一种含多条直流线路的异步电网AGC控制方法

摘要

本发明公开了一种含多条直流线路的异步电网AGC控制方法，建立省级控制区AGC控制模型时将省级电网内部的电力调度控制分中心管辖的直流换流站和配套机组作为省级控制区AGC内部设备，不考虑将电力调度控制分中心管辖的机组和直流线路作为联络线边界。本发明着眼于减少电力调度控制分中心设备日益增多后量测质量对省级控制区AGC的影响，解决了电力调度控制分中心设备故障可能导致所在省级控制区AGC反向调节问题，通过对电力调度控制分中心和省级控制区AGC进行协调控制，保证两级调度一体化协同控制，减轻了调度人员的日常运行压力，从而提高电网运行效率，提升了电网的安全稳定运行能力。

权利要求

1.一种含多条直流线路的异步电网AGC控制方法，其特征在于，包括如下步骤：建立省级控制区AGC控制模型；

将电力调控分中心管辖的AGC机组控制模式设置为跟踪计划和/或跟踪计划辅助调频模式；

当电网频率偏差小于预设的低频门槛值ΔfL时，即fa‑fs＜ΔfL时，省级控制区AGC机组出力禁止向下调节，省级控制区AGC按照联络线功率偏差控制模式，以全网频率偏差和省间联络线功率偏差最小为目标进行调节，承担电力调度控制分中心AGC机组的控制偏差以及直流输送功率和计划功率偏差；

当电网频率偏差大于预设的高频门槛值ΔfH时，即fa‑fs＞ΔfH时，省级控制区AGC机组出力禁止向上调节，省级控制区AGC机组增加恶化频率恢复方向的抑制功能；其中：fa为电网实际频率；fs为电网计划频率；

当电力调度控制分中心控制区或电力调度控制分中心设备所在省级控制区发生故障，如果电网频率偏差大于次紧急门槛值，非故障省级控制区在计算区域调节功率总量时，增加大频率支援分量，辅助全网进行频率控制；

如果电网频率偏差大于紧急门槛值，省级控制区控制模式自动由联络线功率偏差控制模式转为定频率控制模式，辅助全网进行调频；

构建省级控制区AGC控制模型时，将省级电网内部的电力调度控制分中心管辖的直流换流站和配套机组作为省级控制区AGC内部设备，电力调度控制分中心管辖的机组和直流线路不作为联络线边界。

2.根据权利要求1所述的含多条直流线路的异步电网AGC控制方法，其特征在于，当电网频率偏差位于预设的低频门槛值ΔfL和高频门槛值ΔfH之间时，即ΔfL≤fa‑fs≤ΔfH时，电力调度控制分中心以每日电力调度控制分中心补偿设备所在省级控制区的偏差电量结算价格补偿相应省级控制区；

每日电力调度控制分中心补偿设备所在省级控制区的偏差电量结算价格ΔPoffset,day的计算公式如下：

其中，α1为直调机组实际出力与计划出力偏差电量结算电价；T为电网频率偏差位于预设的低频门槛值ΔfL和高频门槛值ΔfH之内的总时间；Punit,a为T时段中对应时刻分中心管辖机组实际出力；Punit,s为T时段中对应时刻电力调度控制分中心管辖机组计划出力；α2为直流线路实际功率与计划功率的偏差电量结算电价；Phvdc,a为T时段中对应时刻电力调度控制分中心管辖的直流线路实际功率；Phvdc,s为T时段中对应时刻电力调度控制分中心管辖的直流线路计划功率。

3.根据权利要求1所述的含多条直流线路的异步电网AGC控制方法，其特征在于，若电力调度控制分中心AGC机组参与电网调频时造成省级控制区ACE变化，对于被判定为扰动源的省级控制区采取与电网频率偏差方向相反的调频控制措施。

4.根据权利要求1所述的含多条直流线路的异步电网AGC控制方法，其特征在于，如果电网频率偏差大于次紧急门槛值，省级控制区AGC调节功率计算公式为：ΔPAGC,i＝‑(Cp,iACEi+CI,iACEi+CF,iΔf)其中：ΔPAGC,i为省级控制区AGC调节功率；Cp,i为比例增益系数；CI,i为积分增益系数，CF,i为大频率支援分量；i为第i个省级控制区编号。

5.根据权利要求1所述的含多条直流线路的异步电网AGC控制方法，其特征在于，省级控制区内由电力调度控制分中心管辖的机组和直流线路不作为省级控制区AGC控制模型中的联络线边界，但实际运行中当联络线功率偏差大于预设偏差最大门槛值时，立即暂停所属省级控制区AGC控制。

