到这些机组的日前计划。

[0047] 步骤二，建立机组控制模型。

[0048] 机组建模时包含机组发电类型、装机容量、调节范围、跟踪死区和标准速率。

[0049] 步骤三，实时监视并计算机组各项调节性能参数。

[0050] 上述调节性能参数包括响应时间Tresp、调节速率Vrate和跟踪精度Paccu。

[0051] 步骤四，对各性能参数进行标幺化处理，分别获得响应时间指标K1、调节速率指标K2及调节精度指标K3。

[0052] 各公式如下：

[0053] K1＝Tresp/Tn

[0054] K2＝Vrate/Vn

[0055] K3＝Paccu/ΔPn

[0056] 其中，Tn为机组标准响应时间，Vn为机组标准速率，ΔPn为机组调节允许偏差。

[0057] 步骤五，计算并保存各机组各次调节行为的综合性能指标。

[0058] 公式为，

[0059] Kp,i＝K1·K2·K3

[0060] 其中，Kp,i为机组第i次调节行为的综合性能指标。

[0061] 步骤六，每天按照综合性能指标日平均值对机组进行排序。

[0062] 综合性能指标日平均值 的计算公式为，

[0063]

[0064] 其中，N为机组当日总调节次数；

[0065] 步骤七，每天按照机组类型对机组进行再次排序。

[0066] 步骤八，统计上一日ACE最大值，并将该值设为ACE调节组上/下调节备用要求，按照机组综合性能指标由高到低依此编入ACE调节组；

[0067] 统计上一日负荷峰谷差，并将该值作为超短期跟踪组的容量要求，按照机组综合性能指标由高到低依此编入超短期跟踪组；

[0068] 将其他剩余机组编入日前计划组。

[0069] 步骤九，考虑各组调节性能的差异，针对不同的负荷变化分量，各组采取不同控制策略，在负荷调节的时间尺度上实现衔接配合。

[0070] 各组的控制策略为：

[0071] 日前计划组在省网负荷有规律地升降过程中，跟踪日前计划机组承担跟随负荷大幅度增减的基础调节；超短期跟踪组依据M分钟超短期负荷预测结果，跟踪未来负荷趋势，这里的M＝15；ACE调节组负责区域电网有功功率的实时平衡。

[0072] 步骤十，各组将调节需求按照比例分担或者优先级策略分配给组内各台机组，叠加至机组实际出力作为目标值发送至各控制对象。

[0073] 上述基于调节性能一致性分析的机组协调控制方法，通过对机组调节性能指标进行综合计算、分析与筛选，保证同组机组调节性能的一致性，减少各控制组内机组之间无谓的反向调节。

[0074] 上述基于调节性能一致性分析的机组协调控制方法，根据机组调节性能的差异，分别定义了日前计划组、超短期跟踪组及ACE调整组，各组分别跟踪不同时间尺度的负荷分量目标，在负荷跟踪调节的时间轴上相互衔接，根据机组自身调节特性定制的控制策略，提高了机组投入AGC的积极性，既实现区域电网调频资源充分有效利用，又通过发电机组间协调配合提高了AGC调节品质。

[0075] 上述基于调节性能一致性分析的机组协调控制方法，针对区域电网调频机组类型多、调节性能差异大的问题，充分考虑AGC调节机组的调节特性差异，提出了基于调节性能一致性分析的动态分组协调控制策略，通过对调节特性相对一致的机组进行筛选编组，根据调节性能的差异承担不同时间尺度的调节任务，从而有效利用电网调频资源，实现调频资源的协调优化调控，填补了国内此类研究的空白。

[0076] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。