一種適用于電力系統(tǒng)動態(tài)仿真的自動發(fā)電控制系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于電力系統(tǒng)動態(tài)仿真的自動發(fā) 電控制系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 自動發(fā)電控制(Automatic Generation Control，AGC)系統(tǒng)屬于電力系統(tǒng)二次調(diào) 頻的范疇，是在能量管理系統(tǒng)(EMS)與發(fā)電機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（CCS)的基礎(chǔ)上，以電網(wǎng)頻率 或區(qū)域電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線功率為控制目標(biāo)的一種電網(wǎng)閉環(huán)控制手段。在區(qū)域交直流混聯(lián)電網(wǎng)中， 自動發(fā)電控制系統(tǒng)以區(qū)域電網(wǎng)作為控制單元，每個區(qū)域電網(wǎng)AGC系統(tǒng)對本區(qū)內(nèi)的電廠和機(jī) 組的出力進(jìn)行控制。它的任務(wù)可以歸納為如下三項：
[0003] (1)維持系統(tǒng)頻率為額定值，在正常穩(wěn)態(tài)運(yùn)行工況下，其允許頻率偏差在正負(fù) (0.05~0.2)Hz之間，視系統(tǒng)容量大小而定。
[0004] (2)控制本地區(qū)與其他地區(qū)之間聯(lián)絡(luò)線上的交換功率為協(xié)議規(guī)定的數(shù)值。
[0005] (3)在滿足系統(tǒng)安全性約束條件下，對發(fā)電量實行經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制（Economic Dispatch Control，EDC)〇
[0006] 隨著我國電力工業(yè)的飛速發(fā)展，區(qū)域電網(wǎng)的互聯(lián)已不可避免。因此，研究并探索區(qū) 域互聯(lián)系統(tǒng)AGC控制策略與技術(shù)，確保電網(wǎng)的頻率質(zhì)量，已是面臨的非?，F(xiàn)實的課題。
[0007] 根據(jù)我國電網(wǎng)"統(tǒng)一調(diào)度、分級管理"的網(wǎng)省調(diào)運(yùn)行模式，網(wǎng)調(diào)是系統(tǒng)調(diào)峰、調(diào)頻的 指揮者和責(zé)任者。一般來說，網(wǎng)調(diào)的直調(diào)電廠都是分布在各省內(nèi)的主要大電廠，具有良好的 調(diào)頻能力，網(wǎng)調(diào)控制區(qū)內(nèi)一般無負(fù)荷區(qū)。根據(jù)這一特點，隨著互聯(lián)電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展和控制要求 的提高，各區(qū)域電網(wǎng)都已經(jīng)積極使用AGC進(jìn)行電網(wǎng)的自動控制，優(yōu)化電網(wǎng)的運(yùn)行質(zhì)量，減輕 調(diào)度員的工作壓力。
[0008] 電網(wǎng)的運(yùn)行要求發(fā)、輸、配、用等環(huán)節(jié)的連續(xù)性，在實際電網(wǎng)中進(jìn)行大量試驗不但 耗費人力物力，而且也會威脅電網(wǎng)運(yùn)行的安全。因此，為了研究電網(wǎng)正常運(yùn)行和故障后自動 發(fā)電控制系統(tǒng)的策略及其控制特性對電網(wǎng)的影響，采用電力系統(tǒng)時域仿真的方法進(jìn)行分析 是一種重要的手段。
[0009] 在電力系統(tǒng)全過程動態(tài)仿真中，AGC能夠?qū)恢绷骰炻?lián)的大規(guī)模區(qū)域電網(wǎng)進(jìn)行以 下方面的研究：
[0010] (1)研究電網(wǎng)在日常運(yùn)行中應(yīng)對負(fù)荷隨機(jī)變化的情況下對頻率和區(qū)域聯(lián)絡(luò)線功率 的調(diào)控能力。
[0011] (2)研究交流系統(tǒng)發(fā)生短路故障及切機(jī)、切負(fù)荷情況下AGC的調(diào)節(jié)特性以及研究和 驗證AGC控制策略。
[0012] (3)研究直流發(fā)生單雙極閉鎖后的AGC調(diào)節(jié)特性以及AGC與FLC(頻_艮制控制）的 配合策略。