说明书

一种含多条直流线路的异步电网AGC控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种含多条直流线路的异步电网AGC控制方法，属于电网调控技术领域。

背景技术

[0002] 中国能源资源与消费分布不平衡，为实现更大范围水火互济、风光互补、大规模输送和优化配置，需要大力发展适于远距离、大容量输电的特高压直流输电技术。伴随着直流
线路的不断投运、直流输送容量的快速增长，直流送、受两端电网都面临着因直流线路设备
多引起的自动化系统运维难度大的问题，部分直流换流站仅有单一数据源直接采集，现有
调度管理制度无法保证联络线采集数据的准备性和可靠性，不利于自动化系统运行稳定
性；与此同时，随着中国电力市场的不断发展，日内现货市场中需频繁更改多条直流联络线
计划，部分联络线计划需要考虑分电比例进行单独调整，在线调整过程复杂，调度人员处置
难度大，修改不及时将引起AGC控制模型中相关联络线计划不正确，可能导致AGC机组误控，
不利于电网的安全稳定运行，从而凸显了改变传统AGC封闭控制区域模型的必要性。

[0003] 传统的AGC控制区域建模方式中，涉及到电力调度控制分中心控制区和省级控制区AGC建模时，都采用“封闭型”建模方式，将电力调度控制分中心和省级控制区的调管设备
单独建立在各自控制区域中：

[0004] 文献一《南方电网直调机组AGC研究》(继电器2008年第36卷第7期第54页)根据南方电网直调机组分布于各省级电网内的特点，提出了直调AGC机组和各中调AGC在控制方式
上的协调方法，在中调AGC的联络线中减去直调AGC机组的计划量，将直调AGC机组从省级电
网中单独扣除出来。

[0005] 文献二《互联电网多层级联络线功率控制方式的探索》(华东电力2010年第38卷第9期第1327页)中用“各扫门前雪”的比喻阐明了传统AGC控制区域建模方式，不同的调度部
门根据各自设备的地理位置设立控制区域，各自承担控制任务。

[0006] 文献三《Applicability analysis of tie‑line bias control strategy in interconnected power grid with DSU》(2017 IEEE 2rd Information Technology,
Networking,Electronic and Automation Control Conference,ITNEC 2017)总结了目前
建立省级电网AGC控制模型时，对电力调度控制分中心直调机组普遍采用“封闭区”的建模
方式，将其从省级控制区扣除出来，将机组的送出线路作为该省级控制区的联络线边界，各
自负责其设备的故障处置。

[0007] 综上所述，现有AGC控制区域建模方式需要将所有上一级调度部门的设备单独扣除在省级控制区AGC控制模式外，随着特高压直流设备的不断增多，由于完全依赖调度自动
化系统的运行稳定性，同时对调度人员操作要求很高，一旦发生某一联络线测点量测异常
或者调度人员修改计划不及时，将导致AGC暂停或误控，威胁到电网的安全稳定运行。

发明内容

[0008] 本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种含多条直流线路的异步电网AGC控制方法，解决现有技术中省级电网AGC控制完全依赖调度自动化系统运行的稳定性，
同时对调度人员操作要求较高，易导致AGC暂停或误控的技术问题。

[0009] 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种含多条直流线路的异步电网AGC控制方法，包括如下步骤：

[0010] 建立省级控制区AGC控制模型；

[0011] 将电力调控分中心管辖的AGC机组控制模式设置为跟踪计划和或跟踪计划辅助调频模式；

[0012] 当电网频率偏差小于预设的低频门槛值△fL时，即fa‑fs<△fL时，省级控制区AGC机组出力禁止向下调节，省级控制区AGC按照联络线功率偏差控制模式，以全网频率偏差和
省间联络线功率偏差最小为目标进行调节，承担电力调度控制分中心AGC机组的控制偏差
以及直流输送功率和计划功率偏差；

[0013] 当电网频率偏差大于预设的高频门槛值△fH时，即fa‑fs>△fH时，省级控制区AGC机组出力禁止向上调节，省级控制区AGC机组增加恶化频率恢复方向的抑制功能；其中：fa
为电网实际频率；fs为电网计划频率；

[0014] 当电力调度控制分中心控制区或电力调度控制分中心设备所在省级控制区发生故障，如果电网频率偏差大于次紧急门槛值，非故障省级控制区在计算区域调节功率总量
时，增加大频率支援分量，辅助全网进行频率控制；

