一种模拟单台发电机AGC控制功能的方法、模型及系统与流程

一种模拟单台发电机agc控制功能的方法、模型及系统
技术领域
1.本发明涉及电力仿真技术领域，尤其涉及一种模拟单台发电机agc控制功能的方法、模型及系统。


背景技术：

2.在电力系统中，agc(自动发电控制)是调节不同发电厂的多个发电机有功输出以响应负荷的变化的系统。agc的基本目标包括：使全系统的发电出力和负荷功率相匹配；将电力系统的频率偏差调节到零，保持系统频率为额定值；控制区域间联络线的交换功率与计划值相等，实现各区域内有功功率的平衡。
3.现有对电力系统agc参与电网调节的仿真研究，多采用闭环实时仿真接入电站内包含agc功能的监控系统的方法。该方法对于研究单个电站的agc功能是可行的，但是对于要研究电站群，含大量机组的区域电网接入含agc功能的电站监控系统，难度大且花费的成本高。因此需要考虑将场站侧的agc控制功能模块通过建模，形成仿真模型并接入发电站模型中进行仿真。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种模拟单台发电机agc控制功能的方法、模型及系统，解决了现有对电力系统agc参与电网调节的仿真方法难度大且花费的成本高的技术问题。
5.本发明第一方面提供了一种模拟单台发电机agc控制功能的方法，包括：
6.接收输入的全厂有功指令，根据所述全厂有功指令和当前投入agc闭环的机组数计算单机有功指令值，将所述单机有功指令值与采集的发电机实际有功功率进行比较，得到功率差值，根据所述功率差值得到对应的调整脉宽；
7.将所述功率差值与增有功阈值及减有功阈值进行比较，根据比较结果生成对应所述调整脉宽的增/减有功脉冲；
8.将所述增/减有功脉冲发送至预先仿真的执行机构开度控制模型，以使所述执行机构开度控制模型向对应的调速器模型发送相应的开度指令，进而促使所述调速器模型根据所述开度指令调整对应发电机模型的功率。
9.根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述根据比较结果生成对应所述调整脉宽的增/减有功脉冲，包括：
10.在所述功率差值小于所述增有功阈值时生成增有功指令，根据所述增有功指令生成对应所述调整脉宽的增有功脉冲；在所述功率差值大于所述减有功阈值时生成减有功指令，根据所述减有功指令生成对应所述调整脉宽的减有功脉冲。
11.根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述根据所述增有功指令生成对应所述调整脉宽的增有功脉冲，包括：若所述增有功指令生成在预置功率调整周期的正半周，则直接触发所述增有功指令有效；若所述增有功指令生成在预置功率调整周期的负半周，则等待半个计算周期后触发所述增有功指令有效。
12.根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述根据所述功率差值得到对应的调整脉宽，包括：
13.根据发电机额定容量及预置计算周期确定比例放大倍数；
14.将所述功率差值与所述比例放大倍数相乘，并对相乘得到的结果进行限幅，得到调整脉宽。
15.本发明第二方面提供了一种模拟单台发电机agc控制功能的模型，包括：
16.单次调整功率脉宽生成模块，用于接收输入的全厂有功指令，根据所述全厂有功指令和当前投入agc闭环的机组数计算单机有功指令值，将所述单机有功指令值与采集的发电机实际有功功率进行比较，得到功率差值，根据所述功率差值得到对应的调整脉宽；
17.增/减有功脉冲生成模块，用于将所述功率差值与增有功阈值及减有功阈值进行比较，根据比较结果生成对应所述调整脉宽的增/减有功脉冲；
18.接口模块，用于将所述增/减有功脉冲发送至预先仿真的执行机构开度控制模型，以使所述执行机构开度控制模型向对应的调速器模型发送相应的开度指令，进而促使所述调速器模型根据所述开度指令调整对应发电机模型的功率。
19.根据本发明第二方面的一种能够实现的方式，所述根据比较结果生成对应所述调整脉宽的增/减有功脉冲，包括：
20.在所述功率差值小于所述增有功阈值时生成增有功指令，根据所述增有功指令生成对应所述调整脉宽的增有功脉冲；在所述功率差值大于所述减有功阈值时生成减有功指令，根据所述减有功指令生成对应所述调整脉宽的减有功脉冲。
