专利名称：用于发电系统预测控制的装置和方法
技术领域：
本发明主要涉及对发电/负载管理系统的控制，更具体地涉及响应 于确定的控制性能标准对发电/负载管理系统的预测控制。
背景技术：
电力系统(电网(grid))包括发电站、输电线路、配电装置、 终端应用(负载)。电力被竟争性地在多个发电厂产生，并通过由联 邦能源监管委员会(FERC ( Federal Energy Regulatory Commission )) 管制的输电线路从发电站传输。电力的产生和传输通常由地方性实体 管理和控制，这些地方性实体监视发电容量、实时发电和负载、电网 运作、市场运作(买卖电力和输送电力给买方)、系统安全和电力系 统的其他方面。有许多组织负责监督发电、输电和配电活动。这种控 制组织包括地区性的独立系统运营商(ISO)、地区性的输电组织 (RTO)、可靠性协调者和公用事业公司。这些输电线路可以位于不 同的州，通常归属于电业或输电公司。
为了使电力系统安全和有效地运行，产生的电力必须即时并且连 续地匹配电力负载(即，消耗和产生必须保持平衡)。此外电网交流 电流频率(并且因而每个发电单元的频率)必须维持在60Hz附近的很 窄的范围内。过度发电引起系统频率增加，而赤额发电引起频率下降。 虽然不可能维持完美的发电和负载平衡，但是主动控制系统力图通过 不断调整发电机的功率输出来实现这一点。除了负载不平衡，与60Hz 的系统频率偏差也可能由没有完全满足它们的期望发电目标的发电机 而引起，这导致过量发电或不足发电。
小的频率偏差(例如，少于大约土0.05Hz)不会降低系统可靠性 或市场效率(电力买卖和通过连接发电机和负载的输电线路进行的电力传输)。例如由发电机的突然损失引起的、与额定60Hz的大频率偏 差(比如，O.lHz)会破坏发电、输电和负栽装置，降低产品质量(例 如，引起灯光闪动)，使电力系统崩溃(例如，通过触发保护系统动 作)以及使输电线路过载，因为剩余发电机在力图复原系统频率中而 供应额外的电力给那些线路。尽管电力系统被设计成能快速从发电机 损失中恢复，然而恢复通常要花费几分钟。例如，在比较小的电网中 2600MW发电机的损失引起频率下降大约0.08Hz，而在大约IO分钟内 恢复。恢复典型地通过下列方式实现断开发电机使其离线以克服过 频状况(over frequency condition )和卸除负载以克服欠频状况(under frequency condition )。
电力系统分为控制区域(在美国有大约153个控制区域(CA (control area )))，其中每个控制区域对系统频率实施某一控制。被 称为区域发电控制系统的区域间控制系统(inter-area control system ) 确保所有的区域为了控制系统频率共同合作。针对AGC系统中每个区 域所计算的区域控制误差(ACE)，指示出控制区域要求的对区域间 系统有贡献的频率控制协调量。ACE的使用将频率控制的经济负担分 散给所有控制区域内的参与的发电机。从而，通过避免依赖少数用于 系统频率控制的发电机，系统可靠性得到增强，提高了系统响应瞬态 状况的能力。ACE值提供了一种跨整个系统平衡频率维持的技术。
频偏项(frequency bias term)被添加到ACE平衡式来精确频率 控制。额定目标频率周期性地增加或减少大约0.02Hz来调节长期平均 频率。在正常运行条件下，频率被非常严格地控制。
在控制区域中平衡总负载和总发电量是通过以它们运行的时间帧 为特征的几个服务来完成的。在正常的运行条件下(即，没有系统扰 动)，这些服务包括管制(regulation)和负载跟踪。管制使用装备有 自动发电控制(AGC ( automatic generation control))的在线发电容 量或所存储的容量，所述自动发电控制(AGC)能够快速改变输出用 以补偿区域负栽的分钟到分钟(minute-to-minute )的波动和非计划的 发电量波动。典型的大型火电厂热力发电机在一分钟内可以斜升其容 量的1%。较小的单元和燃烧轮机能斜升得更快。负载由负载卸载功能 控制，该功能可以如所期望的那样卸载和复原负载。
负载跟踪利用在线发电、所存储的容量或者负载卸载装置来补偿小时间和小时内的负载斜升(load ramping )。管制和负栽跟踪只是在 它们所运行的时间周期中不同。
控制区域运营商不需特别地获取负载跟踪发电量。代替地，所要 求的发电量在短期能量市场中响应于实时能量价格和预期负栽来获 得。然而，管制需要比从只响应于市场状况的单元可获得的更快地做 出响应。代替地，发电机(和潜在的能量存储单元)提供可以被系统 运营商的AGC系统控制以平衡系统发电和负载的容量。
控制区域运营商负责控制其发电单元。AGC系统计算每个发电单 元(即，在AGC控制下的每个发电单元)的控制命令并且基于每个 AGC控制循环发出控制信号给发电单元。AGC控制循环是控制信号被 发出给发电单元的速率。控制循环典型地是4秒，但是也能短到2秒 或长达5秒。因此，响应于系统频率的变化、互连系统上的负载和这 两个参数的关系，AGC系统管制控制区域发电机的功率输出。AGC系 统力图将预定的系统频率和所建立的与其他控制区域的功率互换维持 在预定的限制内。AGC系统监视并且控制发电，目的是最小化ACE、 最小化运行成本、将发电维持在固定(基础负载)值、将净互换功率 维持为预定的互换功率、将实际系统频率维持在预定频率、以及根据 如所预定的的那样以线性方式供给斜升发电量。
每个控制区域不能并且不被要求完美地匹配发电和负载。产生与 负载处于精确平衡的电力量是非常困难和不现实的。取而代之，控制 区域运营商努力连续地在过和欠发电量间交替。例如，控制区域可以 石更设定每小时15次越过损益平衡点(break even point)(即，零ACE 值)的目标。
北美电力可靠性协会(NERC ( North American Electric Reliability Council))建立了规则，该规则指导每个控制区域必须多好地平衡负 栽和发电量。控制性能标准1和2 (CPS1和2)建立了对每个控制区 域必须多好地平衡分钟到分钟的波动而不降低系统可靠性的统计限 制，其中该系统包括多个互连控制区域。由于期望平衡的总系统，当 一个控制区域未能平衡其负载和发电量时，另一控制区域中的发电量 提供所需的平衡能量。
CPS1和CPS2是度量总控制区域性能的标准。CPS1在一分钟平 均值的基础上为从当前分钟向后的以前11个月度量控制区域的ACE
13和系统(即互连控制区域)频率间的关系。当当前分钟是日历月的最
后分钟时，CPS1指示先前11个月加上马上结束的当前月的关系。12 个月移动窗周期包括当前月(到当前月的最后一天和分钟)和先前的 11个月。每个月是指完整的日历月，就是说，从月的第一天到本月的 最后一天。比如，如果当前日期是2007年3月5日，那么12个月周期 是从2006年4月1号00:00:00到2007年3月31日23:59:59。
