一种基于相同时间尺度的agc与avc协调控制方法
【技术领域】：
[0001] 本发明涉及，更具体涉及一种基于相同时间尺度的AGC与AVC协调控制方法。
【背景技术】：
[0002] 在电网运行控制与非线性规划问题的交叉领域中，自动发电控制（AGC)负责有功 频率的控制，通过控制区域内发电机组的有功功率，使本区域机组发电功率跟踪负荷的变 化，按照一定调节速率实时调整发电出力，以满足电力供需的实时平衡，实现维持系统频率 与额定值的偏差在允许的范围内，以及维持对外联络线净交换功率与计划值的偏差在允许 的范围内的目的。AGC-般采用联络线净交换功率偏差和频率偏差控制方式（TBC)。这种 控制方式的优点是：各控制地区根据其区域控制误差（ACE)控制地区内的调整电厂，自行 平衡其负荷波动。按静态来说，基本上不波及其他区域；按动态来说，又能支援邻区电力系 统。
[0003] 自动电压控制（AVC)负责无功电压的控制，通过控制系统采集的电网实时运行数 据，在确保电网安全稳定运行的前提下，对发电机无功、有载调压变压器分接头（0LTC)、可 投切无功补偿装置、静止无功补偿器（SVC)等无功电压设备进行在线优化闭环控制，实现 无功分层分区平衡，提高电网电压质量，降低网损。目前，AVC控制系统主要分为三级电压 控制和两级电压控制两种控制方式，通过不同层级之间的协调控制，保证电网的安全稳定， 提高电网运行的经济节能。
[0004] 现有的电网自动控制方式，是将AGC与AVC作为2个完全独立的闭环控制系统进 行独立控制的，但是AGC与AVC的控制指令之间会相互影响，可能会带来控制指标下降、反 复调节控制设备等不利于系统安全性和鲁棒性的后果。同时，随着智能电网整合各种智能 设备和控制系统的发展趋势，AGC与AVC的自动协调控制也成为急需发展的控制技术。
【发明内容】
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[0005] 本发明的目的是提供一种基于相同时间尺度的AGC与AVC协调控制方法，该方法 改进了常规的控制方法，实现AGC与AVC的协调优化控制，充分利用系统的可调资源和控制 自由度，最大限度地改善了电网运行的安全性、经济性和电能质量。
[0006]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：基于相同时间尺度的AGC与AVC协调 控制方法，所述方法包括以下步骤：
[0007] (1)建立多层AGC与AVC协调控制系统；
[0008] (2)实现电网的经济运行；
[0009](3)实时校正控制电网的有功无功。
[0010] 本发明提供的一种基于相同时间尺度的AGC与AVC协调控制方法，其所述步骤（1) 的多层AGC与AVC协调控制系统通过多时间尺度的多层级AGC与AVC协调控制模型的整体 框架确定的适用AGC与AVC协调控制的时间尺度建立。
[0011] 本发明提供的一种基于相同时间尺度的AGC与AVC协调控制方法，所述整体框架 包括分钟层级和秒层级；所述分钟层级实现AGC与AVC的协调优化控制，输出有功、无功的 基准功率指令；所述秒层级实现AGC与AVC协调校正控制，输出有功、无功的功率调节指令。
[0012] 本发明提供的另一优选的一种基于相同时间尺度的AGC与AVC协调控制方法，根 据所述整体框架结合实际电网所带的负荷水平、有功调节设备的调节容量和响应速度和无 功调节设备的调节容量和响应速度，选择适合AGC和AVC协调控制的时间尺度，作为所述分 钟层级和秒层级的控制周期；
[0013] 分别确定两个层级的输入输出变量，建立两个层级之间的信息通道，确定各层级 所承担的控制任务，最终形成多层的AGC与AVC协调控制系统。
[0014] 本发明提供的再一优选的一种基于相同时间尺度的AGC与AVC协调控制方法，所 述步骤（2)通过建立所述分钟层级的AGC与AVC协调优化控制的数学模型，计算出有功和 无功的基准功率输出到所述秒层级，同时下发给有功调节设备和无功调节设备，实现电网 的经济运行。
[0015] 本发明提供的又一优选的一种基于相同时间尺度的AGC与AVC协调控制方法，所 述优化控制的数学模型是以网损最小为目标，以节点功率方程作为等式约束，以发电机有 功出力上下限、无功出力上下限、节点电压上下限、支路潮流上下限和联络线功率上下限作 为不等式约束的非线性规划数学模型，其表达式如下：
