专利名称：一种自动发电控制方法
技术领域：
本发明涉及一种自动发电控制方法，属于Al、A2控制标准下自动发电控制。
背景技术：
自动发电控制简称AGC(Automatic Generation Control)，它是能量管理系统 (EMS)的重要组成部分，按电网调度中心的控制目标将指令发送给有关发电厂或机组，通过 电厂或机组的自动控制调节装置，实现对发电机功率的自动控制。作为华北-华中互联电网的一部分，河北南部电网过去主要采用人工下达指令调 节电厂出力。电网调度中心通过各个自动化终端采集到的数据，将频率误差和网间联络线 的净交换功率误差进行综合，形成河北南部电网的区域控制误差(Area Control Error), 以下简称为ACE。值班调度员通过电话对发电厂下达机组出力指令，对各发电机组进行有功 出力分配，使得ACE趋近于0。河北南部电网ACE考核标准按北美可靠性委员会(NERC)Al、A2标准进行，由2部 分组成=AnISmin内ACE应至少过零一次，这是为了保证ACE在可控范围之内；A2，S卩15min 的ACE的平均值，应小于给定的限值，以便控制偏移于计划交易值的电量。随着我国电力系统的规模越来越大，特别是特高压电网南北互联之后，网间功率 交换以及系统负荷变化的幅度加大，传统的人工下达指令调节电厂出力难以适应电网有功 调节要求。ACE的大幅波动势必会对电网安全运行造成不良影响。因此对发电机功率进行 自动控制，快速、高效、平滑的调整电网有功功率平衡成为当务之急。目前国内的AGC相关技术大多只是讨论控制模式与考核策略，并且大多论文是建 立在仿真算例的基础之上，而在实际电网运行控制中的相关详细、具体的计算与控制方法 鲜有论述。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供能够快速、高效、平滑的调整电网有功功率平 衡的一种自动发电控制方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下本发明采用自动控制发电系统即AGC系统完成的，其特征在于具体步骤如下(1)利用SCADA系统采集和计算电网的区域控制误差ACE ACE = Δ Ρ+Κ Δ F (1)式中，ACE为区域控制误差，单位为Mw ； ΔΡ为当前联络线功率偏差，单位为Mw ；K 为某地区电网的电网有功_频率特征值，单位为Mw/Hz ； AF为当前频率偏差值，单位为Hz ；(2)对所述ACE值进行滤波滤波方法如下采用5点平均法，即用最近的5个ACE值，取平均值；(3)设置ACE调节死区ACE 调节死区为|Af| > 55
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Af SACE 值；(4)计算比例调节量Psetl:当Af突破所述调节死区后，所述AGC系统产生一个比例调节量Psetl ； 式中Psetl为比例调节量，1. 05为与机组相应特性有关的比例系数；(5)计算负荷爬坡辅助调节量Psrt2 ；当Af突破所述调节死区后，并且某地区电网SCADA系统对负荷P每5秒钟采集计 算一次，所述AGC系统对负荷P每15秒计算一次斜率，当负荷斜率Ax大于6MW/min时，负 荷爬坡辅助启动，产生负荷爬坡辅助调节量Psrt2 ； 式中，Ax为负荷斜率，单位为Mw/min ；P3为15秒时负荷，P1为0秒时负荷，PpP3的 单位为Mw ；Pset2 = (Αχ-6)*7· 5，Ax > 6 (4)式中Psrt2为负载爬坡辅助调节量，6为负荷斜率死区值，7. 5为系数；(6)计算突变加力调节量Pset3 ；当Af突破所述调节死区后，并且当电网发生异常，ACE发生突变，对每个Af由所述 AGC系统计算其突变量Am:Am = (Afl-Af2) *60/5 = (Afl-Af2) *12 (5)式中Am为ACE值的突变量，单位为Mw ；Af^ Af2分别为前后两个相邻时刻的ACE值 的滤波值，然后当Am大于3Mw时，产生突变加力调节量Psrt3 Pset3 = 6* (Am_3) (6)式中Psrt3为突变加力调节量，3为突变量死区，6为系数；(7)计算误差积分调节量Pset4 ；当Af突破所述调节死区后，并且在一个15min考核期内对A1持续偏离0轴产生误 差积分量 ，使得A2趋近于零，当A^大于误差积分量死区值后，产生误差积分调节量Pset4 ；