[0013] (4)研究系統(tǒng)一次調(diào)頻、二次調(diào)頻備用容量及備用分布對電網(wǎng)二次調(diào)頻效果的影 響。
[0014] (5)研究AGC系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)(如B系數(shù)、死區(qū)、增益系數(shù)等)對系統(tǒng)二次調(diào)頻的影響;B 系數(shù)即電網(wǎng)自然頻率相應(yīng)系數(shù)(BXISHU)。
[0015] 在現(xiàn)有的時域仿真軟件中，電力系統(tǒng)計算分析軟件包(PSD-BPA)、電力系統(tǒng)分析綜 合程序（power system analyses software package，PSASP)等暫態(tài)穩(wěn)定計算程序適合計 算秒級的動態(tài)過程，對于AGC系統(tǒng)的調(diào)節(jié)過程設(shè)計的分鐘及小時級過程的仿真速度和精度 均有限制;全過程動態(tài)仿真程序具有變步長仿真的能力，可以在仿真速度和模型的完備性 上滿足AGC研究的需要。在現(xiàn)有的全過程動態(tài)仿真程序中，已經(jīng)具有AGC系統(tǒng)的模型，但結(jié)構(gòu) 和功能均存在局限性，已經(jīng)不能很好的適應(yīng)電力系統(tǒng)實際使用的AGC系統(tǒng)，尤其是基于 0PEN3000 的 AGC系統(tǒng)。
[0016] 因此，隨著自動發(fā)電控制系統(tǒng)在電力系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行中的廣泛應(yīng)用，AGC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 和功能也有了長足的發(fā)展，需要在電力系統(tǒng)仿真程序中開發(fā)和完善與現(xiàn)有AGC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 和功能相匹配的自動發(fā)電控制系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017](-)要解決的技術(shù)問題
[0018] 有鑒于此，本發(fā)明的主要目的是結(jié)合AGC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和電力系統(tǒng)動態(tài)仿真程序的 特點，在全過程動態(tài)仿真程序原有工作的基礎(chǔ)上，提出一種適用于電力系統(tǒng)動態(tài)仿真的自 動發(fā)電控制系統(tǒng)及方法，以在結(jié)構(gòu)和功能上更好地匹配實際電力系統(tǒng)的AGC系統(tǒng)，并能夠更 加準(zhǔn)確地仿真AGC系統(tǒng)在電網(wǎng)正常運(yùn)行和收到擾動后的調(diào)節(jié)特性。
[0019] (二)技術(shù)方案
[0020] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種適用于電力系統(tǒng)動態(tài)仿真的自動發(fā)電控制系 統(tǒng)，該自動發(fā)電控制系統(tǒng)包括電網(wǎng)側(cè)AGC模塊、電廠側(cè)AGC模塊和機(jī)組側(cè)AGC模塊，其中：
[0021] 電網(wǎng)側(cè)AGC模塊，用于采集和計算區(qū)域電網(wǎng)的頻率以及區(qū)域聯(lián)絡(luò)線交換功率，計算 區(qū)域總調(diào)節(jié)功率和區(qū)域控制偏差功率，并根據(jù)區(qū)域總調(diào)節(jié)功率選擇不同的控制策略，計算 和分配區(qū)域AGC中各電廠或機(jī)組承擔(dān)的進(jìn)行AGC調(diào)節(jié)的期望功率，并下發(fā)到電廠側(cè)AGC模塊 及機(jī)組AGC模塊；
[0022] 電廠側(cè)AGC模塊，用于接收電網(wǎng)側(cè)AGC模塊發(fā)送的進(jìn)行AGC調(diào)節(jié)的期望功率，根據(jù)電 廠內(nèi)各機(jī)組負(fù)荷分配的經(jīng)濟(jì)性和安全性等策略，將該期望功率分配到電廠內(nèi)每臺機(jī)組，并 下發(fā)給各機(jī)組的機(jī)組側(cè)AGC模塊；
