專利名稱：一種電力系統(tǒng)自動發(fā)電控制的超前控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)自動發(fā)電控制的超前控制方法，屬于電力系統(tǒng)調(diào)度自動化技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)自動發(fā)電控制(以下簡稱AGC)是通過調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)中本地控制區(qū)域內(nèi)的發(fā)電機(jī)有功功率，使本地控制區(qū)與其它控制區(qū)的聯(lián)絡(luò)線功率偏差和系統(tǒng)頻率偏差滿足運(yùn)行要求，從而保證電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)運(yùn)行。參與自動發(fā)電控制的機(jī)組大多是響應(yīng)較快的優(yōu)質(zhì)的水電機(jī)組，響應(yīng)方式為滯后校正。目前，大多數(shù)控制區(qū)域，比如省級或大區(qū)電網(wǎng)都有相當(dāng)數(shù)量的AGC機(jī)組，但是能夠滿足電力系統(tǒng)自動發(fā)電控制要求的快速響應(yīng)的優(yōu)質(zhì)水電AGC機(jī)組在缺水地區(qū)比較稀缺，而且，即使是多水電省份，頻繁地把大量的優(yōu)質(zhì)水電機(jī)組用于校正控制，也不利于電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)運(yùn)行，還會浪費(fèi)水利資源，增加火電機(jī)組的資源消耗和環(huán)境污染。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種電力系統(tǒng)自動發(fā)電控制的超前控制方法，該方法以滿足下一時刻電力系統(tǒng)頻率和本地控制區(qū)域聯(lián)絡(luò)線功率交換要求的機(jī)組理想發(fā)電功率為超前自動發(fā)電控制的目標(biāo)，考慮電力系統(tǒng)內(nèi)本地控制區(qū)域的網(wǎng)損因素、負(fù)荷的一次調(diào)頻因素、本控制區(qū)與其它控制區(qū)間的聯(lián)絡(luò)線計劃因素以及量測采集的便利性因素，以準(zhǔn)確預(yù)測出未來時刻本地控制區(qū)域的理想的發(fā)電總功率，并以此指導(dǎo)自動發(fā)電控制的超前控制。
本發(fā)明提出的電力系統(tǒng)自動發(fā)電控制的超前控制方法，包括以下步驟 (1)設(shè)定電力系統(tǒng)本地控制區(qū)域的理想運(yùn)行狀態(tài)的發(fā)電功率PG*，其中PD為電力系統(tǒng)中本地控制區(qū)域的負(fù)荷，KL為電力系統(tǒng)中本地控制區(qū)域的負(fù)荷單位調(diào)節(jié)功率，Δf為電力系統(tǒng)頻率變化量，Ploss為電力系統(tǒng)中本地控制區(qū)域的網(wǎng)損，PTS為電力系統(tǒng)中本地控制區(qū)域與其它控制區(qū)域之間聯(lián)絡(luò)線計劃功率；該理想運(yùn)行狀態(tài)為系統(tǒng)頻率f＝50HZ，電力系統(tǒng)中本地控制區(qū)域與其它控制區(qū)域之間聯(lián)絡(luò)線的交換功率PT等于聯(lián)絡(luò)線的計劃功率PTS； (2)設(shè)PD+Ploss＝PG-PT，則設(shè)PG′＝PG-ΔfKL-PT，則 (3)設(shè)當(dāng)前時刻為tn，對tn+1時刻的理想發(fā)電功率PG*進(jìn)行預(yù)測，得到理想發(fā)電功率的預(yù)測值其中P′GF(tn+1)為tn時刻對PG′的預(yù)測值，PTS(tn+1)為從調(diào)度部門直接得到的tn+1時刻的本地控制區(qū)與其它控制區(qū)之間的聯(lián)絡(luò)線計劃功率； (4)根據(jù)上述理想發(fā)電功率的預(yù)測值，調(diào)節(jié)相應(yīng)自動發(fā)電控制機(jī)組。