CPS1代表时钟分钟频率偏差平均值(其中时钟分钟平均值是指在 时钟分钟期间所有瞬时值(例如每4秒钟瞬时测量或遥测的瞬时值) 的平均值)和滚动的12个月周期上的时钟分钟ACE平均值之间的相 关性。当系统频率在其基准以上时，欠发电量通过降低系统频率使系 统(互连的控制区域)受益，并且提高了CPS1值。然而，过发电量在 这种情况下会使CPS1值变得更糟。因此，CPS1在有帮于复原系统频 率的发电量/负载不平衡(有利的CPS1值)和降低系统频率的发电量/ 负载不平衡(不利的CPS1值)之间进行区分。CPS1的分量参数每分 钟被确定，但是CPS1值是以12个月的滚动平均值为基础被评估和报 告的。NERC管制要求每一个控制区域必须不少于100%遵守 (compliant with ) CPS1。
CPS2、即月度的性能标准，对每个实时(时钟时间)IO分钟周期 的最大ACE设定特定的控制区域限制。控制区域^皮允许仅仅10%的时 间超过CPS2限制，即要求90%遵守CPS2值。这样，在每个月期间， 控制区域可以仅仅具有平均值为每天约14.4 CPS2违背。对当前月的 CPS2参考指的是日历月，2007年3月1日00:00:00到2007年3月31 日23:59:59。
需要一种用以减少不遵守由诸如NERC这样的管制权威所设立的 CPS1和CPS2控制性能标准的风险的方法和系统。
发明内容
根据笫 一 个实施例，本发明包括用于根据控制性能标准来控制电 力系统控制区域的方法，其中控制区域的运行确定区域控制参数值和 控制性能标准值。该方法包括(a)确定控制性能标准遵守目标，(b)从 遵守周期开始到时间t响应于控制性能标准值来确定平均控制性能标 准，其中平均值在所述时间t时被确定，(c)响应于平均控制性能标准，确定区域控制参数目标，(d)确定在先前时间间隔上区域控制参数值和
区域控制参数目标之间的关系，(e)响应于在步骤(d)所确定的关系， 确定区域控制参数校正值，(f)响应于区域控制参数校正值，控制电力 系统控制区域，和(g)周期性重复步骤(b)-(f)直到遵守周期结束为止。
根据另 一 个实施例，本发明包括用于根据笫 一 和第二控制性能标 准来控制电力系统控制区域的装置。该装置包括数据库，其用来存储 从电力系统控制区域的运行参数中所确定的区域控制参数值；第一模 块，其用于从第一遵守周期的开始到确定第一度量时的时间响应于运 行参数来确定第一控制性能标准的第一度量；第二模块，其用于从第 二遵守周期的开始到确定第二度量时的时间响应于运行参数来确定第 二控制性能标准的第二度量；第三模块，其用于响应于笫一度量和第 一控制性能标准的遵守目标来确定第一区域控制参数目标，并且用于 响应于第二度量和第二控制性能标准的遵守目标来确定第二区域控制 参数目标；第四模块，其用于响应于第一区域控制参数目标和区域控 制参数值来确定第一区域控制参数校正值，并且用于响应于第二区域 控制参数目标和区域控制参数值来确定第二区域控制参数校正值；和 第五模块，其用于根据第一和第二区域控制参数校正值中的一个或者 两个来控制电力系统控制区域。
在下面的描述中参照附图对本发明进行解释 图1是电力系统的元件的框图，本发明的教导可以被应用于该电 力系统；
图2和图3是根据本发明的教导说明用于确定预测CPS1和CPS2 值的过程的软件流程图。
具体实施例方式
在详细描述涉及发电系统预测控制的方法和装置之前，应该注意 到本发明主要在于元件和过程步骤的新颖并且非显而易见的组合。为 了避免具有对于本领域的技术人员来说显而易见的细节的公开变得晦 涩，某些常规的元件和步骤用较少的细节陈述，然而附图和说明书以 更多的细节来描述与理解本发明相关的其他元件和步骤。
15下面的实施例不是意欲定义关于本发明结构或者方法的限制，而
只是提供示范性的构造。所述实施例是随意的，而不是强制的；是说 明性的而不是详尽的。
系统运营商(ISO)在容易地匹配负载需求的变化与其控制区域的 发电方面面临挑战。当前，ISO通过应对功率趋势和与其他区域的预 定功率互换来运行系统。ISO负责管理合适的能量市场，典型地包括 日前市场、时前市场和实时市场，以确保系统需求的能量和辅助的服 务(能量管制、运转备用(spinning reserve)、非运转备用、负载跟 踪、无功功率备用等等)可通过市场机制获得并且把最经济的分派指 令提供给所有参与的市场资源，使得总系统生产成本得以最小化，并 且所有市场参与者分享竟争市场的利益。
当在市场上出售其过剩容量之前，在ISO支配的地区内的每个控 制区域必须保证有足够的发电容量、管制容量、运转备用容量等等以 服务于其自身的负载需求。同样地，控制区域的一些发电资源需要遵 循ISO的经济的分派指令。然而，控制区域仍然负责控制它的发电单 元来满足CPS1和CPS2控制性能准则。
控制区域运营商给管制机构提供进度表信息，所述进度表信息详 细描述了量和产生能量的时间间隔。这些进度表随着年、月、星期、 天和小时的进程而变化。季节性变化和特殊的日子、例如假日和周末 同样会影响能量产生的量。尽管知道这种能量需求不时地显著变化， 运营商要担负起满足针对实时和未预料到的能量短缺的要求的负担。
自动发电控制(AGC)系统试图通过平衡真实功率和通过稳定频 率来控制功率源和负栽之间的不匹配。作为电力和负载管理的指导， NERC公布了每个控制区域必须满足的CPS1和2标准，即对于CPS1 而言100%遵守和对于CPS2而言90%遵守，以4吏对互连系统的相邻控 制区域的不利影响最小化。
尽管CPS1和CPS2遵守要求，控制区域运营商可以建立不同的 CPS1和CPS2目标，以根据其实际到此为止的CPS1和CPS2性能统 计量是低于还是高于NERC的批准遵守目标来收紧或放松对其发电单 元的控制。这种行为例如可减少发电单元的成本，但是过度地放松控 制也可能在遵守周期结束时带来失去遵守目标的实质风险。收紧对发 电机的控制可以确保在周期结束时的遵守，但是过度地收紧可能带来不必要的成本增加。在数量意义上确定控制发电单元可被收紧或放松 的程度对控制区域运营商是有利的。本发明的教导提供了这种数量上 的量度，这样允许对发电机的更精确控制而不会有不遵守的风险。
作为控制性能标准一致性的度量，针对控制区域，区域控制误差
(ACE)系数被确定为关于系统频率和控制区域的净功率互换多好地 被控制的总指示符。为了说明的目的，ACE式下面以稍微简化的形式 示出
ACE = (IA - Is) - 10B(FA - Fs) (1 )
其中I是在控制区域和它周围的控制区域之间的互连联络线 (tie-line)(也称为互连或联网(inter-tie))上的输入和输出功率通 量(以MW为单位)的代数和，F是互连频率(以Hz为单位)，下 标A表示实际的功率/频率，下标S表示预定的功率/频率，B(负数) 是控制区域的频偏(以MW/0.1Hz为单位)。频偏系数B是响应于互 连频率中O.lHz变化所需要的发电量。它通常等于控制区域对互连频 率变化的供电加负载响应(supply-plus-load response )。
因为多个控制区域通过联网相互连接，存在通用于在互连系统或 互连内的全部控制区域的称为互连频率的单一频率。因此，互连系统 内任何控制区域的任何发电单元的任何功率输出变化都会影响互连频 率。
