CN102290825A - 发电机组调节性能实时测定与考核查询系统 - Google Patents

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CN102290825A CN2011102244331A CN201110224433A CN102290825A CN 102290825 A CN102290825 A CN 102290825A CN 2011102244331 A CN2011102244331 A CN 2011102244331A CN 201110224433 A CN201110224433 A CN 201110224433A CN 102290825 A CN102290825 A CN 102290825A
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葛维春
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刘淼
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闫春生
丛培贤
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Abstract

本发明属于电网调度自动化技术领域，尤其涉及一种基于控制理论的发电机组调节性能实时测定与考核查询系统，是一种可以在线测定参与自动发电控制的发电机组的调节性能的方法，并能提供考核查询功能。本发明可以在线实时测定各个AGC机组的调节速率、调节精度和响应时间等参数。将实际参数重新写入AGC机组参数表，有助于对AGC机组的控制，减少对发电机组的频繁调节，减低发电机组的损耗，同时提高区域CPS指标，稳定电网频率，提高电网的稳定水平，也为AGC机组考核提供可信的数据。

Description

发电机组调节性能实时测定与考核查询系统
所属技术领域
本发明属于电网调度自动化技术领域，尤其涉及一种基于控制理论的发电机组调节性能实时测定与考核查询系统，是一种可以在线测定参与自动发电控制的发电机组的调节性能的方法，并能提供考核查询功能。
背景技术
自动发电控制技术AGC(Automatic Generation Control)是电力系统发电与负荷实时平衡，保证电力系统频率质量和安全运行的重要技术手段。根据国家电监会的要求：并网发电厂单机20万千瓦及以上火电机组和单机4万千瓦及以上非径流式水电机组应具备AGC功能，对并网发电机组提供AGC服务的考核内容主要包括AGC机组的投运率、调节容量、调节速率、调节精度和响应时间。
目前，对于控制区域的性能评测已经有很成熟的技术，北美电力可靠性协会提出的CPS1/CPS2评测标准和A1/A2评测标准；而目前还没有针对单个AGC机组调节性能全面实时的测定系统。现有评价单台机组调节性能是采用一种总的性能指标：一般采用控制区总的发电功率与计划功率之差和频率偏差的相关系数，作为控制区自动发电控制的性能指标，并以系统频率偏差的均方根构成控制区AGC的总任务。根据AGC中每个机组的分配系数分解总任务，构成了单台机组的考核标准。然而，由于分配系数的不确定性，造成了测评的结果不准确，同时也不能定量的给出AGC机组的投运率、调节容量、调节速率、调节精度和响应时间等具体的性能指标。
在专利“大电网并网发电厂自动发电控制效果评价优化方法，申请号201010242419.X”中也只给出了AGC机组的实际调节速率。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中评价单台机组调节性能不准确全面的问题，而提供了一种基于控制理论的发电机组调节性能实时测定与考核查询系统。本发明是一种全面实用的测定方法，该方法不仅能定量的测定出AGC机组的调节速率、调节精度和响应时间等具体的性能指标，而且能方便统计出AGC机组的投运率、调节容量、各时间段的调节速率、调节精度和响应时间。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
发电机组调节性能实时测定与考核查询系统包括以下步骤：
(1)利用SCADA系统采集的现场数据；
(2)对单台或多台AGC机组的调节速率、响应时间、调节精度、调节容量等指标进行在线测评，得到机组的实际性能指标；统计计算出AGC机组的投运率，结果保存在关系数据库oracle中；