本發(fā)明提出的電力系統(tǒng)自動發(fā)電控制的超前控制方法，其特點(diǎn)如下 1、不同于傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)超前自動發(fā)電控制的目標(biāo)，提出了超前自動發(fā)電控制的新目標(biāo)滿足下一時刻電力系統(tǒng)頻率和本地控制區(qū)域聯(lián)絡(luò)線功率交換要求的機(jī)組理想發(fā)電功率； 2、不同于傳統(tǒng)的負(fù)荷預(yù)測對采集的負(fù)荷數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測，本發(fā)明針對超前自動發(fā)電控制的新目標(biāo)進(jìn)行預(yù)測； 3、不同于傳統(tǒng)的負(fù)荷預(yù)測僅把采集的電力系統(tǒng)本控制區(qū)的負(fù)荷數(shù)據(jù)作為預(yù)測數(shù)據(jù)，本發(fā)明的預(yù)測數(shù)據(jù)中考慮電力系統(tǒng)本控制區(qū)的網(wǎng)損因素、負(fù)荷的一次調(diào)頻因素、本控制區(qū)與其它控制區(qū)間的聯(lián)絡(luò)線計劃因素、以及量測采集的便利性因素。
以上特點(diǎn)使得本發(fā)明的方法符合電力系統(tǒng)自動發(fā)電控制過程的物理實(shí)際和運(yùn)行現(xiàn)狀，通過預(yù)測未來時刻滿足電力系統(tǒng)頻率和本控制區(qū)與其它控制區(qū)之間聯(lián)絡(luò)線控制要求的理想的本控制區(qū)有功發(fā)電，對本控制區(qū)進(jìn)行超前自動發(fā)電控制，這樣，可以有效提高電力系統(tǒng)頻率和聯(lián)絡(luò)線功率質(zhì)量，提高現(xiàn)有AGC系統(tǒng)利用效率，合理安排水火電資源，利于節(jié)能降排。



圖1為電力系統(tǒng)中本地控制區(qū)與其它控制區(qū)互聯(lián)示意圖，圖中，PT為本地控制區(qū)與其它控制區(qū)的聯(lián)絡(luò)線功率；PG為本地控制區(qū)總發(fā)電功率；Ploss為本地控制區(qū)網(wǎng)損功率；PD為本地控制區(qū)負(fù)荷功率；A為本地控制區(qū)域；B為等效的其它控制區(qū)域。

具體實(shí)施例方式 本發(fā)明提出的電力系統(tǒng)自動發(fā)電控制的超前控制方法，包括以下步驟 (1)設(shè)定電力系統(tǒng)本地控制區(qū)域的理想運(yùn)行狀態(tài)的發(fā)電功率PG*，其中PD為電力系統(tǒng)中本地控制區(qū)域的負(fù)荷，KL為電力系統(tǒng)中本地控制區(qū)域的負(fù)荷單位調(diào)節(jié)功率，Δf為電力系統(tǒng)頻率變化量，Ploss為電力系統(tǒng)中本地控制區(qū)域的網(wǎng)損，PTS為電力系統(tǒng)中本地控制區(qū)域與其它控制區(qū)域之間聯(lián)絡(luò)線計劃功率；該理想運(yùn)行狀態(tài)為系統(tǒng)頻率f＝50HZ，電力系統(tǒng)中本地控制區(qū)域與其它控制區(qū)域之間聯(lián)絡(luò)線的交換功率PT等于聯(lián)絡(luò)線的計劃功率PTS； (2)設(shè)PD+Ploss＝PG-PT，則設(shè)PG′＝PG-ΔfKL-PT，則 (3)設(shè)當(dāng)前時刻為tn，對tn+1時刻的理想發(fā)電功率PG*進(jìn)行預(yù)測，得到理想發(fā)電功率的預(yù)測值其中P′GF(tn+1)為tn時刻對PG′的預(yù)測值，PTS(tn+1)為從調(diào)度部門直接得到的tn+1時刻的本地控制區(qū)與其它控制區(qū)之間的聯(lián)絡(luò)線計劃功率； (4)根據(jù)上述理想發(fā)電功率的預(yù)測值，調(diào)節(jié)相應(yīng)自動發(fā)電控制機(jī)組，即取tn+1時刻PG*的預(yù)測值PG*F(tn+1)為tn+1時刻電力系統(tǒng)自動發(fā)電控制的超前控制目標(biāo)，調(diào)節(jié)相應(yīng)自動發(fā)電控制機(jī)組。