式(l)中的第一括号内的项在其预定净互换功率通量和其实际互 换功率通量的匹配方面指示控制区域性能。第二项度量将互连频率维 持在其预定值的效应。这两项代表的效应是独立的。ACE度量控制区 域多好地管理其发电量以匹配随时间变化的负载和预定互换功率通量 以及预定频率的频率变化。
作为对性能的进一步指导，NERC定义了最小控制性能标准CPS1、 CPS2和DCS用以允许电力事业放松对其发电单元的控制，从而最小 化单元磨损并延长单元寿命。DCS参数是指和本发明不相关的扰动控 制标准。如果下面的不等式成立，则CPS1 ;故定义和满足/"r—
其中&代表对于剩余的nT_t时钟分钟时间范围R^"」的统计目标。 这个目标值取决于到当前时钟分钟的CPS1性能，如在参数《中所反映 的那样。
于是，如果条件<formula>formula see original document page 22</formula>(5)
对于剩余的nT_t时钟分钟时间范围的每个时钟分钟被满足，那么控制区
域运营商可以实现由上述公式支配的期望性能，也即
<formula>formula see original document page 22</formula> ..(6)
因此，^可以从不等式(6)的右边的已知值中计算出来。进一步 地，基于所确定的&值的ACE目标(ACEi)可以根据公式(5)的左 边被计算出。为了进行该计算，必须假定参数时钟分钟平均频率误差 AFi的值。在一个实施例中，先前时钟分钟的时钟分钟平均频率误差 △ Fj被用作该值来计算公式(5)中的ACE目标。同样，时钟分钟平 均频偏Bi的先前值可以用于公式(5)的计算。其他代表值可以用于 公式(5)中的AFi和Bj项。来自公式(5)的ACE目标值代表CPS1 控制量。
因此，如果AF。0，那么
<formula>formula see original document page 22</formula>(7) 如果AFi〈0，那么
在另一不太积极的实施例中，在过去的时间周期(例如，先前的
30分钟时间周期)期间由
(A/;)m = max |} (AF,)，
表示的最大绝对值时钟分钟平均频率误差AFi被用来从公式(5)中计
算当前时钟分钟ACE目标。(AFi)m的符号(sign)和AFi的符号相同。
根据这个实施例，时钟分钟ACE目标被计算为 AC五'-)(2一P印，)sf — f10丑i)/(AF山 (9)
为了给运营商提供额外的系统操作灵活性，在另一个实施例中 (AFi)m的增益值(即，式(9)中的放大系数(AFi)m)被引入并被标 记为gAF。在默认的实施例中，增益值是在式(9)表达中所得到的一 个增益值。当到此为止(过去的11个月和至当前时间的当前月)的CPS1值被认为甚于符合要求的时，运营商可以将增益改变为较小的 值，因此增加时钟分钟ACE目标的量级(放松目标ACE控制，这从 电力系统成本和运行角度看是期望的)。当到此为止的CPS1值被认为 不足以符合要求时，运营商可以使用较大的增益值，使时钟分钟ACE 目标量级变小(要求更苛刻(和昂贵)的电力系统控制来实现较小的 ACE值)并且因此增加了所实现的CPS1校正的量。在任一情况中， 如NERC所批准(mandated)的那样，CPS1遵守值在遵守周期末尾 必须被满足。
如果运营商选择过小的增益值，则CPS1值可能在遵守周期的末尾 是非遵守的(non-compliant),这意味着准许改变到较大的增益值。 实施本发明的教导有助于该遵守努力(compliance effort)。
相应地，对于包括增益的实施例，时钟分钟ACE目标:故获得为 4C五^抑w ={[<", +"r—)(2—p—A2 -rt,f,]/ —,K一io^)/[g^ x(Af;XJ (10)
根据一个实施例，基于校正的CPS1和相应的一分钟ACE目标通 过首先确定如下所定义的上一分钟ACE目标ACEjU和下一分钟ACE 目标ACE^来确定。这个实施例使用增益系数和参数(AFOm:
AC《=-IU(", +"r-,)(2--",&/"r-,K-賜,)/[g^x(AF》m] | (12)
这些时钟分钟ACE目标每分钟都被计算，所述分钟是对于12个 月CPS1报告周期有意义的最短时间间隔尺寸。
CPS1遵守控制方案要求基于CPS的AGC必须发出合适的控制动 作，使得当前一分钟平均ACE(在当前分钟上的瞬时ACE值的平均值) 的绝对值低于所计算的CPS1—分钟平均ACE目标的绝对值，如式(10) 中所示，其受制于系统约束。
基于本发明的CPS1控制方案的校正控制量(或简单地为校正)如 下地被计算出并且被用来根据下面的方法确定在每个时钟分钟i的每 个AGC循环j期间可应用的系统总期望发电量。
I. 依据式(11)和(12)，计算当前一分钟时间间隔的CPS1上 目标ACE,和下目标ACEiL。
II. 计算瞬时区域控制误差ACEj与上和下一分钟平均ACE目标的偏差，其中下标j表示在时钟分钟i期间的AGC控制循环j。 ACE 与其上目标的偏差标记为Z>e"fl—JC￡},Fr。wt//^r并且作为 Z)e/^^y4C^,^。附^戸- — JC五,被计算；类似地，ACE与其
下目标的偏差标记为 /)^a一JO^，^。wi。，并且作为 i)e"fl—^4C^^,。气i。w, --^C五,被计算。
所计算的偏差的数量由在当前分钟i期间的控制循环数确定。对于 4秒控制循环，在分钟i期间确定出15个偏差值。
III. 从当前 一 分钟时间间隔i的开始到先前的AGC控制循环j -1, 分别地对De/似—^4C^,i;v。;nt加^值与De/似^4CiE)^。^^。w/"值求和(先前 的AGC控制循环被包括在和中)。用5"m附—dL4C￡^F,。wL^er和 S"附一"CM，^。w—z。，表示这些和，因为所述和是在时钟分钟i内的控 制循环j;故确定的。
IV. 记录从当前一 分钟时间间隔的开始直到先前AGC控制循环j-1 的AGC控制循环的数量，并且将这个数量表示为Sww_C>(:/ey/。例如， 假定处理发生在时钟分钟中间10:33:24时。在当前时钟分钟10:33:00 到10:33:59内仍然有35秒剩余。对于在这个时钟分钟中已过的24秒 时间，偏差被累积并且AGC控制循环的数量(如果控制循环是4秒， 那么24/4 = 6)被计数。类似地，对从当前一分钟时间间隔的开始直到 先前AGC控制循环j-l的所有瞬时ACE值求和，并且将这个数用 5"謂一爿C五/表示。
V. 计算一分钟时间周期直到先前AGC控制循环j-l的运行一分 钟ACE平均值^v^ ^4CE/'为
VI.如下确定校正量
a. 如果(K^vg/—^C五/'〈^C五/"，校正量为O，这意味着不需要CPS1 校正。
b. 如果y4C五,〈^4v^Ly4C五/〈0，校正量为O，这意味着不需要CPSl 校正。
c. 否则，会有CPS1校正，校正量Correctionj如下被计算出 如果^4v^L^C五/XC局17,那么
24Cotrecti加j --(Swn一dACEg卿Upp +ACEi) —(Sum—dACEJ，^^—Uppe,十ACE卩)
如果爿V^Lv4C五/、爿C五,，那么 Correction j -"CSum-dACEn^ + ACE』)二-(Sum-dACE(,^^ +ACEjL)