(3)开发查询系统，可以灵活方便的查询日、月的AGC机组的调节速率、响应时间、调节精度、调节容量和投运率，方便电网调度中心对机组进行考核。
所述的发电机组调节性能实时测定与考核查询系统的具体指标如下：
(1)实时测定的对象：全网以投入AGC状态的机组；
(2)基础数据来源：
AGC机组的实时有功功率；
AGC机组的控制上、下限值；
AGC机组的现场投退信号；
AGC机组的主站投退信号；
AGC机组的步长、死区范围；
(3)测试方法：
①计算响应时间Tx
响应时间为指令发出时刻与机组开始调节时刻之间的时间间隔，如图1所示，图1是理想情况下计算响应时间；
t0为指令发出的时间，t1为当出现功率值按照指令开始变化的时刻，所以响应时间为Tx＝t0-t1；
t1，t2，t3，t4，t5所对应的功率值都从AGC数据表中获取，因为AGC数据表的采集周期为10s，实时库采集的周期为2s，从AGC数据表中获取当前功率值可以过滤掉很多波动，从而减少计算响应时间的偏差；
利用积分计算一条指令的调整电量：
Figure BDA0000081307910000031
其中W为所求的调整电量，t1为调整指令发出时间，tn为调整指令结束时间，ΔP为实际功率与初始功率的差值，dt取10秒；
在AGC机组调节性能实时测定系统的界面中，右侧是所选机组的基本信息和测试结果；其中基本信息包括机组名称、机组投入AGC的方式，机组的控制上下限值；测试结果包括单次测试开始的时刻、结束时刻、开始时的功率、结束时的功率、响应时间、调节精度和调节速率；左侧是测试结果的可视化展示；
响应的标志：固定时间段内连续两次出现实际功率值都大于指令开始时刻的初始功率值；将离指令开始时刻最近的点来作为响应的时刻点；
②计算调节速率
调节速率其中Δp为结束时对应的实际功率值减去指令发出时刻对应的功率值的差，即为Δp＝pn-p1，其中p1为指令发出时刻对应的功率值，pn指令结束时对应的实际功率值；Δt为开始时间与结束时间之间的差Tn，再将响应时间减去所得的时间值，即为：
Δt＝Tn-Tx(Tx为响应时间)
③计算调节精度
一条指令执行结束时所对应的功率值与设定值之差，再除以设定值，即得出调节精度，r＝(pn-p1)/p1％，其中r为调节精度，p1为指令值，pn为指令结束时对应的实际功率值。
④AGC调节容量
AGC调整电量为机组根据AGC调度指令要求增发、减发电量绝对值之和；
利用积分计算一条指令的调整电量：
Figure BDA0000081307910000041
其中W为所求的调整电量，t1为调整指令发出时间，tn为调整指令结束时间，ΔP为实际功率与初始功率的差值；将每条指令调整的电量进行累加：
Figure BDA0000081307910000042
其中Wi为单条指令调整电量，Sum为一天调整的总电量；
⑤AGC机组的投运率
机组AGC月投运率＝AGC月投入运行时间/(机组月并网时间-调度允许AGC退出时间)×100％。
所述的发电机组调节性能实时测定与考核查询系统的考核查询方法如下：
(1)考核依据
采用直吹式制粉系统的火电机组AGC调节速率不小于每分钟1.0％机组额定有功功率，响应时间不大于60s；采用中储式制粉系统的火电机组AGC调节速率不小于每分钟2％机组额定有功功率，响应时间不大于40s；采用直吹式制粉系统、中储式制粉系统的火电机组AGC调节精度均为±3％；
(2)考核查询内容
①调节速率；
②响应时间；
③调节精度；
④调节容量；
⑤AGC机组的投运率；
(3)查询方案
①AGC基础数据表
按年月日小时分查询，选择起始时间和结束时间，可按控制器查询，可组合查询；首次打开页面显示当前1分钟的数据，10s刷新一次；
②AGC考核日表
刷新周期1分钟，初次调用显示当日数据，可按年月日查询，选择起始和结束年月日；可按控制器查询，可组合查询；
③AGC考核月表
刷新周期1分钟，初次调用显示当月数据，可按年月查询，选择起始和结束年月；可按控制器查询，可组合查询。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明主要是从控制理论的角度出发，通过对SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统，即数据采集与监视控制系统采集的现场数据进行分析，对单台或多台AGC机组的调节速率、响应时间、调节精度、调节容量等指标进行在线测评，得到机组的实际性能指标，并对AGC机组的投运率进行计算。这些指标既可以作为对AGC机组进行考核的依据，也可以作为给AGC机组进行参数设置的数据来源。