以下結(jié)合圖1所示的電力系統(tǒng)中本地控制區(qū)與其它控制區(qū)互聯(lián)示意圖，詳細(xì)介紹本發(fā)明方法內(nèi)容 1)確定電力系統(tǒng)內(nèi)本地控制區(qū)的理想發(fā)電功率PG*。電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行條件下，本地控制區(qū)域的理想運(yùn)行狀態(tài)為系統(tǒng)頻率為額定頻率f＝50HZ、本地聯(lián)絡(luò)線交換功率PT等于聯(lián)絡(luò)線計劃功率PTS。該理想運(yùn)行狀態(tài)下的有功發(fā)電功率為本地理想有功發(fā)電，參照圖1，該發(fā)電包括3部分 a)額定頻率下本地控制區(qū)域的負(fù)荷。傳統(tǒng)意義下采集的負(fù)荷都沒有考慮頻率因素，考慮負(fù)荷頻率效應(yīng)后，實(shí)際負(fù)荷PDR為其中，PD為本地控制區(qū)負(fù)荷；Δf為電力系統(tǒng)頻率變化量；KL為本地控制區(qū)負(fù)荷單位調(diào)節(jié)功率； b)本地控制區(qū)與其它控制區(qū)的聯(lián)絡(luò)線功率PT，理想狀態(tài)下其值等于PTS； c)本地控制區(qū)網(wǎng)損Ploss。
參照圖1，電力系統(tǒng)中本地控制區(qū)域A的理想發(fā)電功率PG*為上述3部分功率的和 2)將PG*中不易采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行替換。式(1)中，由于獲得Ploss所需測點(diǎn)太多，不易有效準(zhǔn)確地獲得其值，而圖1所示本地控制區(qū)A內(nèi)實(shí)測的發(fā)電等于實(shí)測負(fù)荷、網(wǎng)損和聯(lián)絡(luò)線功率的和PG＝PD+Ploss+PT，由于PG、PT比Ploss易于獲取，所以用PG-PT代替PD+Ploss，PG*的計算公式由式(1)變?yōu)? 3)將PD*進(jìn)一步分解。令 PG′＝PG-ΔfKL-PT (3) (2)式變?yōu)? 假設(shè)當(dāng)前時刻為tn，利用式(4)對tn+1時刻的PG*作預(yù)測時，tn+1時刻的聯(lián)絡(luò)線計劃PTS(tn+1)可由調(diào)度運(yùn)行部門獲得，因此可以先不考慮PTS，而是預(yù)測PG′在tn+1時刻的預(yù)測值P′GF(tn+1)，由調(diào)度運(yùn)行部門獲得聯(lián)絡(luò)線計劃PTS(tn+1)，這樣，到tn+1時刻，PG*的預(yù)測值PG*F(tn+1)為 4)預(yù)測P′GF(tn+1)。預(yù)測的典型方法為以PG′為預(yù)測數(shù)據(jù)，使用日周期多點(diǎn)外推法預(yù)測P′GF(tn+1) a)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 由SCADA系統(tǒng)獲得電力系統(tǒng)當(dāng)前頻率與額定頻率的差ΔfΔf＝f-50以及PT、PG；由電力調(diào)度中心的運(yùn)行方式部門得到KL；按(3)式計算PG′；以適當(dāng)間隔(如1分鐘、5分鐘)將PG′存入數(shù)據(jù)庫； b)從數(shù)據(jù)庫得到當(dāng)天最近的m個時刻點(diǎn)的PG′歷史數(shù)據(jù)序列PG′(t0，n-i)(i＝0，1，2，...