[0015] 如果电网频率偏差大于紧急门槛值，省级控制区控制模式自动由联络线功率偏差控制模式转为定频率控制模式，辅助全网进行调频。

[0016] 进一步的，构建省级控制区AGC控制模型时，将省级电网内部的电力调度控制分中心管辖的直流换流站和配套机组作为省级控制区AGC内部设备，电力调度控制分中心管辖
的机组和直流线路不作为联络线边界。

[0017] 进一步的，当电网频率偏差位于预设的低频门槛值△fL和高频门槛值△fH之间时，即△fL≤fa‑fs≤△fH时，电力调度控制分中心以每日电力调度控制分中心补偿设备所在省
级控制区的偏差电量结算价格补偿相应省级控制区；

[0018] 每日电力调度控制分中心补偿设备所在省级控制区的偏差电量结算价格△Poffset,day的计算公式如下：

[0019]

[0020] 其中，α1为直调机组实际出力与计划出力偏差电量结算电价；T为电网频率偏差位于预设的低频门槛值△fL和高频门槛值△fH之内的总时间；Punit,a为T时段中对应时刻分中
心管辖机组实际出力；Punit,s为T时段中对应时刻电力调度控制分中心管辖机组计划出力；
α2为直流线路实际功率与计划功率的偏差电量结算电价；Phvdc,a为T时段中对应时刻电力调
度控制分中心管辖的直流线路实际功率；Phvdc,s为T时段中对应时刻电力调度控制分中心管
辖的直流线路计划功率。

[0021] 进一步的，若电力调度控制分中心AGC机组参与电网调频时造成省级控制区ACE变化，对于被判定为扰动源的省级控制区采取与电网频率偏差方向相反的调频控制措施。

[0022] 进一步的，如果电网频率偏差大于次紧急门槛值，省级控制区AGC调节功率计算公式为：

[0023] △PAGC,i＝‑(Cp,iACEi+CI,iACEi+CF,i△f)

[0024] 其中：△PAGC,i为省级控制区AGC调节功率；Cp,i为比例增益系数；CI,i为积分增益系数，CF,i为大频率支援分量。

[0025] 进一步的，省级控制区内由电力调度控制分中心管辖的机组和直流线路不作为省级控制区AGC控制模型中的联络线边界，但实际运行中当联络线功率偏差大于预设偏差最
大门槛值时，立即暂停所属省级控制区AGC控制。

[0026] 与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

[0027] 本发明着眼于减少电力调度控制分中心设备日益增多后量测质量对省级控制区AGC的影响，解决了电力调度控制分中心设备故障可能导致所在省级控制区AGC反向调节问
题，通过对电力调度控制分中心和省级控制区AGC进行协调控制，保证两级调度一体化协同
控制，减轻了调度人员的日常运行压力，从而提高电网运行效率，提升了电网的安全稳定运
行能力。

具体实施方式

[0028] 下面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。

[0029] 本发明提供的含多条直流线路的异步电网AGC控制方法，包括如下步骤：

[0030] 步骤一：在电力调度控制分中心自动发电控制(AGC)应用中建立主控制区域，采用定频率控制(FFC)模式实施电力调度控制分中心整体区域的有功控制；

[0031] 步骤二：在电力调度控制分中心AGC应用中建立电力调度控制分中心控制区调管范围内的所有省级控制区。省级控制区AGC模型包括：频率模型和联络线模型。省级控制区
AGC采用联络线功率偏差控制(TBC)模式。联络线模型中的联络线实际量测模型及计划量测
模型都采用输出为正的建模方法；

[0032] 步骤三：建立省级控制区AGC控制模型，除了将本省级控制区与其他省级控制区之间的线路作为联络线边界以外，不考虑将电力调度控制分中心管辖的机组和直流线路作为
联络线边界。

[0033] 区域控制偏差ACE模型为：

[0034] ACEpr＝K△f+△Pinter‑pro        (1)

[0035] 其中，ACEpr为省级控制区ACE数值；K为频率偏差系数；△f为电网频率偏差，△Pinter‑pro为省级控制区之间的联络线功率偏差，不包括与电力调度控制分中心控制区管辖
的机组和直流线路相关的联络线功率偏差；

[0036] 本发明不考虑将电力调度控制分中心管辖的机组和直流线路作为联络线边界，减少联络线量测数量。当电力调度控制分中心管辖设备故障后，其所在省级控制区不会因为
频率偏差系数K设置过小而导致ACE反向的问题，避免产生目前电网中普遍存在的AGC调节
方向与频率恢复反向的不良现象。

[0037] 步骤四：建立完电力调度控制分中心和省级控制区AGC控制模型后，按照机组所属区域的不同，将电力调度控制分中心控制区AGC的动作频率偏差死区门槛设置为50±
0.05Hz。减少电力调度控制分中心AGC机组调整对所在省级控制区日常调节的影响，将省级
控制区控制模式设置为跟踪计划(SCHEO)和或跟踪计划辅助调频模式(SCHER)。