15minIgOAj= I A^t = J^A(7)
0 1Pset4 = 6. 29* (ΑΓ23) (8)式中，Pset4为误差积分调节量，Aj为误差积分量，单位为Mw ；6. 29为系数，23为误 差积分量的死区值；所述Psetl-Pset4的单位均为Mw ；(8)采用标么值对机组进行出力分配上述4个调节量产生之后，代数相加得到一个最终的综合调节量Psrt，将此综合调 节量在各控制机组中进行分配；分配时采用等小时分配法，即以调节范围为基准值，用机组出力与调节下限的差 为偏移量，即标幺值，标幺值=(机组出力-调节下限)/(机组容量-调节下限)；当Psrt为 正时即升出力时，按标么值由低到高的顺序下达指令，按照机组容量的4%依次分配；当所 有机组都分配完，则从头开始再次将剩余调节量分配，直至分完；当Psrt为负时即降出力时
5按标么值由高到低的顺序下达指令，分配方法同上。本发明的有益效果是能够快速、高效、平滑的调整电网有功功率平衡，大大提高了 电网运行的经济性和安全性。
图1为AGC系统工作流程图(控制模式)。图2为AGC系统原理框图。
具体实施例方式实施例(参见图1、2):本实施例的具体步骤如下1. ACE的采集、计算与滤波电网中的各个运行单元，包括发电厂以及变电站的各个设备，都有负责采集数据 的终端(SCADA系统)，这些终端将采集到的数据通过光纤网络传输到省调自动化机房。然 后省调对上述数据进行转换和计算，得到电网运行控制的各个数据，ACE是其中之一。华北 电网各区域电网调整采用TBC控制方式。ACE = Δ Ρ+Κ Δ F (1)其中ΔΡ为当前联络线功率偏差，K为河北南部电网的电网有功-频率特性值，AF 为当前频率偏差值。为了避免AGC控制过于频繁，首先将ACE值进行滤波，滤波方法是5点平均法，用 最近的5个ACE值，取平均值。由于发电厂机组收到省调AGC指令后，机组调整会有滞后效应(河北南网电源基 本为火电，火电机组调节速率相对水电来说较慢)。经过滤波后ACE曲线变化比较缓和，趋 势也比较固定，AGC指令也能够有效减少发电机的调节量。2.设置死区由于网间联络线及负荷变化频繁，ACE值呈现快速震荡的趋势。为了避免AGC的频 繁和过量调整，对ACE值设置了调节死区。河北南网ACE调节死区为55，即Af值偏离0轴 55后，AGC调节程序启动，对机组发出出力调节指令，以将ACE值拉回至0。偏离值低于55 后，停止下发指令。3.比例调节量Psetl的产生对于Af突破死区后的值，AGC系统对其产生一个比例调节量Psetl Psetl = (I Af I -55) *1· 05* (Af/ | Af |)，| Af | > 55 (2)其中1. 05为与机组相应特性有关的比例系数。4.负荷爬坡辅助调节量Pset2的产生由于河北南网负荷峰谷差很大，特别是一些时段负荷呈现快速上升的趋势。对此， 当~突破所述调节死区后，并且当负荷的变化速率大于一定值后，AGC系统产生负荷爬坡辅 助调节量Pset2。河北南网SCADA系统对负荷P每5秒钟采集计算一次，AGC系统对P每15 秒计算一次斜率。当负荷斜率Ax大于6MW/min时，负荷爬坡辅助启动，产生负荷爬坡辅助
调节量Psrt2。
其中P3为15秒时负荷，P1为0秒时负荷。Pset2 = (Αχ-6)*7· 5，Ax > 6 (4)其中6为负荷斜率死区值，7. 5为系数，。5. ACE突变加力调节量Pset3的产生当电网发生一些异常，如大容量机组掉闸或抽水蓄能机组启动时，此时负荷不会 发生大的变化，但ACE值会发生突变，并且数值远远大于死区值，如600MW机组掉闸，A1瞬间 会达到-500Mw。此时需要大量机组迅速调整出力，避免A1过低或过高引起的频率异常乃至 电网事故。因此，对每个Af计算其突变量Am:Am = (Afl-Af2) *60/5 = (Afl-Af2) *12 (5)其中Afl、Af2分别为前后两个相邻时刻的滤波值，然后当Am大于3丽时，产生突变 加力调节量Psrt3:Pset3 = 6* (Am_3) (6)其中6为系数，3为突变量死区。6.对ACE进行误差积分调节上述各调节量基本能够符合A1的考核要求。但若A1长期偏离在50-55附近，当考 核期最后几分钟内负荷突变，ACE持续大于死区值，则A2难以达到考核要求。对此，在一个 考核期内(15min)对A1持续偏离0轴产生误差积分信号Aj,使得A2趋近于零。当Aj大于 误差积分量死区值后，产生误差积分调节量Psrt4。