，m-1)作為預(yù)測未來tn+1時刻P′GF(tn+1)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)； 當(dāng)天最近的m個時刻點(diǎn)的PG′為 PG′(t0，n)，PG′(t0，n-1)，…，PG′(t0，n-m+2)，PG′(t0，n-m+1) 從數(shù)據(jù)庫取與之對應(yīng)的前一日數(shù)據(jù) PG′(t-1，n)，PG′(t-1，n-1)，…，PG′(t-1，n-m+2)，PG′(t-1，n-m+1)，多取一個對應(yīng)于tn+1時刻的昨日數(shù)據(jù)PG′(t-1，n+1) 使用前一日和今日同一點(diǎn)的每對數(shù)據(jù)，都可得出一個預(yù)測值 從數(shù)據(jù)庫取與當(dāng)天點(diǎn)對應(yīng)的前第d日數(shù)據(jù) PG′(t-d，n)，PG′(t-d，n-1)，…，PG′(t-d，n-m+2)，PG′(t-d，n-m+1)，多取一個對應(yīng)于tn+1時刻的前第d日數(shù)據(jù)PG′(t-d，n+1)， 使用前第d日和今日同一點(diǎn)的每對數(shù)據(jù)，也可得出一個預(yù)測值 以上各式中，i＝0，1，…，m-1。
使用前D天的歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)，每天都可以得到m個預(yù)測值，共有D×m個預(yù)測值，求平均值即為預(yù)測結(jié)果 根據(jù)近大遠(yuǎn)小的原則考慮權(quán)重 則 5)預(yù)測tn+1時刻的PG*F(tn+1)。第4)步已經(jīng)獲得PG′預(yù)測值P′GF(tn+1)，再由調(diào)度部門得到PTS(tn+1)，參照(5)式，這2個數(shù)的和就是PG*F(tn+1)， 6)根據(jù)第5)步的預(yù)測結(jié)果PG*F(tn+1)調(diào)節(jié)相應(yīng)AGC機(jī)組。
a)機(jī)組分類 將電力系統(tǒng)本地控制區(qū)的AGC機(jī)組分類，傳統(tǒng)的參與滯后校正的AGC機(jī)組為滯后AGC機(jī)組L_AGC(Lag-AGC)機(jī)組；參與本發(fā)明超前控制的AGC機(jī)組為超前AGC機(jī)組A_AGC(Advanced-AGC)機(jī)組，這樣，包括原來的非AGC機(jī)組(N_AGC)，機(jī)組劃分如下表 表1機(jī)組分類 本發(fā)明主要調(diào)節(jié)A_AGC機(jī)組。
b)確定A_AGC機(jī)組總調(diào)節(jié)功率 PG*F(tn+1)由N_AGC機(jī)組、L_AGC機(jī)組和A_AGC機(jī)組的發(fā)電功率組成。到tn+1時刻N(yùn)_AGC機(jī)組執(zhí)行預(yù)先設(shè)定的機(jī)組計劃，其發(fā)出功率為PSN_AGC(tn+1)；L_AGC機(jī)組到tn+1時刻運(yùn)行于調(diào)度部門預(yù)先設(shè)定的運(yùn)行值PBL_AGC(tn+1)；這樣A_AGC機(jī)組到tn+1時刻計劃總發(fā)功率PSA_AGC(tn+1)為 A_AGC機(jī)組發(fā)電總調(diào)節(jié)功率ΔPSA_AGC(tn+1)為其下點(diǎn)計劃總發(fā)電功率PSA_AGC(tn+1)與當(dāng)前發(fā)電功率PA_AGC(tn)的差 c)ΔPSA_AGC(tn+1)按剩余可調(diào)容量大小分配給各個A_AGC機(jī)組具體分配算法如下 ①根據(jù)ΔPSA_AGC(tn+1)正負(fù)確定調(diào)節(jié)方向，正為上調(diào)，負(fù)為下調(diào)； ②根據(jù)調(diào)節(jié)方向，把A_AGC機(jī)組按剩余容量比排序； ③上調(diào)時，把上調(diào)剩余容量最多的機(jī)組的出力上調(diào)一個步長的功率