21.根据本发明第二方面的一种能够实现的方式，所述增/减有功脉冲生成模块包括比较单元，所述比较单元用于根据所述增有功指令生成对应所述调整脉宽的增有功脉冲；
22.所述比较单元包括：
23.第一比较子单元，用于当所述增有功指令生成在预置功率调整周期的正半周时，直接触发所述增有功指令有效；
24.第二比较子单元，用于当所述增有功指令生成在预置功率调整周期的负半周时，等待半个计算周期后触发所述增有功指令有效。
25.根据本发明第二方面的一种能够实现的方式，所述单次调整功率脉宽生成模块包括脉宽生成单元，所述脉宽生成单元用于根据所述功率差值得到对应的调整脉宽；
26.所述脉宽生成单元包括：
27.比例放大倍数确定子单元，用于根据发电机额定容量及预置计算周期确定比例放大倍数；
28.调整脉宽确定子单元，用于将所述功率差值与所述比例放大倍数相乘，并对相乘得到的结果进行限幅，得到调整脉宽。
29.本发明第三方面提供了一种模拟单台发电机agc控制功能的系统，包括如上任意一项能够实现的方式所述的模拟单台发电机agc控制功能的模型；所述系统还包括执行机构开度控制模型、调速器模型及发电机模型；
30.所述执行机构开度控制模型用于接收所述模拟单台发电机agc控制功能的模型发送的增/减有功脉冲，根据所述增/减有功脉冲生成相应的开度指令并发送至所述调速器模型。
31.所述调速器模型用于根据所述开度指令调整所述发电机模型的功率。
32.本发明第四方面提供了一种模拟单台发电机agc控制功能的方法，所述方法包括：
33.采用实时数字仿真器对如上所述的模拟单台发电机agc控制功能的系统进行仿真建模。
34.从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
35.本发明上述实施例根据输入的全厂有功指令和当前投入agc闭环的机组数计算单机有功指令值，以单机有功指令值与采集的发电机实际有功功率的比较结果来确定功率差值，进而根据功率差值得到对应的调整脉宽，还根据功率差值与增有功阈值及减有功阈值的比较结果生成对应所述调整脉宽的增/减有功脉冲，通过将增/减有功脉冲发送至预先仿真的执行机构开度控制模型，使得所述执行机构开度控制模型向对应的调速器模型发送相应的开度指令，进而促使所述调速器模型根据所述开度指令调整对应发电机模型的功率；本发明上述实施例实现了对单机agc控制功率闭环功能的模拟，相较于以往对该功能进行模拟只能采用控制装置接入仿真系统的半实物仿真方式，工作效率更高，难度更低，更节省资源和成本。
附图说明
36.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
37.图1为本发明一个可选实施例提供的一种模拟单台发电机agc控制功能的方法的流程图；
38.图2为本发明一个可选实施例提供的一种模拟单台发电机agc控制功能的方法的逻辑结构示意图；
39.图3为本发明一个可选实施例提供的一种模拟单台发电机agc控制功能的模型的结构示意图。
40.图4为本发明一个可选实施例提供的发电厂与电网之间的机网协调仿真系统的逻辑结构示意图。
41.附图说明：
42.1-单次调整功率脉宽生成模块；2-增/减有功脉冲生成模块；3-接口模块。
具体实施方式
43.本发明实施例提供了一种模拟单台发电机agc控制功能的方法、模型及系统，用于解决现有对电力系统agc参与电网调节的仿真方法难度大且花费的成本高的技术问题。
44.为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
45.请参阅图1，图1示出了本发明实施例提供的一种模拟单台发电机agc控制功能的方法的流程图。
46.本发明提供的一种模拟单台发电机agc控制功能的方法，包括步骤s1-s3。
47.步骤s1，接收输入的全厂有功指令，根据所述全厂有功指令和当前投入agc闭环的机组数计算单机有功指令值，将所述单机有功指令值与采集的发电机实际有功功率进行比较，得到功率差值，根据所述功率差值得到对应的调整脉宽。
48.其中，该全厂有功指令包括全厂有功功率。若当前机组投入agc闭环控制，则可按照当前投入agc闭环的机组数对全厂有功功率进行平均分配的计算原则计算单机有功指令值。若当前机组未投入agc闭环控制，则机组的单机有功指令值为上一预置计算周期的单机有功指令值。