本发明的有益效果是，可以在线实时测定各个AGC机组的调节速率、调节精度和响应时间等参数。将实际参数重新写入AGC机组参数表，有助于对AGC机组的控制，减少对发电机组的频繁调节，减低发电机组的损耗，同时提高区域CPS指标，稳定电网频率，提高电网的稳定水平，也为AGC机组考核提供可信的数据。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
图1是理想情况下计算响应时间；
图2是实际情况下计算响应时间；
图3是计算单条AGC指令的调整电量；
图4是AGC机组调节性能实时测定系统--测试一；
图5是AGC机组调节性能实时测定系统--测试二；
图6是AGC机组调节性能实时测定系统的历史测试结果查询界面。
具体实施方式
本发明是一种基于控制理论的发电机组调节性能实时测定与考核查询系统，它包括以下步骤：
1)利用SCADA系统采集的现场数据；
2)对单台或多台AGC机组的调节速率、响应时间、调节精度、调节容量等指标进行在线测评，得到机组的实际性能指标；统计计算出AGC机组的投运率，结果保存在关系数据库oracle中；
3)开发查询系统，可以灵活方便的查询日、月的AGC机组的调节速率、响应时间、调节精度、调节容量和投运率，方便电网调度中心对机组进行考核。
本发明所述的发电机组调节性能实时测定与考核查询系统的具体指标如下：
1)实时测定的对象：全网以投入AGC状态的机组；
2)基础数据来源：
AGC机组的实时有功功率；
AGC机组的控制上、下限值；
AGC机组的现场投退信号；
AGC机组的主站投退信号；
AGC机组的步长、死区范围；
3)测试方法：
①计算响应时间Tx
响应时间为指令发出时刻与机组开始调节时刻之间的时间间隔，如图1所示，图1是理想情况下计算响应时间；
t0为指令发出的时间，t1为当出现功率值按照指令开始变化的时刻，所以响应时间为Tx＝t0-t1；
t1，t2，t3，t4，t5所对应的功率值都从AGC数据表中获取，因为AGC数据表的采集周期为10s，实时库采集的周期为2s，从AGC数据表中获取当前功率值可以过滤掉很多波动，从而减少计算响应时间的偏差；
利用积分计算一条指令的调整电量：
Figure BDA0000081307910000071
其中W为所求的调整电量，t1为调整指令发出时间，tn为调整指令结束时间，ΔP为实际功率与初始功率的差值，dt取10秒；
在AGC机组调节性能实时测定系统的界面中，右侧是所选机组的基本信息和测试结果。其中基本信息包括机组名称、机组投入AGC的方式，机组的控制上下限值；测试结果包括单次测试开始的时刻、结束时刻、开始时的功率、结束时的功率、响应时间、调节精度和调节速率；左侧是测试结果的可视化展示。
考虑在实际情况下发电机组会出现波动情况，不以一个点的变化作为机组开始响应的标志；
响应的标志：固定时间段内连续两次出现实际功率值都大于指令开始时刻的初始功率值；将离指令开始时刻最近的点来作为响应的时刻点，如图2所示，图2是实际情况下计算响应时间。
②计算调节速率
调节速率
Figure BDA0000081307910000072
其中Δp为结束时对应的实际功率值减去指令发出时刻对应的功率值的差，即为Δp＝pn-p1，其中p1为指令发出时刻对应的功率值，pn指令结束时对应的实际功率值；Δt为开始时间与结束时间之间的差Tn，再将响应时间减去所得的时间值，即为：
Δt＝Tn-Tx(Tx为响应时间)
③计算调节精度
一条指令执行结束时所对应的功率值与设定值之差，再除以设定值，即得出调节精度，r＝(pn-p1)/p1％，其中r为调节精度，p1为指令值，pn为指令结束时对应的实际功率值。
④AGC调节容量
AGC调整电量为机组根据AGC调度指令要求增发、减发电量绝对值之和。
利用积分计算一条指令的调整电量：
Figure BDA0000081307910000081
其中W为所求的调整电量，t1为调整指令发出时间，tn为调整指令结束时间，ΔP为实际功率与初始功率的差值，如图3所示，图3是计算单条AGC指令的调整电量。将每条指令调整的电量进行累加：
Figure BDA0000081307910000082
其中Wi为单条指令调整电量，Sum为一天调整的总电量。
⑤AGC机组的投运率
机组AGC月投运率＝AGC月投入运行时间/(机组月并网时间-调度允许AGC退出时间)×100％。
一、建立机组的实际性能指标测试系统
1、计算响应时间Tx
响应时间为指令发出时刻与机组开始调节时刻之间的时间间隔，如图1所示，图1是理想情况下计算响应时间。