若該機(jī)組上調(diào)剩余容量小于

則轉(zhuǎn)④；下調(diào)時，把下調(diào)剩余容量最多的機(jī)組的出力下調(diào)一個步長的功率ΔP，若該機(jī)組下調(diào)剩余容量小于|ΔP|則轉(zhuǎn)④；如果調(diào)完總調(diào)節(jié)量，(ξ是一小的正數(shù))，轉(zhuǎn)④否則轉(zhuǎn)②； ④結(jié)束。
權(quán)利要求
1.一種電力系統(tǒng)自動發(fā)電控制的超前控制方法，其特征在于該方法包括以下步驟
(1)設(shè)定電力系統(tǒng)本地控制區(qū)域的理想運(yùn)行狀態(tài)的發(fā)電功率PG*，其中PD為電力系統(tǒng)中本地控制區(qū)域的負(fù)荷，KL為電力系統(tǒng)中本地控制區(qū)域的負(fù)荷單位調(diào)節(jié)功率，Δf為電力系統(tǒng)頻率變化量，Ploss為電力系統(tǒng)中本地控制區(qū)域的網(wǎng)損，PTS為電力系統(tǒng)中本地控制區(qū)域與其它控制區(qū)域之間聯(lián)絡(luò)線計劃功率；該理想運(yùn)行狀態(tài)為系統(tǒng)頻率f＝50HZ，電力系統(tǒng)中本地控制區(qū)域與其它控制區(qū)域之間聯(lián)絡(luò)線的交換功率PT等于聯(lián)絡(luò)線的計劃功率PTS；
(2)設(shè)PD+Ploss＝PG-PT，則設(shè)PG′＝PG-ΔfKL-PT，則
(3)設(shè)當(dāng)前時刻為tn，對tn+1時刻的理想發(fā)電功率PG*進(jìn)行預(yù)測，得到理想發(fā)電功率的預(yù)測值其中PG′F(tn+1)為tn時刻對PG′的預(yù)測值，PTS(tn+1)為從調(diào)度部門直接得到的tn+1時刻的本地控制區(qū)與其它控制區(qū)之間的聯(lián)絡(luò)線計劃功率；
(4)根據(jù)上述理想發(fā)電功率的預(yù)測值，調(diào)節(jié)相應(yīng)自動發(fā)電控制機(jī)組。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)自動發(fā)電控制的超前控制方法，屬于電力系統(tǒng)調(diào)度自動化技術(shù)領(lǐng)域。首先設(shè)定電力系統(tǒng)本地控制區(qū)域的理想運(yùn)行狀態(tài)的發(fā)電功率PG*，PG*=PD-ΔfKL+Ploss+PTS，設(shè)PD+Ploss＝PG-PT，則PG*=PG-ΔfKL+PT+PTS；設(shè)PG′＝PG-ΔfKL-PT，則PG*=PG′+PTS；設(shè)當(dāng)前時刻為tn，對tn+1時刻的理想發(fā)電功率PG*F(tn+1)=PG′F(tn+1)+PTS(tn+1)進(jìn)行預(yù)測，得到理想發(fā)電功率的預(yù)測值PG*；根據(jù)理想發(fā)電功率的預(yù)測值，調(diào)節(jié)相應(yīng)自動發(fā)電控制機(jī)組。本發(fā)明方法符合電力系統(tǒng)自動發(fā)電控制過程的物理實(shí)際和運(yùn)行現(xiàn)狀，可以有效提高電力系統(tǒng)頻率和聯(lián)絡(luò)線功率質(zhì)量，提高現(xiàn)有AGC系統(tǒng)利用效率，合理安排水火電資源，利于節(jié)能降排。
文檔編號H02J3/00GK101119029SQ20071017525
公開日2008年2月6日 申請日期2007年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月28日
發(fā)明者張伯明, 吳文傳, 李予州, 孫宏斌, 木 江 申請人:清華大學(xué)