一种兼容串联型facts设备的电力系统自动发电控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种兼容串联型FACTS设备的电力系统自动发电控制方法，属于电力系统自动化技术领域。本发明针对FACTS设备自身的特性及自动发电控制自身功能的缺陷和不足，在原有的自动发电控制基础上，将AGC控制区域划分为两个小区域，并将串联型FACTS设备融入现有的AGC控制平台实现自动发电控制。本发明可使得大区域内的AGC机组出力与负荷功率保持平衡，而且可使得大区域内部或小区域之间联络线上的功率保持恒定或在某一个范围内，而且兼容于现有的电力系统自动发电控制体系，具有较高的工程实用性。
【专利说明】
一种兼容串联型FACTS设备的电力系统自动发电控制方法
技术领域
[0001] 本发明属于电力系统自动化技术领域，具体地说本发明涉及一种兼容串联型 FACTS设备的电力系统自动发电控制方法。
【背景技术】
[0002] 电力工业需要用市场机制的手段实现电力系统资源的优化配置，最终达到社会效 益最优。若频率偏离50Hz意味着发电机已有部分电能积压或不足，发电机已经蒙受了一定 的经济利益损失。同时，频率偏离50Hz对发电机设备的健康运行也产生较大的影响。所以发 电厂必然主动调整积压或不足的电能，从而最终使得频率回复到50Hz，实现二次调频的目 的。但是此控制方法不能保证电力系统潮流分布正常。
[0003] 自动发电控制(AGC)是现代电网运行控制的基本技术之一，是电网运行调频调峰 的重要手段。目前，火电厂的AGC控制系统主要由电网调度中心实时控制系统、信息传输通 道、远动控制装置和单元机组控制系统组成。通常AGC选择联络线频率偏差控制(TBC)模式， 将频率偏差和联络线功率偏差共同作为区域控制偏差的计算量，将系统频率和联络线交换 功率控制在计划值附近作为控制目标。
[0004] 随着电力市场的变革和电力电子技术发展，柔性交流输电系统(FACTS，Flexible AC Transmission System)设备在电力系统中得到的推广应用，包括：串联电容补偿(包括 可控串补TCSC和固定串补SC)、静态无功补偿(SVC)、静止同步补偿器(STATC0M)、统一潮流 控制器(UPFC)等。它们可分为：串联型设备(如TCSC)，并联型设备(如STATC0M)，综合型设备 (如UPFC)。其最大优点就是能快速的控制电力系统潮流分布状态，但是FACTS设备并不能保 证电力系统的频率保持丨旦定。
【发明内容】
[0005] 本发明目的是:针对前述【背景技术】中的FACTS设备自身的特性及自动发电控制自 身功能的缺陷和不足，提出兼容串联型FACTS设备的电力系统自动发电控制方法。该方法不 仅可使得大区域内的AGC机组出力与负荷功率保持平衡，而且可使得大区域内部或小区域 之间联络线上的功率保持恒定或在某一个范围内。
[0006] 具体地说，本发明是采用以下技术方案实现的:通过断面将电网原有的AGC控制大 区域划进一步分为两个AGC控制小区域，并在两个AGC控制小区域的联络线上增加串联型 FACTS设备，通过对不同区域内的优化控制以及新的AGC控制器结构实现线路或断面功率以 及系统频率可控，并对两个AGC控制小区域内部的AGC可控机组出力进行调整，利用原有的 AGC控制大区域的AGC的频率调节特性使得原有的AGC控制大区域或两个AGC控制小区域的 频率保持恒定;所述不同区域内的优化控制，是指在考虑电力系统安全、经济约束的前提 下，对每个AGC控制小区域内部有功功率负荷分配进行优化计算，优化计算表达式为： i=m
[0007] min z觸 ⑴ i=\
[0008] st.g(x,U) =0
[0009] Xmin^X^Xmax
[0010] Umin^U^Umax
[0011] KQ 彡~ax
[0012]上述式中，目标函数Fl(pCl)表示发电设备发出有功功率，p Cl为发电设备单位时间 内所需消耗的能源;i表示优化的时间窗口计数;n表示总的动态优化窗口数;g(x，U)表示潮 流方程，其中x表示电网的安全约束;U表示电网的节点电压;Q表示发电设备无功功率，X、U、 Q带下标min和max的参数分别表示电网的安全约束、电网的节点电压和发电设备无功功率 受约束的下限和上限；
[0013] 所述新的AGC控制器结构，是指在原先AGC控制大区域功率平衡的基础上，再利用 两个AGC控制小区域之间联络线上的串联型FACTS设备来控制两个AGC控制小区域之间联络 线上的功率值保持定值或者在可接受的误差范围内。
[0014] 本发明的有益效果如下：本发明能够满足串联型FACTS设备用于改善潮流分布的 限制条件，并能够提高智能可控设备的利用率，能够降低串联型FACTS设备的控制余量，带 来了一定的经济优势。综上所述，本发明在原有的自动发电控制基础上，将AGC控制区域划 分为两个小区域，并将串联型FACTS设备融入现有的AGC控制平台实现自动发电控制。此方 法的实现更加安全可靠，具有较高的工程实用性。
【附图说明】
[0015] 图1是AGC控制区域划分及注入串联型FACTS设备后的系统图。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合实施例并参照附图对本发明作进一步详细描述。