[0018] 其中，匕表示系统网损，SplL分别表示电网中所有发电机、节点和线路的集合， "表示与联络线相连接的节点标号&1、9 (；,1、匕1、9：),1、￥ 1、1、01^1^1^^上分别表示 发电机的有功和无功、负荷的有功和无功、节点i和节点j的电压幅值和相角差、节点导纳 矩阵的实部和虚部、支路潮流和联络线功率。、Ρτ*别表示发电机的有功和无功、负荷的有 功和无功、各节点电压幅值、支路潮流和联络线功率。
[0019] 本发明提供的又一优选的一种基于相同时间尺度的AGC与AVC协调控制方法，所 属步骤⑶根据所述秒层级AGC与AVC协调控制策略，计算出有功和无功的调节量大小，并 将调节指令下发给有功、无功调节设备，实现电网有功无功的实时校正控制。
[0020] 本发明提供的又一优选的一种基于相同时间尺度的AGC与AVC协调控制方法，所 述控制策略的控制过程为：
[0021] (3-1)分析ACE不合格原因，根据不同情况选择AGC动作；
[0022] (3-2)根据关键线路重载问题和灵敏度大小排序，分配AGC有功出力；
[0023] (3-3)针对AGC动作后遗留问题，根据不同情况计算AVC辅助调节量。
[0024] 本发明提供的又一优选的一种基于相同时间尺度的AGC与AVC协调控制方法，所 述步骤（3-1)通过计算ACE，来判断AGC机组是否动作；所述ACE通过下式确定：
[0025] ACE= 10ΒΔ?+ΔΡτ
[0026] 其中，Λf和ΛΡτ分别表示频率偏差和联络线功率偏差，Β表示电网的频率特性系 数；
[0027] 所述AGC机组包括AGC_F机组和AGC_PT机组分别用来消除系统中存在的所述频 率偏差ΔΓ和联络线功率偏差ΔΡΤ ;
[0028] 当ACE不满足要求时，确定所述AGC机组有功的调节总量，并通过分析不合格原 因，根据如下策略，选择相应AGC机组完成调节任务：
[0029] 当仅Λf不合格时，只选择所述AGC_F机组动作，所述AGC_PT机组作为后备支援；
[0030] 当仅Λρτ不合格时，只选择所述AGC_PT机组动作，所述AGC_F机组作为后备支 援；
[0031] 当Λf和ΛΡτ均不合格时，所述AGC_PT机组和所述AGC_F机组同时动作。
[0032] 本发明提供的又一优选的一种基于相同时间尺度的AGC与AVC协调控制方法，所 述步骤（3-2)根据关键线路功率对AGC机组有功Py的灵敏度大小，从而确定各AGC机 组的出力分配；所述灵敏度通过下式确定：
[0034] 其中，I、V,、θρΘ，分别表示线路两端的电压幅值和相角，并且节点i流向节点 j的功率为正；
[0035] 根据如下策略，确定各AGC机组的出力分配：
[0036] 当AGC机组整体增加出力时，优先选择灵敏度小于零的AGC机组，多分配出力；
[0037] 当AGC机组整体减小出力时，优先选择灵敏度大于零的AGC机组，多分配出力；
[0038] 当AGC机组整体不改变出力时，各AGC机组不分配出力。
[0039] 本发明提供的又一优选的一种基于相同时间尺度的AGC与AVC协调控制方法，所 述步骤（3-3)通过确定各AGC机组出力分配之后，将有功调节量带入潮流方程进行校验，判 断中枢节点电压VP、联络线节点电压VT和关键线路功率Pu是否越限；根据不同的越限情 况，以灵敏度大小为依据，选择不同的AVC设备进行辅助调节，确定各AVC设备的调节量；
[0040] 所述AVC设备的辅助调节策略如下：
[0041] 若所述中枢节点电压VP发生越限，选满足|3匕/艰卜5@4/印| + |(^./哎D的AVC 设备参与调节；
[0042] 若所述联络线节点电压VT发生越限，选满足+ 的 AVC设备参与调节；
[0043] 若所述关键线路功率Pu发生越限，选满足|^./呢| > 5i|<5Fp/%>| + |arr/50|)的AVC 设备参与调节；
[0044] 其中，Q为AVC设备无功调节量；
[0045] 若VP、VT和Pu三者之中有两个或三个变量同时越限，则根据以上策略将不同变量 越限的问题进行解耦，利用不同的AVC设备进行调节，减少彼此之间的影响。
[0046] 和最接近的现有技术比，本发明提供技术方案具有以下优异效果
[0047] 1、本发明是在分钟层级将AGC与A