49.agc控制机柜生产厂家一般都是采用程序语言来实现触发脉冲生成。程序语言通过循环及循环嵌套方式可以实现周期内生成触发脉冲的逻辑，实现相对容易。但是在实时仿真建模中，要想生成周期性的触发脉冲，需要对采用不同的脉宽进行设计。本发明上述实施例中，通过步骤s1实现了对调整脉宽的设置。
50.在一种能够实现的方式中，如图2所示，所述根据所述功率差值得到对应的调整脉宽，包括：
51.根据发电机额定容量及预置计算周期确定比例放大倍数；
52.将所述功率差值与所述比例放大倍数相乘，并对相乘得到的结果进行限幅，得到调整脉宽。
53.现有机组的agc控制装置的中计算脉宽的比例放大倍数的参数往往固化在硬件程序中，参数调整困难，不易于进行控制参数寻优，从而导致在测试机组参数选择不合理时，机组功率波动现象严重。通过本发明实施例，可以将功率差值转换为可执行的脉冲指令，且能够根据发电机额定容量及预置计算周期对比例放大倍数进行调整。
54.获得当次需要生成脉冲的脉宽后，还需要将实际的脉宽通过一系列的逻辑生成出实际可以发送给调速器的脉冲信号。为此，设置步骤s2。
55.步骤s2，将所述功率差值与增有功阈值及减有功阈值进行比较，根据比较结果生成对应所述调整脉宽的增/减有功脉冲。
56.在一种能够实现的方式中，所述根据比较结果生成对应所述调整脉宽的增/减有功脉冲，包括：
57.在所述功率差值小于所述增有功阈值时生成增有功指令，根据所述增有功指令生成对应所述调整脉宽的增有功脉冲；在所述功率差值大于所述减有功阈值时生成减有功指令，根据所述减有功指令生成对应所述调整脉宽的减有功脉冲。
58.在一种能够实现的方式中，所述根据所述增有功指令生成对应所述调整脉宽的增有功脉冲，包括：若所述增有功指令生成在预置功率调整周期的正半周，则直接触发所述增有功指令有效；若所述增有功指令生成在预置功率调整周期的负半周，则等待半个计算周期后触发所述增有功指令有效。
59.在一种能够实现的方式中，所述减有功指令生成对应所述调整脉宽的减有功脉冲，包括：若所述减有功指令生成在预置功率调整周期的正半周，则直接触发所述减有功指令有效；若所述减有功指令生成在预置功率调整周期的负半周，则等待半个计算周期后触
发所述减有功指令有效。
60.通过该预置功率调整周期的设置，可以更好地等待上一周期的脉冲全部执行完毕。
61.具体实施时，如图2所示，可以设置第一比较器用于执行对功率差值与增有功阈值的比较判断，并设置第二比较器用于执行对功率差值与减有功阈值的比较判断。其中“x1”表示增有功阈值，“x2”表示功率差值，“x3”表示减有功阈值，“y＝1”表示比较结果为真，“y＝0”表示比较结果为假。
62.进一步地，可以设置一个方波发生器以保证按照预置功率调整周期进行功率调整，并通过第一脉冲发生器生成对应所述调整脉宽的增有功脉冲，以及通过第二脉冲发生器生成对应所述调整脉宽的减有功脉冲。
63.步骤s3，将所述增/减有功脉冲发送至预先仿真的执行机构开度控制模型，以使所述执行机构开度控制模型向对应的调速器模型发送相应的开度指令，进而促使所述调速器模型根据所述开度指令调整对应发电机模型的功率。
64.根据步骤s3的描述，执行机构开度控制模型的作用为：向对应的调速器模型发送相应的开度指令，以促使所述调速器模型根据所述开度指令调整对应发电机模型的功率。在一种优选的实施方式中，可以通过采用积分器方式对执行机构开度控制模型进行模拟，将增/减有功脉冲作为积分器输入，通过与实际开度产生速度一致的积分参数设置，输出量即为实际用于输入所述调速器模型的开度值。
65.请参阅图3，图3示出了本发明实施例提供的一种模拟单台发电机agc控制功能的模型的结构示意图。
66.本发明实施例提供的一种模拟单台发电机agc控制功能的模型，包括：
67.单次调整功率脉宽生成模块1，用于接收输入的全厂有功指令，根据所述全厂有功指令和当前投入agc闭环的机组数计算单机有功指令值，将所述单机有功指令值与采集的发电机实际有功功率进行比较，得到功率差值，根据所述功率差值得到对应的调整脉宽；
68.增/减有功脉冲生成模块2，用于将所述功率差值与增有功阈值及减有功阈值进行比较，根据比较结果生成对应所述调整脉宽的增/减有功脉冲；