Pset4 = 6. 29* (ΑΓ23) (8)其中6. 29为系数，23为误差积分量死区值。7.采用标么值对机组进行出力分配上述4个调节量产生之后，代数相加得到一个最终的综合调节量Psrt，将此调节量 在各控制机组中进行分配。分配时采用等小时分配法，即以调节范围为基准值，用机组出力与调节下限的差 为偏移量(标么值)。标么值=(机组出力-调节下限)/(机组容量-调节下限)。如沧东 电厂#2发电机，容量600MW，此时出力400MW，则标么值为(400-300) / (600-300) = 0.333。 升出力(Psrt为正)时，按标么值由低到高的顺序下达指令，按照机组容量的4%依次分配。 若所有机组都分配完，则从头开始再次将剩余调解量分配，直至分完。降出力时(Psrt为负) 按标么值由高到低的顺序下达指令，分配方法同上。AGC系统工作流程如图1所示，图示工作流程以15秒为一个循环周期。SCADA系统 将采集到的数据传入AGC系统之后，经过滤波，产生滤波后的ACE曲线。如果未超出死区， 则AGC系统程序不进行调节；如果超出死区，则AGC系统开始计算突变量、积分量以及负荷 斜率。由比例调节、突变加力、积分量调节、爬坡助力产生的各调节量相加，得到一个总调节 量。然后对各控制机组计算并传出调节量。图2为AGC系统原理框图，表述了某地区电网AGC系统对控制机组发出调节指令
7来控制电网频率的过程，例如，第一发电机组将接收的来自省级调度中心AGC系统的AGC调 节量Psrtl与自身发电出力P11在第一比较器中相加后得到当前出力的目标值P12，然后由第 一发电机组控制系统调节发电机组出力。
权利要求
一种自动发电控制方法，它是采用自动控制发电系统即AGC系统完成的，其特征在于具体步骤如下(1)利用SCADA系统采集和计算电网的区域控制误差ACEACE＝ΔP+KΔF(1)式中，ACE为区域控制误差，单位为Mw；ΔP为当前联络线功率偏差，单位为Mw；K为某地区电网的电网有功_频率特征值，单位为Mw/Hz；ΔF为当前频率偏差值，单位为Hz；(2)对所述ACE值进行滤波滤波方法如下采用5点平均法，即用最近的5个ACE值，取平均值；(3)设置ACE调节死区ACE调节死区为|Af|＞55Af为ACE值；(4)计算比例调节量Pset1当Af突破所述调节死区后，所述AGC系统产生一个比例调节量Pset1；Pset1＝(|Af| 55)*1.05*(Af/|Af|)，|Af|＞55(2)式中Pset1为比例调节量，1.05为与机组相应特性有关的比例系数；(5)计算负荷爬坡辅助调节量Pset2；当Af突破所述调节死区后，并且某地区电网SCADA系统对负荷P每5秒钟采集计算一次，所述AGC系统对负荷P每15秒计算一次斜率，当负荷斜率Ax大于6MW/min时，负荷爬坡辅助启动，产生负荷爬坡辅助调节量Pset2； <mrow><msub> <mi>A</mi> <mi>x</mi></msub><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mo>∂</mo><mi>P</mi> </mrow> <mrow><mo>∂</mo><mi>t</mi> </mrow></mfrac><mo>=</mo><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>P</mi><mn>3</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub><mi>P</mi><mn>1</mn> </msub> <mo>)</mo></mrow><mo>*</mo><mn>4</mn><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>3</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow>式中，Ax为负荷斜率，单位为Mw/min；P3为15秒时负荷，P1为0秒时负荷，P1、P3的单位为Mw；Pset2＝(Ax 