[0038] 当电网频率偏差超过模式切换门槛0.07Hz时，切换为自动调频模式(AUTOR)，省级控制区AGC机组控制模式设置为AUTOR；

[0039] 步骤五：当电网频率偏差小于0.07Hz时，省级控制区AGC按照联络线功率偏差控制模式以全网频率偏差和省间联络线功率偏差最小为目标进行调节，承担电力调度控制分中
心AGC机组的控制偏差以及直流输送功率和计划功率偏差；

[0040] 如果电网频率偏差大于0.07Hz时，省级控制区AGC增加恶化频率恢复方向的抑制功能，即当电网频率高于50.07Hz，省级控制区AGC机组出力禁止向上调节；

[0041] fa‑fs>△fH                       (2)

[0042] 其中，fa为电网实际频率；fs为电网计划频率，一般为50Hz；△fH为高频门槛值；

[0043] 如果电网频率偏差小于‑0.07Hz时，即电网频率低于49.93Hz，省级控制区AGC机组出力禁止向下调节；

[0044] fa‑fs<△fL                       (3)

[0045] 其中，△fL为低频门槛值。

[0046] 当电网频率偏差位于预设的低频门槛值△fL和高频门槛值△fH之间时，即△fL≤fa‑fs≤△fH时，电力调度控制分中心以每日电力调度控制分中心补偿设备所在省级控制区
的偏差电量结算价格补偿相应省级控制区；

[0047] 每日电力调度控制分中心补偿设备所在省级控制区的偏差电量结算价格△Poffset,day的计算公式如下：

[0048]

[0049] 其中，△Poffset,day为每日电力调度控制分中心补偿设备所在省级控制区的偏差电量结算价格；α1为直调机组实际出力与计划出力的偏差电量结算电价；T为电网频率位于低
频门槛值△fL和高频门槛值△fH之内时段的总时间；Punit,a为T时段中对应时刻电力调度控
制分中心管辖机组实际出力；Punit,s为T时段中对应时刻电力调度控制分中心管辖机组计划
出力；α2为直流线路实际功率和计划功率的偏差电量结算电价；Phvdc,a为T时段中对应时刻
电力调度控制分中心管辖的直流线路实际功率；Phvdc,s为T时段中对应时刻电力调度控制分
中心管辖的直流线路计划功率。

[0050] 电力调度控制分中心机组参与电网调频时，可能造成省级控制区ACE变化，对于被判定为扰动源的省级控制区，对于被判定为扰动源的省级控制区采取与电网频率偏差方向
相反的调频控制措施：一方面防止省级控制区恶化频率，另一方面防止省级控制区AGC补偿
电力调度控制分中心AGC机组动作缺额，产生无谓调节，抵消了电力调度控制分中心AGC机
组调频支援过程。

[0051] 步骤六：当电力调度控制分中心控制区或电力调度控制分中心设备所在省级控制区发生故障，如果电网频率偏差大于次紧急门槛0.1Hz时，非故障省级控制区设置大频率支
援分量，辅助全网进行频率控制；

[0052] 此时AGC调节功率计算公式为：

[0053] △PAGC,i＝‑(Cp,iACEi+CI,iACEi+CF,i△f)             (5)

[0054] 其中：△PAGC,i为省级控制区AGC调节功率；Cp,i为比例增益系数；CI,i为积分增益系数；CF,i为大频率支援分量。

[0055] 步骤七：当电网发生故障导致电网频率偏差大于紧急门槛值0.2Hz，省级控制区控制模式自动由联络线功率偏差控制模式转为定频率控制模式，辅助全网进行调频。

[0056] 当电网频率偏差大于紧急门槛0.2Hz时，各省级控制区都将由TBC模式转为FFC模式，不再兼顾省级控制区之间的联络线功率偏差量，进行全网频率调节。虽然联络线分量不
在ACE计算公式中，但联络线功率偏差量如果超过预设偏差最大门槛值，仍然将相应省级控
制区AGC暂停，避免引起联络线功率越限，保证AGC安全稳定运行。

[0057] 本发明着眼于减少分中心设备日益增多后量测质量对省级控制区AGC的影响，避免了电力调度控制分中心设备故障可能导致的所在省级控制区AGC反向调节问题，通过对
电力调度控制分中心和省级控制区AGC进行协调控制，保证两级调度的一体化协同，减轻调
度人员的日常运行压力，从而提高电网运行效率，提升电网的安全稳定运行能力。

[0058] 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。