校正值表达式的第一项仅仅是积分作用，该积分作用被应用为负 反馈用以减少瞬时ACE与其一分钟平均ACE的累积偏差。这个校正 值(作为绝对值)被固定(clampe)为系统允许的单个AGC循环最大 校正值定量。也就是说，虽然上式计算期望的校正值，但是期望的校 正值受系统物理容量限制。例如，本发明可以对于AGC控制循环确定 100MW校正值，但该系统具有只允许50MW校正值的物理约束。因 此，实际实现的校正值从期望的IOOMW减少到50MW。
由于CPS2控制(下面进一步描述)具有比CPSl控制高的优先级， 如果CPS2校正值与CPSl校正值在相同的方向中，则较大的校正量#皮 用于AGC控制；如果CPS1校正值与CPS2校正值在相反的方向中， 则仅仅将CPS2校正值用于AGC控制，而CPS1校正值净皮忽略；如果 CPSl校正值是0， CPS2校正值是非0，则将CPS2校正值用于AGC 控制;如果CPS2校正值是0， CPSl校正值是非0，则将CPSl校正值用 于AGC控制；如果CPSl校正值和CPS2校正值都为0，则AGC控制 中不包含CPS校正值。
如果瞬时ACE值在整个时钟分钟期间不改变符号，那么本发明控 制方案确定具有与瞬时ACE值相同的符号的时钟分钟ACE目标，这 是期望的以使控制努力(control effort)最小化。也就是说，这种技术 放松了 AGC控制或最小化AGC控制的频率以及控制量级。
如果瞬时ACE值在时钟分钟期间改变符号，对具有与运行时钟分 钟ACE平均值相同的符号的时钟分钟ACE目标的校正值是最小校正 值(least correction )，其中系统需要所述最小校正值用以将运行时钟 分钟ACE平均值移动到由下和上时钟分钟ACE目标所确定的范围内。 与任意一个时钟分钟ACE目标的偏差的累积部分地抵消了与其他时钟 分钟ACE目标的偏差的累积。
对于时钟分钟的第一 AGC循环，如果ACE在由时钟分钟ACE目 标所确定的期望范围之外，那么校正值将会是负的ACE。
可以表明通过遵循上述控制方案，如果该系统响应用以实施所确定的校正，则与所述ACE目标的ACE偏差的和将被限制在由上ACE 目标和下ACE目标所确定的期望范围内。
才艮据另一实施例，死区(dead band )被添加到两个时钟分钟ACE 目标的每一个用以避免运行时钟分钟ACE平均值围绕时钟分钟ACE 目标摆动。这样的情形可由影响ACE的任意随机因素触发。死区也减 小时钟分钟ACE平均值在任意时钟分钟的末尾附近会超出所期望的范 围的似然性(likelihood)。
例如，指定上时钟分钟ACE目标的死区为该ACE目标的10%。
-如果AC￡f" > A收AC￡/》0,9 * AC五,"和0 ^ Avgl 一 A W < 0.9 * /ICEf则
不引起CPS1校正。
_如果;> hgl一ACS/ 2 0'9MC《和AvgUW1 2 ，则引起
CPS1校正。
-如果Avgl JC巧"c《，则引起cpsi校正。
-如果O"v艮ACS/ <0，ACEf ，则不引起cpsi校正。
在另一实施例中，本发明可预见地控制CPS2性能准则(在当前月
上的统计值)以避免非遵守。利用直到先前的时钟十分钟间隔的历史
性能数据，本发明确定历史遵守性能。如果CPS2值适当地在所期望的 遵守值(compliant value)之上，则AGC控制对于当前月的剩余部分 可以被放松；如果CPS2值适当地在所期望的遵守值之下，则AGC控 制对于当前月的剩余部分应当被收紧，以满足在该月末尾所要求的遵 守性能。
根据本发明，在每个时钟十分钟周期的开始，基于先前的性能计 算出遵守目标(compliance target)。从遵守目标中计算出对于当前十 分钟周期的十分钟ACE目标。保守地， 一个实施例定义了乘数(其值 可以;故用户或运营商改变)用于定标(scale)所计算的十分钟ACE目 标。
利用所确定的十分钟ACE目标，在时钟十分钟周期的每个AGC 循环处，运行平均ACE (running average ACE)被计算，并且针对相 关联的十分钟ACE目标被监视。特别地，瞬时ACE与十分钟ACE目 标的偏差在当前十分钟周期的每个先前AGC循环被积累并且所积累 的值被加到当前AGC循环的瞬时ACE用以形成CPS2校正量。如果运行十分钟平均ACE的绝对值小于相应的十分钟ACE目标，则不需 要CPS2校正。
对于CPS2， NERC对于一个月周期上的十分钟ACE平均值要求 90%遵守。CPS2标准可以被定义为
其中
—Acs,是瞬时联络线偏置ACE值，
一 Z^-V《，o.V(-吗X-即，
- ^是由以Hz为单位的目标频率导出的常数，
- v是等于1.65的常数，其被用于转换频率目标来产生90 %概率
值，
-Bi是以MW/0.1Hz为单位的控制区域频偏， -Bs是以MW/0.1Hz为单位的互连频偏。
一个月(例如在30天的月的情况下)具有30天x24小时x6个 十分钟间隔，也就是说，T = 4320个十分钟时间间隔。用t表示当前 时间间隔。nt表示有效ACEm-min值(在IO分钟上取平均的瞬时ACE 值)的数量，Vt表示到目前间隔t的CPS2非遵守间隔的数量。nT.t表 示到T时间间隔末尾的剩余时间间隔的数量。在遵守周期的剩余部分 期间会有VT_t个CPS2违反(violation )。
为了在T时间间隔的末尾以90%遵守来遵照CPS2标准，下面的 关系应当被满足。可变的遵守目标Pcps2被用在该式中；在一个实施例 中，遵守目标默认值为90%,其中分子指示在当前月期间非遵守十分 钟间隔(过去的非遵守间隔加将来的非遵守间隔)的数量，分母指示 在当前月期间遵守十分钟间隔的数量。
或
(13)
27其中PT —t代表对于剩余的T-t时间范围(剩余的时钟十分钟时间 周期)的违反概率目标阈值，(1-PT-t)代表对于剩余的T-t时钟十 分钟时间周期的所预期的最小遵守目标。注意根据到目前时间间隔t 的性能，PT-t可以低于或高于(1-PCPS2)(具有O.l的默认值)。
在一个实施例中，变量Pcps2被引入式(13)中，以使得运营商能
够指定遵守目标(例如92%，其不同于所批准的90%目标)来允许安 全裕度，以确保遵守目标不被违反。 CPS2准则可以以概率项来表达
其中，C^1是代表在一个月上的十分钟ACE平均值的随机变量。 让一"(-賜')(一即,那么LmM.65Bw
在NERC的CPS准则推导中假设，"CE」具有预期值为零并且标 准偏差为"^1的正态分布(其中"fe广巧^h)。
为了简化，标准化k"J,使得 細10 = [AC五,o] ，
于是ace^具有预期值为零并且标准偏差为一的标准正态分布。其
1 ;c2
概率密度函数为K2 。
现在可以将CPS2准则按照^"'。如下改写
对于任意非负的y，存在唯一的非负的x,使得 1 x f2
P{h0 JWf"^f" (14)
于是如果、"l^:h，我们有^^。M^y。 如式(13)中所计算的那样，让y是预期CPS2遵守的目标，也就 是说，
， (1一P取2)'", 一V, ,仏、
y = l— Pr-, = P，z---, (15)
^T-'
标准化的ace10目标x能够立刻从式(14)和(15)中被计算出。 例如，当y = 0.9，x=1.65时。利用A。/"t^h,我们有"k^^"。