69.接口模块3，用于将所述增/减有功脉冲发送至预先仿真的执行机构开度控制模型，以使所述执行机构开度控制模型向对应的调速器模型发送相应的开度指令，进而促使所述调速器模型根据所述开度指令调整对应发电机模型的功率。
70.在一种能够实现的方式中，所述根据比较结果生成对应所述调整脉宽的增/减有功脉冲，包括：
71.在所述功率差值小于所述增有功阈值时生成增有功指令，根据所述增有功指令生成对应所述调整脉宽的增有功脉冲；在所述功率差值大于所述减有功阈值时生成减有功指令，根据所述减有功指令生成对应所述调整脉宽的减有功脉冲。
72.在一种能够实现的方式中，所述增/减有功脉冲生成模块包括比较单元，所述比较单元用于根据所述增有功指令生成对应所述调整脉宽的增有功脉冲；
73.所述比较单元包括：
74.第一比较子单元，用于当所述增有功指令生成在预置功率调整周期的正半周时，直接触发所述增有功指令有效；
75.第二比较子单元，用于当所述增有功指令生成在预置功率调整周期的负半周时，等待半个计算周期后触发所述增有功指令有效。
76.在一种能够实现的方式中，所述单次调整功率脉宽生成模块包括脉宽生成单元，所述脉宽生成单元用于根据所述功率差值得到对应的调整脉宽；
77.所述脉宽生成单元包括：
78.比例放大倍数确定子单元，用于根据发电机额定容量及预置计算周期确定比例放大倍数；
79.调整脉宽确定子单元，用于将所述功率差值与所述比例放大倍数相乘，并对相乘得到的结果进行限幅，得到调整脉宽。
80.本发明还提供了一种模拟单台发电机agc控制功能的系统，包括如上任意一项能够实现的方式所述的模拟单台发电机agc控制功能的模型；所述系统还包括执行机构开度控制模型、调速器模型及发电机模型；
81.所述执行机构开度控制模型用于接收所述模拟单台发电机agc控制功能的模型发送的增/减有功脉冲，根据所述增/减有功脉冲生成相应的开度指令并发送至所述调速器模型；
82.所述调速器模型用于根据所述开度指令调整所述发电机模型的功率。
83.作为优选，所述执行机构开度控制模型为积分器模型。
84.进一步地，所述系统还包括发电机励磁调节器模型，该发电机励磁调节器模型用于向发电机模型提供励磁电压。
85.需要说明的是，可以将多个模拟单台发电机agc控制功能的系统接入到电网中，形成如图4所示的发电厂与电网之间的机网协调仿真系统，以实现对多台发电机进行agc控制。
86.发电厂与电网之间的机网协调系统中引发振荡的原因很多，其中有一个是agc功率闭环引入系统的超低频振荡，以往的仿真中由于不考虑单机agc控制功率闭环，无法通过仿真模拟的方法将该类振荡问题进行开展研究，本发明实施例的系统提供了一个完整的模型，可以用于超低频振荡问题的研究。同时，对研究抑制超低频振荡抑制措施，也提供了很好的基础模型。
87.本发明还提供了一种模拟单台发电机agc控制功能的方法，所述方法包括：
88.采用实时数字仿真器对如上所述的模拟单台发电机agc控制功能的系统进行仿真建模。
89.实时数字仿真器(简称rtds系统)作为先进的仿真器，具有建模周期短、灵活性强、数字稳定性等诸多优点，可以用于电网仿真模拟，而且其灵活的逻辑模块可以方便地实现各种控制逻辑功能的组合，通过实时数字仿真器建立如上所述的模拟单台发电机agc控制功能的系统，可以满足建模及仿真要求。
90.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
91.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，模型和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的模型的实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单
元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
92.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
93.另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
94.以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。