t0为指令发出的时间，t1为当出现功率值按照指令开始变化的时刻，所以响应时间为Tx＝t0-t1。
t1，t2，t3，t4，t5所对应的功率值都从AGC数据表中获取，因为AGC数据表的采集周期为10s，实时库采集的周期为2s，从AGC数据表中获取当前功率值可以过滤掉很多波动，从而减少计算响应时间的偏差。
利用积分计算一条指令的调整电量：
Figure BDA0000081307910000091
其中W为所求的调整电量，t1为调整指令发出时间，tn为调整指令结束时间，ΔP为实际功率与初始功率的差值，dt取10秒。
在AGC机组调节性能实时测定系统的界面中，右侧是所选机组的基本信息和测试结果。其中基本信息包括机组名称、机组投入AGC的方式，机组的控制上下限值；测试结果包括单次测试开始的时刻、结束时刻、开始时的功率、结束时的功率、响应时间、调节精度和调节速率。左侧是测试结果的可视化展示。
考虑在实际情况下发电机组会出现波动情况，不以一个点的变化作为机组开始响应的标志。响应的标志：固定时间段内连续两次出现实际功率值都大于指令开始时刻的初始功率值。将离指令开始时刻最近的点来作为响应的时刻点，如图2所示，图2是实际情况下计算响应时间。
2、计算调节速率
调节速率
Figure BDA0000081307910000092
其中Δp为结束时对应的实际功率值减去指令发出时刻对应的功率值的差，即为Δp＝pn-p1，其中p1为指令发出时刻对应的功率值，pn指令结束时对应的实际功率值；Δt为开始时间与结束时间之间的差Tn，再将响应时间减去所得的时间值，即为：
Δt＝Tn-Tx(Tx为响应时间)。
3、计算调节精度
一条指令执行结束时所对应的功率值与设定值之差，再除以设定值，即得出调节精度，r＝(pn-p1)/p1％，其中r为调节精度，p1为指令值，pn为指令结束时对应的实际功率值。
4、AGC调节容量
AGC调整电量为机组根据AGC调度指令要求增发、减发电量绝对值之和。
利用积分计算一条指令的调整电量：
Figure BDA0000081307910000101
其中W为所求的调整电量，t1为调整指令发出时间，tn为调整指令结束时间，ΔP为实际功率与初始功率的差值，如图3所示，图3是计算单条AGC指令的调整电量。将每条指令调整的电量进行累加：
Figure BDA0000081307910000102
其中Wi为单条指令调整电量，Sum为一天调整的总电量。
5、AGC机组的投运率
机组AGC月投运率＝AGC月投入运行时间/(机组月并网时间-调度允许AGC退出时间)×100％。
二、建立考核评价查询系统
本发明所述的发电机组调节性能实时测定与考核查询系统能方便统计和查询AGC机组的投运率、调节容量、各时间段的调节速率、调节精度和响应时间。具体的考核查询方法如下
1、考核依据
根据国家电监会关于发电厂并网运行管理实施细则，采用直吹式制粉系统的火电机组AGC调节速率不小于每分钟1.0％机组额定有功功率，响应时间不大于60s；采用中储式制粉系统的火电机组AGC调节速率不小于每分钟2％机组额定有功功率，响应时间不大于40s；采用直吹式制粉系统、中储式制粉系统的火电机组AGC调节精度均为±3％。
2、考核查询内容
(1)调节速率；
(2)响应时间；
(3)调节精度；
(4)调节容量；
(5)AGC机组的投运率。
3、查询方案
①AGC基础数据表
可按年月日小时分查询(可选择起始时间和结束时间)，可按控制器查询，可组合查询。首次打开页面显示当前1分钟的数据，10s刷新一次；
②AGC考核日表
刷新周期1分钟，初次调用显示当日数据，可按年月日查询(可选择起始和结束年月日)，可按控制器查询，可组合查询；
③AGC考核月表
刷新周期1分钟，初次调用显示当月数据，可按年月查询(可选择起始和结束年月)，可按控制器查询，可组合查询。
包含单次测试指标查询，每日、月AGC投运实时指标查询，如图4-6。
从图4中可以得出关于大连湾电厂#1机组的AGC调节性能实际效果，测试结果表明大连湾电厂#1机组能及时响应AGC主站下发的命令，调节速率和调节精度均满足要求。
从图5中可以得出关于阜新电厂#1机组的AGC调节性能实际效果，测试结果表明阜新电厂#1机组不能及时响应AGC主站下发的命令，调节速率和调节精度均不满足要求。
从图6历史测试结果查询界面中，可以方便的查出每个AGC机组每天、每月、每年的投运时间、投运率，平均上升速率、平均下降速率和总不跟踪点数，方便对机组实现AGC考核。

Claims (3)

1.发电机组调节性能实时测定与考核查询系统，其特征是：它包括以下步骤：