因为"t^i能够利用平均方法(E^f的期望的近似)被计算，能
够容易地计算对于下一个十分钟间隔的CPS2 ACE十分钟目标。 也就是说，由
(2 [AC￡ ，o l2 + [ACE 10l"/(f - 1) "|0 / x 计算
i=如-1)x " ")- U [^7l2 (is)
V 〖。l
这个值能够被用作影响控制量的CPS2目标。
在允许运营商调节所计算的十分钟ACE目标的实施例中，引入增 益并且表示为gaeelG。这个增益具有1.0的默认值并且能够被运营商手 动地改变。
如果对当前十分钟间隔的当前月总CPS2性能比期望的好，则运营
商可以通过降低增益gaeeH)来增大十分钟ACE目标，这意味着在不利
用该增益的情况下在十分钟ACE目标之上的运行十分钟ACE的绝对 值可在利用该增益的所调节的十分钟ACE目标之下。这减少了控制动 作的数量以实现更好的系统经济性而适当地牺牲总CPS2性能，然而确 保了在报告周期末尾时所得到的总CPS2性能仍然稍微高于所希望的 (遵守)值。
如果对当前十分钟间隔的当前月的总C P S 2性能比期望的差，则运
营商可以通过增大增益gaeeK)来减少十分钟ACE目标，这意味着在不
利用增益的情况下在十分钟ACE目标之下的运行十分钟ACE的绝对 值在利用该增益后可在所调节的十分钟ACE目标之上，因此增加了控 制动作的数量以改善在当前前月的剩余十分钟时间周期上的总CPS2 性能。
注意上面所定义的运营商确定的可变遵守目标Pcps2也允许运营 商影响在当前月的末尾时的CPS2值。
本发明的CPS2控制方案要求基于AGC的CPS必须采取适当的控 制动作，使得当前十分钟ACE平均值的绝对值在所计算的CPS2目标 之下，如式(15)中所示。
为了确定基于CPS2的校正，时钟十分钟ACE上目标^C^^,和下目标爿C^7c被如下定义:
ACE1DJ7 — g卿,。I + -1) x ￡,。 / x) - g C^;l2 (16) ACfi10， = — | g』|+-1)《；">-||;^^ (17) 基于这个CPS2控制方案的校正控制量(或校正)如下地被计算，
并且被用于确定系统总期望发电量，这可适用于每个时钟十分钟间隔t
的每个AGC循环j:
1. 如上面在式(16)和(17)中所示，计算当前十分钟时间间隔的 CPS2时钟十分钟ACE上目标JC五70,和下目标^C五/C,。
2. 计算瞬时ACE、 ACEj在时钟十分钟周期期间分别与其十分钟 ACE上和下目标两者的偏差。ACE与其上目标的偏差被表示为 Z>e/^Lv4C￡},/>。w—f加M并且被计算为
i)e/^4C五,羅Lr,:爿CjE) -爿C五M〃；
并且类似地，ACE与其下目标的偏差用Z)e"fl—』C￡}，Fr。w—i。證来表 示并且被计算为
3. 从当前十分钟时间间隔的开始直到即刻先前AGC控制循环(包 括即刻先前AGC控制循环)分别计算De/^L^4C^，F,。，和 Z)e〃fl—^4C￡},F/WM_i。wer 的和， 并且用 S"附—dL4C五人'F,。w—和 5"Mm_"C^', 。wi。wr来表示这些和，用于包括在时钟分钟t内直到循 环j的有关样本。
4. 记录从当前十分钟时间间隔的开始直到紧接的先前AGC控制循 环的AGC控制循环的数量，并且将该数量表示为5^附_0^/^/。类似 地，求从当前十分钟时间间隔的开始到即刻先前AGC控制循环的瞬时 ACE的和并且用Sfm^JC五/来表示这个数。
5. 计算在直到即刻先前AGC控制循环的时间间隔的运行十分钟 ACE平均值爿i^^—y4C五/为
AvglO_AC￡/ ——一 ，f,
6. 如下地确定校正量
30a. 如果(K Jvg/CLJC五/〈^C^7C校正量为0,这意味着不需要 CPS2校正。
b. 如果^C五/W < Jvg70_JC￡7<0，校正量为0，这意味着不需要 CPS2校正。
c. 否则，会有CPS2校正，校正量Correctionj如下地被计算 如果爿vg^—^C五/ >v4C￡70,，那么
Correcrto =一(S"附一必CE^J^u， + AC丑p = -"urn—必CE,:—+ AC￡10'")
如果^v^6L爿CE/《JC^70,"，那么 Corr"rio =一(S"加-必C《二a附+ AC￡y) = 一(S鄉一必C五二，—j^析+ AC￡10f >
这个校正值在不考虑符号的情况下定量地被固定为系统允许的单 个AGC循环最大校正值。在Correctionj的表达式中的第一项仅仅是积 分作用，该积分作用被采用在负反馈中以减少瞬时ACE与其十分钟平 均ACE的积分偏差。
由于CPS2控制具有比CPS1控制高的优先级，如果CPS2校正值 与CPS1校正值在相同的方向中，较大的校正量被用于AGC控制；如 果CPS1校正值与CPS2校正值在相反的方向中，仅仅会将CPS2校正 值用于AGC控制中，CPS1校正值被忽略；如果CPS1校正值是0， CPS2是非0，会将CPS2校正值用于AGC控制；如果CPS2校正值是0， CPS1是非0，会将CPS1校正值AGC用于控制；如果CPS1校正值和 CPS2校正值都为0, CPS校正值将不会^皮包含在AGC控制中。
如果ACE在整个时钟分钟期间不改变符号，那么上面的控制方案 识别具有与在整个时钟十分钟期间的ACE相同的符号的时钟十分钟 ACE目标，这是所期望的状态。如果ACE值在时钟十分钟间隔期间改 变符号，对具有与运行时钟十分钟ACE平均值相同的符号的时钟十分 钟ACE目标的校正值是最小校正值，其中系统需要该最小校正值来将 运行时钟十分钟ACE平均值移动到由下和上时钟十分钟ACE目标所 确定的范围内。与一个时钟十分钟ACE目标的偏差的累积部分地抵消 与另一时钟十分钟ACE目标的偏差的累积。
通过遵循上述控制方案，如果该系统响应用以如所期望地进行校 正，则与所述ACE目标的ACE偏差的和被限制在由上CPS2 ACE目标和下CPS2ACE目标所确定的期望范围中。
对于时钟十分钟间隔的第一 AGC循环，如果ACE在由时钟分钟 ACE目标所确定的期望范围之外，那么该校正值是负的ACE。
在另一实施例中，死区^皮添加到(上和下)两个时钟十分钟ACE 目标的每一个以避免运行时钟分钟ACE平均值围绕时钟十分钟ACE 目标摆动(这可由影响ACE的任意随机因素触发)并减小时钟十分钟 ACE平均值在任意的时钟十分钟的末尾附近超出期望范围的似然性。 例如，让上时钟十分钟ACE目标的死区被指定为ACE目标的10%。
- 如 果 4C譜j7 :> AvglO-/4W、0.9*AC￡10," 和
0^VgU)_^^' <0.9^^《,则不引起cps2校正。 则引起CPS2校正。
-如果^io一4C《"CM《，则引起CPS2校正。
-如果" 10一ACE/ <OWAC《，则不引起CPS2校正。
图1是结合本发明教导的示例性能量管理系统10的框图。能量
管理系统10提供NERC遵守操作。自动发电控制(AGC)数据库14
存储在运营商管理下与电力系统有关的所有监视和控制数据以及应用
程序，例如如上所述计算瞬时ACE值所需要的频率和功率值。这些工
作值(operating value)由监视和控制装置16 (例如传感器和执行器)