[0017] 实施例1:
[0018] 本发明的一个实施例，其应用环境详见图1。如图1所示，一个AGC控制区域划分及 注入串联型FACTS设备后的系统，包括外电网、AGC控制大区域及两个AGC控制小区域。所述 外电网与AGC控制大区域之间的线路为大区域间联络线，所述两个AGC控制小区域即区域1 和区域2之间的联络线为大区域内部的主要线路。串联型FACTS设备(这里为可控串补TCSC 和固定串补SC)主要串联在大区域内部主要线路即区域1和区域2之间的联络线上。
[0019] 利用断面将AGC控制区划分为两个小区域，其目的是在实时发电计划校正控制策 略的基础之上，将串联型FACTS设备融入现有的AGC平台。在此基础之上，通过不同区域内的 优化控制以及新的AGC控制器结构实现线路/断面功率以及系统频率可控。
[0020] 在存在区域控制偏差(ACE)的情况下，要想保证所有的AGC机组出力与负荷功率平 衡和频率恒定，就必须对两小区域内部的AGC可控机组出力进行调整，通过利用整个大区域 的AGC的频率调节特性使得大区域或两个小区域的频率保持恒定。
[0021] 所述不同区域内的优化控制，是指在考虑电力系统安全、经济约束的前提下，对每 个小区域内部有功功率负荷分配进行优化计算，优化计算表达式为： i=n
[0022] min /~i
[0023] st.g(x,U) =0
[0024] Xmin^X^Xmax
[0025] Umin^U^Umax
[0026] Qmin^Q^Qmax
[0027] 上述式中，目标函数FdPd)表示发电设备发出有功功率，PCl为发电设备单位时间 内所需消耗的能源;i表示优化的时间窗口计数;n表示总的动态优化窗口数;g(x，U)表示潮 流方程，其中x表示电网的安全约束;U表示电网的节点电压;Q表示发电设备无功功率，X、U、 Q带下标min和max的参数分别表示电网的安全约束、电网的节点电压和发电设备无功功率 受约束的下限和上限。
[0028] 所述新的AGC控制器结构，是指在原先AGC控制大区域功率平衡的基础上，再利用 两个小区域之间联络线上的串联型FACTS设备来控制大区域内部主要线路即两个小区域之 间联络线上的功率值保持定值或者在某一个定值范围内，即考虑一定允许误差的定值。
[0029] 综上所述，本实施例针对FACTS设备自身的特性及自动发电控制自身功能的缺陷 和不足，在原有的自动发电控制基础上，将AGC控制区域划分为两个小区域，并将串联型 FACTS设备融入现有的AGC控制平台实现自动发电控制。该方法不仅可使得大区域内的AGC 机组出力与负荷功率保持平衡，而且可使得大区域内部或小区域之间联络线上的功率保持 恒定或在某一个范围内，而且兼容于现有的电力系统自动发电控制体系，具有较高的工程 实用性。
[0030] 虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本发明的。在不 脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因 此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。
【主权项】
1. 一种兼容串联型FACTS设备的电力系统自动发电控制方法，其特征在于，通过断面将 电网原有的AGC控制大区域划进一步分为两个AGC控制小区域，并在两个AGC控制小区域的 联络线上增加串联型FACTS设备，通过对不同区域内的优化控制以及新的AGC控制器结构实 现线路或断面功率以及系统频率可控，并对两个AGC控制小区域内部的AGC可控机组出力进 行调整，利用原有的AGC控制大区域的AGC的频率调节特性使得原有的AGC控制大区域或两 个AGC控制小区域的频率保持恒定； 所述不同区域内的优化控制，是指在考虑电力系统安全、经济约束的前提下，对每个 AGC控制小区域内部有功功率负荷分配进行优化计算，优化计算表达式为：st. g(x ,U) =0 Xmin^X^Xmax Umin^ U Umax Qmin^ Qmax 上述式中，目标函数Fi(PGi)表不发电设备发出有功功率，PGi为发电设备单位时间内所 需消耗的能源；i表示优化的时间窗口计数;η表示总的动态优化窗口数;g(x，U)表示潮流方 程，其中X表示电网的安全约束;U表示电网的节点电压;Q表示发电设备无功功率，X、U、Q带 下标min和max的参数分别表示电网的安全约束、电网的节点电压和发电设备无功功率受约 束的下限和上限； 所述新的AGC控制器结构，是指在原先AGC控制大区域功率平衡的基础上，再利用两个 AGC控制小区域之间联络线上的串联型FACTS设备来控制两个AGC控制小区域之间联络线上 的功率值保持定值或者在可接受的误差范围内。
【文档编号】H02J3/24GK105958546SQ201511019740
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2015年12月29日
【发明人】侯玉强, 李威, 宋晓芳, 薛峰, 吕亚洲, 彭慧敏, 李峰, 周霞, 常海军
【申请人】国家电网公司, 江苏省电力公司, 南京南瑞集团公司, 国电南瑞科技股份有限公司