6)*7.5，Ax＞6(4)式中Pset2为负载爬坡辅助调节量，6为负荷斜率死区值，7.5为系数；(6)计算突变加力调节量Pset3；当Af突破所述调节死区后，并且当电网发生异常，ACE发生突变，对每个Af由所述AGC系统计算其突变量AmAm＝(Af1 Af2)*60/5＝(Af1 Af2)*12(5)式中Am为ACE值的突变量，单位为Mw；Af1、Af2分别为前后两个相邻时刻的ACE值的滤波值，然后当Am大于3Mw时，产生突变加力调节量Pset3Pset3＝6*(Am 3)(6)式中Pset3为突变加力调节量，3为突变量死区，6为系数；(7)计算误差积分调节量Pset4；当Af突破所述调节死区后，并且在一个15min考核期内对A1持续偏离0轴产生误差积分量Aj，使得A2趋近于零，当Aj大于误差积分量死区值后，产生误差积分调节量Pset4； <mrow><msub> <mi>A</mi> <mi>j</mi></msub><mo>=</mo><munderover> <mo>∫</mo> <mn>0</mn> <mrow><mn>15</mn><mi>min</mi> </mrow></munderover><msub> <mi>A</mi> <mn>1</mn></msub><mo>∂</mo><mi>t</mi><mo>=</mo><munderover> <mi>Σ</mi> <mn>1</mn> <mn>180</mn></munderover><msub> <mi>A</mi> <mn>1</mn></msub><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>7</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow>Pset4＝6.29*(Aj 23)(8)式中，Pset4为误差积分调节量，Aj为误差积分量，单位为Mw；6.29为系数，23为误差积分量的死区值；所述Pset1 Pset4的单位均为Mw；(8)采用标幺值对机组进行出力分配上述4个调节量产生之后，代数相加得到一个最终的综合调节量Pset，将此综合调节量在各控制机组中进行分配；分配时采用等小时分配法，即以调节范围为基准值，用机组出力与调节下限的差为偏移量，即标幺值，标幺值＝(机组出力 调节下限)/(机组容量 调节下限)；当Pset为正时即升出力时，按标幺值由低到高的顺序下达指令，按照机组容量的4％依次分配；当所有机组都分配完，则从头开始再次将剩余调节量分配，直至分完；当Pset为负时即降出力时按标幺值由高到低的顺序下达指令，分配方法同上。
全文摘要
本发明涉及一种自动发电控制方法，它是采用自动控制发电系统即AGC系统完成的，具体步骤如下(1)利用SCADA系统采集和计算电网的区域控制误差ACE；(2)对所述ACE值进行滤波；(3)设置ACE调节死区；(4)计算比例调节量；(5)计算负荷爬坡辅助调节量Pset2；(6)计算突变加力调节量Pset3；(7)计算误差积分调节量Pset4；(8)采用标幺值对机组进行出力分配。本发明的有益效果是能够快速、高效、平滑的调整电网有功功率平衡，大大提高了电网运行的经济性和安全性。
文档编号H02J13/00GK101917060SQ20101021944
公开日2010年12月15日 申请日期2010年7月7日 优先权日2010年7月7日
发明者杨兴宇, 杨磊, 杨立波, 林宪平, 贺楠, 赵自刚, 郑广辉, 陈大军, 黄定成 申请人:河北省电力公司