提供和/或经过监视和控制网络(例如SCADA网络)来提供。
CPS1模块20和CPS2模块24从AGC数据库16中接收数据用于
如上所述执行计算用以控制系统并且使系统遵守NERC CPS1和CPS2
值。此外，CPS1模块20和CPS2模块24还存储计算结果和历史数据
以便用在上面所描述的CPS1和CPS2计算中。应当理解，对模块的参
考包括但不局限于由处理器可执行的指令集并且可以采用软件、固件
或硬件或其任何组合的形式。此外，处理器应当被理解为表示执行所 述指令集中的命令的一个或多个计算装置或硬件装置。
决策控制模块30从分离的CPS模块20和24接收实时输入并且基 于信号优先级和本领域技术人员已知的其他控制因素做出AGC决策。例如从CPS1模块20和CPS2模块24产生的控制信号可被分配有关它 们对AGC信号的影响的优先级。通常，CPS2模块结果比CPS1模块 结果被给予较高的优先级。
在决策控制模块30确定了校正动作之后，模块30对发电分配模 块34发出命令，以对可用的发电机执行确保遵守CPS1和CPS2标准 的必要的AGC管制。MW发电量对可用的发电机的分配是基于所指派 的参与因素和发电机物理的、运行的和经济的特点。此外，所述分配
被执行用以维持总单元发电需求稳定并且防止过多的单元操纵。
图2和3的流程框图iJL明了用于响应于CPS1和CPS2的预期值来 控制电力系统的上述步骤。
在图2的步骤100，确定CPS1遵守目标。在步骤104,确定时钟 周期从该周期的开始到该周期的末尾的数量。在相应的步骤108和112 确定X1和X2的平均值。时钟分钟ACE目标在步骤116被确定。上和 下ACE目标在步骤130被确定。对上和下目标的偏差在步骤134被计 算并且所述偏差在步骤138被求和。利用在步骤142所确定的值，在 步骤146确定一分钟ACE运行平均值。ACE校正量在步骤150被确定 并且步骤154^t应用于电力系统。
在图3的步骤200确定CPS2遵守目标。在步骤204确定ACE目 标，在步骤208确定上和下ACE目标。对上和下目标的偏差在步骤212 被计算并且所述偏差在步骤216被求和。利用在步骤220所确定的值， 在步骤224确定十分钟ACE运行平均值。ACE校正量在步骤228被确 定并且在步骤232净皮应用于电力系统。
本领域技术人员认识到诸如数据处理系统的包括CPU、存储器、 I/O、程序存储装置、连接总线和其他适当的组件装置可以被编程或者 另外地被设计来促进本发明的方法实施例的实行，该方法实施例包括 图2和3的流程图。这样的系统包括用于执行这些实施例的方法的适 当的程序或应用程序。系统内的软件应用程序可以被用于执行在此描 述的各种计算和逻辑运算。某些应用程序可有利地被用于执行某些操 作，其他的应用程序可有利地被用于执行其他操作。
目前在电力系统中可运行的数据处理系统、工具、模块和应用程 序能够被用来执行与本发明相关的计算和的操作。在这样的系统、工 具、模块和应用程序(例如数据库应用程序和计算工具)之中计算和操作的分离取决于这种计算资源的可用性。
在另一实施例中，供数据处理系统使用的诸如预录盘或其他计算 机程序产品的制造物品包括存储介质和在其上所记录的程序，所述程 序用于引导数据处理系统来促进实行本发明方法。这样的设备和制造 物品也落在本发明的精神和范围中。
本发明在由计算机所执行的计算机可执行指令(例如程序模块) 的通常上下文中被描述。通常，程序模块包括例程、程序、对象、组 件、数据结构等等，其执行特定任务或实现特定的抽象数据类型。例 如构成本发明基础的软件程序可以以不同的语言被编码，以供不同的 处理平台使用。应理解的是，构成本发明基础的原理能够利用不同类 型的计算机软件技术来实现。
此外，本领域技术人员应理解，本发明实施例可以用不同的计算 机系统配置来实现，包括手持式装置、多处理器系统、基于微处理器 或可编程的消费电子产品、微型计算机、大型计算机等等。这些实施 例可以在分布式计算机环境中被实现，其中任务通过经通信网络连接 的远程处理装置来执行。在分布式计算环境中，程序模块可位于本地 和远程计算机存储介质两者中，所述存储介质包括存储器存储装置。
虽然本发明的各种实施例在此已经被示出和描述，然而显而易见 的是，这些实施例仅仅是以例子的方式被提供的。可以做出许多变型、 改变和代替方案，而不脱离本发明。相应地，意图在于仅仅通过后附 的权利要求的精神和范围来限定本发明。
3权利要求
1. 一种用于根据控制性能标准来控制电力系统控制区域的方法，其中控制区域的运行确定区域控制参数值和控制性能标准值，该方法包括(a)确定控制性能标准遵守目标；(b)从遵守周期的开始到时间t确定控制性能标准值的统计度量，其中该统计度量在所述时间t被确定；(c)响应于统计度量，确定区域控制参数目标；(d)确定在先前时间间隔上区域控制参数值和区域控制参数目标之间的关系；(e)响应于在步骤(d)所确定的关系，确定区域控制参数校正值；(f)响应于区域控制参数校正值，控制电力系统控制区域；(g)周期性重复步骤(b)-(f)直到遵守周期末尾为止。
2. 根据权利要求1的方法，其中统计度量包括控制性能标准值的 平均值，并且步骤(b)进一步包括；(bl) 确定区域控制参数值在一分钟时间间隔上的平均值； (b2 ) 确定频偏值在一分钟时间间隔上的平均值； (b3 ) 确定频率偏差值在一分钟时间间隔上的平均值； (b4) 响应于在步骤(bl)-(b3)所确定的平均值，确定平均控制 性能标准。
3. 根据权利要求1的方法，其中步骤(d)进一步包括确定区域控 制参数值在先前时间间隔上的平均值和确定区域控制参数值在先前时 间间隔期间的平均值与区域控制参数目标之间的差，所述差代表所述 关系。
4. 根据权利要求3的方法，其中先前时间间隔包括从即刻先前分 钟的开始到确定平均值时的时间的多个自动发电控制循环。
5. 根据权利要求1的方法，其中步骤(d)进一步包括确定在先前 时间间隔期间的瞬时区域控制参数值，以及累积在每个瞬时区域控制 参数值与区域控制参数目标之间的差，所述差代表所述关系。
6. 根据权利要求5的方法，先前时间间隔包括从即刻先前分钟的 开始到确定平均值时的时间的多个自动发电控制循环。
7. 根据权利要求1的方法，其中控制性能标准值响应于在所定义 的时间间隔上区域控制误差值的平均值和在所定义的时间间隔上频率 差值的平均值。
8. 根据权利要求1的方法，其中统计度量包括平均值，控制性能 标准包括CPS1控制性能标准，遵守目标包括100%，遵守周期包括一年。
9. 根据权利要求1的方法，其中统计度量响应于用于控制性能标 准的所假定的概率密度函数，控制性能标准包括CPS2控制性能标准， 遵守目标包括90%,遵守周期包括一个日历月。
10. 根据权利要求1的方法，其中区域控制参数值包括ACE值，区 域控制参数目标包括ACE目标。
11. 根据权利要求1的方法，其中步骤(f)进一步包括在由电力电力系统控制区域。
12. 根据权利要求1的方法，其中步骤(b)的遵守周期的开始进一 步包括在当前月之前的11个月的月开始，步骤(g)的遵守周期的末 尾进一步包括当前月的末尾，其中遵守周期包括12个月。