[0023] 機(jī)組側(cè)AGC模塊，用于接收電網(wǎng)側(cè)AGC模塊或電廠側(cè)AGC模塊發(fā)送的AGC期望功率， 經(jīng)過限幅、速率限制等環(huán)節(jié)的處理，計算得到該機(jī)組的目標(biāo)功率，下發(fā)到機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) 或調(diào)速器。
[0024] 上述方案中，該電網(wǎng)側(cè)AGC模塊包括濾波器模塊、區(qū)域控制偏差計算模塊、區(qū)域總 調(diào)節(jié)功率計算模塊、動態(tài)死區(qū)模塊、AGC網(wǎng)側(cè)控制策略選擇模塊和電網(wǎng)側(cè)AGC控制器，其中：
[0025] 濾波器模塊，用于過濾外部輸入的電網(wǎng)頻率和聯(lián)絡(luò)線功率的高頻分量，輸出濾波 后的電網(wǎng)頻率和聯(lián)絡(luò)線功率至區(qū)域控制偏差計算模塊；
[0026] 區(qū)域控制偏差計算模塊，用于根據(jù)接收的濾波后的電網(wǎng)頻率和聯(lián)絡(luò)線功率計算區(qū) 域控制偏差(ACE)數(shù)值，輸出至電網(wǎng)側(cè)AGC控制器，并將濾波后的電網(wǎng)頻率和聯(lián)絡(luò)線功率以 及ACE數(shù)值一并輸出至區(qū)域總調(diào)節(jié)功率計算模塊；
[0027] 區(qū)域總調(diào)節(jié)功率計算模塊，用于采用接收的ACE數(shù)值、電網(wǎng)頻率和聯(lián)絡(luò)線功率計算 區(qū)域總調(diào)節(jié)功率Pr，并輸出至動態(tài)死區(qū)模塊；
[0028] 動態(tài)死區(qū)模塊，用于根據(jù)當(dāng)前時刻以及前序時刻的區(qū)域總調(diào)節(jié)功率進(jìn)行死區(qū)的判 斷，并將經(jīng)過死區(qū)環(huán)節(jié)修正后的區(qū)域總調(diào)節(jié)功率Pr輸入到AGC網(wǎng)側(cè)控制策略選擇模塊；
[0029] AGC網(wǎng)側(cè)控制策略選擇模塊，用于根據(jù)修正后的區(qū)域總調(diào)節(jié)功率Pr進(jìn)行CPS標(biāo)準(zhǔn) (control performance standard)的考核，并判斷AGC所處的控制器控制區(qū)，將當(dāng)前AGC控 制器的控制區(qū)指令發(fā)送至電網(wǎng)側(cè)AGC控制器；
[0030] 電網(wǎng)側(cè)AGC控制器，用于根據(jù)當(dāng)前的控制區(qū)指令處理接收自區(qū)域控制偏差計算模 塊的ACE數(shù)值，輸出電網(wǎng)內(nèi)所有機(jī)組的總期望調(diào)節(jié)功率，并分配到相應(yīng)的電廠側(cè)AGC模塊和 機(jī)組側(cè)AGC模塊。
[0031] 上述方案中，所述區(qū)域總調(diào)節(jié)功率計算模塊計算區(qū)域總調(diào)節(jié)功率PR采用如下公 式：
[0032]
[0033] 其中，Pp為調(diào)節(jié)功率中的比例分量，P:為調(diào)節(jié)功率中的積分分量，Pcps為調(diào)節(jié)功率中 的CPS分量;GP為比例增益系數(shù)，在A控制策略下取值略大于1，以保證ACE過零，在CPS控制策 略下可直接取1 ;EACE為ACE值;G:為積分增益系數(shù);IACE為當(dāng)前考核時段累計的ACE積分值，單 位Mffh ;GGPS為頻率增益系數(shù)，單位Mff/Ο. ΙΗζ; Δ F為頻率偏差，單位Hz。
[0034] 上述方案中，該電廠側(cè)AGC模塊包括備用容量及功率偏差計算模塊、期望功率分配 策略選擇模塊和期望功率分配模塊，其中：
[0035] 備用容量及功率偏差計算模塊，用于采集各機(jī)組備用容量以及前次未分配功率， 計算總備用容量及總未分配功率，并輸出至期望功率分配策略選擇模塊和期望功率分配模 塊；
[0036] 期望功率分配策略選擇模塊，用于根據(jù)當(dāng)前機(jī)組出力以及設(shè)定的機(jī)組功率分配原 則選擇機(jī)組之間期望功率分配策略，供功率分配控制器進(jìn)行分配；
[0037] 期望功率分配模塊，用于在各機(jī)組間分配電廠總的期望功率，將各機(jī)組的期望功 率下發(fā)到各機(jī)組側(cè)AGC控制模塊。
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