(1)利用SCADA系统采集的现场数据；
(2)对单台或多台AGC机组的调节速率、响应时间、调节精度、调节容量等指标进行在线测评，得到机组的实际性能指标；统计计算出AGC机组的投运率，结果保存在关系数据库oracle中；
(3)开发查询系统，可以灵活方便的查询日、月的AGC机组的调节速率、响应时间、调节精度、调节容量和投运率，方便电网调度中心对机组进行考核。
2.根据权利要求1所述的发电机组调节性能实时测定与考核查询系统，其特征是发电机组调节性能实时测定与考核查询系统的具体指标如下：
(1)实时测定的对象：全网以投入AGC状态的机组；
(2)基础数据来源：
AGC机组的实时有功功率；
AGC机组的控制上、下限值；
AGC机组的现场投退信号；
AGC机组的主站投退信号；
AGC机组的步长、死区范围；
(3)测试方法：
①计算响应时间Tx
响应时间为指令发出时刻与机组开始调节时刻之间的时间间隔，如图1所示，图1是理想情况下计算响应时间；
t0为指令发出的时间，t1为当出现功率值按照指令开始变化的时刻，所以响应时间为Tx＝t0-t1；
t1，t2，t3，t4，t5所对应的功率值都从AGC数据表中获取，因为AGC数据表的采集周期为10s，实时库采集的周期为2s，从AGC数据表中获取当前功率值可以过滤掉很多波动，从而减少计算响应时间的偏差；
利用积分计算一条指令的调整电量：
Figure FDA0000081307900000021
其中W为所求的调整电量，t1为调整指令发出时间，tn为调整指令结束时间，ΔP为实际功率与初始功率的差值，dt取10秒；
在AGC机组调节性能实时测定系统的界面中，右侧是所选机组的基本信息和测试结果；其中基本信息包括机组名称、机组投入AGC的方式，机组的控制上下限值；测试结果包括单次测试开始的时刻、结束时刻、开始时的功率、结束时的功率、响应时间、调节精度和调节速率；左侧是测试结果的可视化展示；
响应的标志：固定时间段内连续两次出现实际功率值都大于指令开始时刻的初始功率值；将离指令开始时刻最近的点来作为响应的时刻点；
②计算调节速率
调节速率
Figure FDA0000081307900000022
其中Δp为结束时对应的实际功率值减去指令发出时刻对应的功率值的差，即为Δp＝pn-p1，其中p1为指令发出时刻对应的功率值，pn指令结束时对应的实际功率值；Δt为开始时间与结束时间之间的差Tn，再将响应时间减去所得的时间值，即为：
Δt＝Tn-Tx(Tx为响应时间)
③计算调节精度
一条指令执行结束时所对应的功率值与设定值之差，再除以设定值，即得出调节精度，r＝(pn-p1)/p1％，其中r为调节精度，p1为指令值，pn为指令结束时对应的实际功率值。
④AGC调节容量
AGC调整电量为机组根据AGC调度指令要求增发、减发电量绝对值之和；
利用积分计算一条指令的调整电量：
Figure FDA0000081307900000031
其中W为所求的调整电量，t1为调整指令发出时间，tn为调整指令结束时间，ΔP为实际功率与初始功率的差值；将每条指令调整的电量进行累加：
Figure FDA0000081307900000032
其中Wi为单条指令调整电量，Sum为一天调整的总电量；
⑤AGC机组的投运率
机组AGC月投运率＝AGC月投入运行时间/(机组月并网时间-调度允许AGC退出时间)×100％。
3.根据权利要求1所述的发电机组调节性能实时测定与考核查询系统，其特征是：所述的发电机组调节性能实时测定与考核查询系统的考核查询方法如下：
(1)考核依据
采用直吹式制粉系统的火电机组AGC调节速率不小于每分钟1.0％机组额定有功功率，响应时间不大于60s；采用中储式制粉系统的火电机组AGC调节速率不小于每分钟2％机组额定有功功率，响应时间不大于40s；采用直吹式制粉系统、中储式制粉系统的火电机组AGC调节精度均为±3％；
(2)考核查询内容
①调节速率；
②响应时间；
③调节精度；
④调节容量；
⑤AGC机组的投运率；
(3)查询方案
①AGC基础数据表
按年月日小时分查询，选择起始时间和结束时间，可按控制器查询，可组合查询；首次打开页面显示当前1分钟的数据，10s刷新一次；
②AGC考核日表
刷新周期1分钟，初次调用显示当日数据，可按年月日查询，选择起始和结束年月日；可按控制器查询，可组合查询；
③AGC考核月表
刷新周期1分钟，初次调用显示当月数据，可按年月查询，选择起始和结束年月；可按控制器查询，可组合查询。
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