13. 根据权利要求1的方法，其中步骤(b)和(c)每一个时钟分钟被 执行一次，步骤(d)到(f)针对每个自动发电控制循环被执行。
14. 根据权利要求13的方法，其中步骤(d)和(e)在每个自动发电 控制循环的末尾被执行，步骤(f)进一步包括在下一 自动发电控制循环 期间响应于区域控制参数校正值来控制电力系统控制区域。
15. 根据权利要求14的方法，其中自动发电控制循环包括4秒。
16. 根据权利要求1的方法，其中步骤(c)进一步包括响应于统 计度量确定区域控制参数目标，以及将该区域控制参数目标乘以增益
17.根据权利要求1的方法，其中统计度量包括平均值，控制性能 标准值包括CPS1并且从下式来确定<formula>formula see original document page 3</formula>
18.根据权利要求1的方法，其中步骤(c)包括从遵守周期的开 始到确定笫一实际平均值时的时间t响应于控制性能标准值来确定第 一实际平均性能标准，并且从时间t到遵守周期末尾确定第二期望平均性能标准，其中笫二期望平均值响应于第一实际平均值，并且其中 区域控制参数目标响应于第二期望平均值。
19.根据权利要求18的方法，其中第一平均值从下式确定并且所述第二平均值从下式确定
20. 根据权利要求19的方法，其中AFi项包括先前时间间隔的平 均频率误差或者包括最大绝对值时钟分钟平均频率误差，包含最大绝 对值时钟分钟平均频率误差的符号。
21. 根据权利要求1的方法，其f区域控制参数目标从下式确定并且其中增益参数gAf包括缺省值1或另一正实数的值。
22. 根据权利要求1的方法，其中步骤(b)进一步包括；(b 1) 确定区域控制参数值在十分钟时间间隔上的平均值； (b2) 确定在步骤(bl)所确定的区域控制参数的多个平均值的 统计表示；(b3 ) 响应于步骤(bl)和(b2)确定控制性能标准值的统计度量。
23. 根据权利要求1的方法，其中步骤(b)的遵守周期的开始进一 步包括当前日历月的开始，步骤(g)的遵守周期的末尾进一步包括当前 月的末尾。
24. 根据权利要求23的方法，其中步骤(b)和(c)每十时钟分钟被 执行一次，步骤(d)至(f)对于每个自动发电控制循环被执行。
25. 根据权利要求l的方法，其中控制性能标准包括CPS2，统计 度量从下式确定
26. 根据权利要求l的方法，其中区域控制参数目标从下式确定
27. —种用于根据控制性能标准在控制间隔i的控制循环j期间对电力系统控制区域进行控制的方法，其中控制区域操作确定区域控制参数值和控制性能标准值，该方法包括(a) 确定控制性能标准遵守目标；(b) 从遵守周期的开始到确定所述平均值时的时间t响应于控制 性能标准值来确定控制性能标准的统计度量；(c) 响应于所述统计度量，确定区域控制参数上目标和下目标；(d) 从控制间隔i的开始到控制循环j-l确定每个区域控制参数 值与上目标的第一偏差和每个区域控制参数值与下目标的第二偏差；(e) 对第一偏差求和来产生第一和，以及对第二偏差求和来产生 第二和；(f) 从控制间隔i的开始到控制循环j-l响应于区域控制参数值 来确定平均区域控制参数；(g) 确定平均区域控制参数和上目标之间的关系；(h) 确定平均区域控制参数和下目标之间的关系；以及(i) 确定要应用到控制循环j的区域控制参数的校正量，其中所 述校正量响应于在步骤(g)和(h)所确定的关系以及第一及第二和，或 者确定出不需要校正量。
28. 根据权利要求27的方法，其中步骤(g)的关系包括大于0并小 于上目标的平均区域控制参数，以及其中响应于步骤(g)的关系，步骤 (i)进一步包括确定出不需要校正量。
29. 根据权利要求27的方法，其中步骤(h)的关系包括小于0并大 于下目标的平均区域控制参数，以及其中响应于步骤(ha)的关系，步 骤(i)进一步包括确定出不需要校正量。
30. 根据权利要求27的方法，步骤(i)进一步包括为根据步骤(g) 大于上目标的平均区域控制参数，确定包含所述第一和以及控制控制 循环j的区域控制参数的量的负数的校正量。
31. 根据权利要求27的方法，步骤(i)进一步包括为根据步骤(g) 大于上目标的平均区域控制参数，确定包含所述第一和、控制循环j 的区域控制参数与上目标的偏差以及该上目标的量的负数的校正量。
32. 根据权利要求27的方法，步骤(i)进一步包括为小于下目标 的平均区域控制参数，确定包含所述第二和以及控制循环j的区域控 制参数的量的负数的校正量。
33. 根据权利要求27的方法，步骤(i)进一步包括为根据步骤(h) 小于下目标的平均区域控制参数，确定包含所述第二和、控制循环j 的区域控制参数与下目标的偏差以及该下目标的量的负数的校正量。
34. 根据权利要求27的方法，其中步骤(g)进一步包括确定在步骤 (f)所确定的平均值和上目标的几分之一之间的关系。
35. 根据权利要求27的方法，其中步骤(h)进一步包括确定在步骤(f)所确定的平均值和下目标的几分之一之间的关系。
36. 根据权利要求27的方法，其中控制性能标准包括CPS1，统计 度量包括平均值，遵守目标包括100%，遵守周期包括一年，上目标根 据下式确定和下目标根据下式确定
37. 根据权利要求27的方法，其中控制性能标准包括CPSl,统计 度量包括平均值，遵守目标包括100%，遵守周期包括一年，上目标根 据下式确定<formula>formula see original document page 6</formula>和下目标根据下式确定<formula>formula see original document page 6</formula>
38. 根据权利要求27的方法，其中步骤(c)进一步包括利用增益系数来确定上和下目标。
39. 根据权利要求27的方法，其中控制性能标准包括CPS2，统计度量响应于控制性能标准的所假定的概率密度函数，控制性能标准包 括CPS2控制性能标准，遵守目标包括90%和遵守周期包括一个日历月， 上目标根据下式确定<formula>formula see original document page 6</formula>和下目标根据下式确定<formula>formula see original document page 6</formula>
40.根据权利要求27的方法，其中控制性能标准包括CPS2，统计 度量响应于控制性能标准的所假定的概率密度函数，遵守目标包括90% 和遵守周期包括一个日历月，上目标根据下式确定
41. 根据权利要求27的方法，其中步骤(c)进一步包括利用增益系 数来确定上和下目标。
42. —种用于根据第一和第二控制性能标准来控制电力系统控制 区域的方法，其中控制区域的运行确定区域控制参数值，该方法包括(a) 确定第一性能标准的第一遵守目标和第二性能标准的第二遵 守目标；(b) 从第一遵守周期的开始到确定第一平均值时的时间t响应于 控制区域参数值来确定第一性能标准统计度量；(c) 从第二遵守周期的开始到确定第二平均值时的时间t响应于 控制区域参数值来确定第二性能标准统计度量；(d) 响应于第一性能标准统计度量确定第一区域控制参数目标；(e) 响应于第二性能标准统计度量确定第二区域控制参数目标；(f) 响应于第一区域控制参数目标和区域控制参数值确定第一区 域控制参数校正值；(g) 响应于第二区域控制参数目标和区域控制参数值确定第二区 域控制参数校正值；以及(h) 根据第一和笫二区域控制参数校正值中的一个或两个来控制 电力系统。
43. 根据权利要求42的方法，其中第二区域控制参数具有比第一 区域控制参数高的优先级，其中如果第一和第二校正值在相同方向上， 根据步骤(i )使用具有较大值的校正值；其中如果第一和第二校正值 在相反方向上，根据步骤(i )使用第二校正值；如果第一和第二校正 值中的一个基本上为零，根据步骤(i)使用非零校正值。
44. 根据权利要求42的方法，其中第一区域控制参数包括CPS1，aceio" = |((t-i)xL10/x)-g[:S^1和下目标根据下式确定第二区域控制参数包括CPS2。
45. 根据权利要求42的方法，其中第一遵守目标包括100%,第 一遵守周期包括日历年，第二遵守目标包括90%，第二遵守周期包括曰 历月。
46. —种用于根据第一和第二控制性能标准来控制电力系统控制 区域的装置，该装置包括数据库，其用来存储从电力系统控制区域的运行参数中所确定的 区域控制参数值；第一模块，其用于从第一遵守周期的开始到确定第一度量时的时 间响应于运行参数来确定第一控制性能标准的第一度量；第二模块，其用于从第二遵守周期的开始到确定第二度量时的时 间响应于运行参数来确定第二控制性能标准的第二度量；第三模块，其用于响应于第一度量和第一控制性能标准的遵守目 标来确定第一区域控制参数目标，并且用于响应于第二度量和第二控 制性能标准的遵守目标来确定第二区域控制参数目标；第四模块，其用于响应于第一区域控制参数目标和区域控制参数值来确定第一区域控制参数校正值，并且用于响应于第二区域控制参 数目标和区域控制参数值来确定第二区域控制参数校正值；第五模块，其用于根据第一和第二区域控制参数校正值中的一个 或者两个来控制电力系统控制区域。
47. 根据权利要求46的装置，其中运行参数包括实际的和预定的 输入和输出功率通量以及实际的和预定的互连频率。
48. 根据权利要求46的装置，其中第二区域控制参数具有比第一 区域控制参数高的优先级，其中如果第一和第二区域控制参数校正值 在相同方向上，笫五模块使用具有较大绝对值的校正值，其中如果第 一和第二区域控制参数校正值在相反方向上，第五模块使用第二校正 值，如果第一和第二区域控制参数校正值中的一个基本上为零，那么 第五模块使用非零校正值。
49. 根据权利要求46的装置，其中第一区域控制参数包括CPS1， 第二区域控制参数包括CPS2。
50. 根据权利要求46的装置，其中第一控制性能标准的遵守目标 包括100%,第一遵守周期包括日历年，第二控制性能标准的遵守目标包括90%，第二遵守周期包括日历月。
51. 根据权利要求46的装置，其中第一和第二度量从相应第一和 第二遵守周期的开始到时间t被确定，其中第四模块响应于第一区域 控制参数目标和直到时间t的区域控制参数值来确定第一区域控制参 数校正值，并且响应于第二区域控制参数目标和直到时间t的区域控 制参数值来确定第二区域控制参数校正值。
52. —种用于根据控制性能标准在控制间隔i的控制循环j期间对 电力系统控制区域进行控制的计算机程序产品，其中控制区域的运行 确定区域控制参数值和控制性能标准值，该计算机程序产品包括计算机可用的介质，其具有用于对电力系统控制区域进行控制的 收录在介质中的计算机可读程序代码模块；计算机可读的第一程序代码模块，其用于确定控制性能标准遵守 目标；计算机可读的第二程序代码模块，其用于从遵守周期的开始到确 定统计度量时的时间t响应于控制性能标准值来确定控制性能标准的 统计度量，计算机可读的第三程序代码模块，其用于响应于统计度量确定区 域控制参数上目标和下目标；计算机可读的第四程序代码模块，其用于从控制间隔i的开始到 控制循环j-l确定每个控制区域参数值与上目标的第一偏差和每个区 域控制参数值与下目标的第二偏差；计算机可读的第五程序代码模块，其用于对第一偏差求和来产生 第一和，并且对第二偏差求和来产生第二和；计算机可读的第六程序代码模块，其用于从控制间隔i的开始到 控制循环j-l响应于区域控制参数值来确定平均区域控制参数；计算机可读的第七程序代码模块，其用于确定平均区域控制参数 和上目标之间的关系；计算机可读的第八程序代码模块，其用于确定平均区域控制参数 和下目标之间的关系；计算机可读的第九程序代码模块，其用于确定要应用到控制循环j 的区域控制参数的校正量，其中所述校正量响应于由第七和笫八程序 代码模块所确定的关系以及所述第 一及第二和，或确定出不需要校正量。
53. —种用于根据第一和笫二控制性能标准对电力系统控制区域 进行控制的计算机程序产品，其中控制区域的运行确定区域控制参数 值，该计算机程序产品包括计算机可用的介质，其具有用于对电力系统控制区域进行控制的 收录在介质中的计算机可读程序代码模块；计算机可读的第一程序代码模块，其用于确定第一性能标准的第 一遵守目标和第二性能标准的第二遵守目标；计算机可读的第二程序代码模块，其用于从第一遵守周期的开始 到确定第一平均值时的时间响应于控制区域参数值来确定第一性能标 准统计度量；计算机可读的第三程序代码模块，其用于从第二遵守周期的开始 到确定第二平均值时的时间响应于控制区域参数值来确定第二性能标 准统计度量；计算机可读的第四程序代码模块，其用于响应于第 一性能标准统 计度量确定第一区域控制参数目标；计算机可读的笫五程序代码模块，其用于响应于第二性能标准统 计度量确定第二区域控制参数目标；计算机可读的第六程序代码模块，其用于响应于第一区域控制参 数目标和区域控制参数值确定第 一 区域控制参数校正值；计算机可读的第七程序代码模块，其用于响应于第二区域控制参 数目标和区域控制参数值来确定第二区域控制参数校正值；计算机可读的第八程序代码模块，其用于根据第一和第二区域控 制参数校正值中的 一个或两个来对电力系统进行控制。
全文摘要
本发明涉及根据第一和第二控制性能标准来控制电力系统控制区域的方法，其中控制区域操作确定区域控制参数值。该方法包括(a)确定第一性能标准的第一遵守目标和第二性能标准的第二遵守目标(100/200)；(b)从第一遵守周期的开始到确定第一平均值时的时间t响应于控制区域参数值来确定第一性能标准统计度量(108)；(c)从第二遵守周期的开始到确定第二平均值时的时间t响应于控制区域参数值来确定第二性能标准统计度量；(d)响应于第一性能标准统计度量确定第一区域控制参数目标(116)；(e)响应于第二性能标准统计度量确定第二区域控制参数目标(204)；(f)响应于第一区域控制参数目标和区域控制参数值确定第一区域控制参数校正值(150)；(g)响应于第二区域控制参数目标和区域控制参数值确定第二区域控制参数校正值(228)；以及(h)根据第一和第二区域控制参数校正值中的一个或两个来控制电力系统(154/232)。
文档编号H01J3/00GK101438367SQ200780016644
公开日2009年5月20日 申请日期2007年3月7日 优先权日2006年3月7日
发明者D·陈 申请人:西门子电力输送及配电有限公司