CN102324885B - 面向cps标准的自动发电控制机组的控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一面向CPS标准的自动发电控制机组的控制方法及系统。其中方法包括：在自动发电控制机组的当前控制周期末，计算频率偏差预期值及其函数变换后，生成未来频率偏差预期，进而计算修正分量；采集计算区域控制偏差，并结合修正分量计算自动发电控制机组的下一控制周期的总调节量后，将总调节量发送给自动发电控制机组。由于本发明提供的面向CPS标准的自动发电控制机组的控制方法在对自动发电控制机组的下一控制周期进行调节控制时，是基于未来频率偏差预期而非即时频率偏差来计算功率总调节量的，同时抛弃了导致电机频繁调节的积分分量，提高控制区域CPS指标，同时降低自动发电控制机组损耗，节省资源，节能效果明显。
Description
技术领域
本发明属于电力系统控制技术领域，尤其涉及一面向CPS标准的自动发电控制机组的控制方法及系统。
背景技术
自动发电控制(Automatic Generation Control，AGC)是电力系统维持功率平衡、保证频率质量的重要手段之一，而自动发电控制策略的制定，需要考虑很多因素，其中最重要的就是用来考核区域控制性能的控制性能评价标准。
控制性能评价标准主要有：A标准及CPS标准。由于具有诸多公认缺陷，之前广泛使用的A标准目前已被淘汰，当前各大区域电网均使用CPS标准进行控制性能评价，为适应CPS标准，需要对原A标准的AGC策略进行改进。
现有技术提供的各种面向CPS标准的自动发电控制机组的控制方法，在去除各自约束条件以及一些细枝末节上的不同以后，可简化为下式：
P＝PP+PI+PCPS (1)
其中，PP为自动发电控制的比例分量，PI为自动发电控制的积分分量，PCPS为自动发电控制的修正分量，P为AGC的总调节量，下面详述该三个分量的含义：
1.自动发电控制的比例分量PP，其满足如下关系式：
PP＝-CP×ACE (2)
其中，CP为比例系数，通常取值接近或略大于1，ACE为区域控制偏差。比例分量PP在自动发电控制的总调节量中占比最大，其作用是使自动发电控制的总调节量与区域控制偏差ACE相近，以使得调节后的区域控制偏差ACE趋向于零。
2.自动发电控制的积分分量PI，其满足如下关系式：
PI＝CI×∫ACE (3)
其中，CI为积分系数。积分分量PI的作用一方面是通过积分使区域控制偏差ACE产生过零机制以满足A标准要求，另一方面使得稳态区域控制偏差ACE趋近于零。
3.自动发电控制的修正分量PCPS，其满足如下关系式：
PCPS＝-CCPS×Δf (4)
其中，CCPS为频率偏差修正系数，Δf为即时频率偏差。CCPS本身为正值，取负后与即时频率偏差Δf之积将得到与频率偏差方向相反的CPS修正功率；CCPS的大小表明了区域对系统频率的支持力度。
由(1)可以看出，自动发电控制的比例分量PP和自动发电控制的积分分量PI均直接继承于A标准，而通过自动发电控制的修正分量PCPS对总调节量进行修正，相当于对原A标准控制思想打“补丁”，并未完全脱离A标准的控制模式，因此保留了A标准控制模式下的各种缺点，进而也就无法最大限度地体现CPS标准的优势。现有技术提供的面向CPS标准的自动发电控制机组的控制方法具有如下两大缺点：
缺点一：自动发电控制的修正分量PCPS部分
设置自动发电控制的修正分量PCPS的本意是要使自动发电控制的总调节量与频率偏差方向相反，也就是当频率偏差大于零时，自动发电控制的总调节量要为负而使区域控制偏差ACE趋向负值；反之当频率偏差小于零时，自动发电控制的总调节量要为正而使区域控制偏差ACE趋向正值。保持区域控制偏差ACE与频率偏差始终反号有两点好处，一方面，CPS1指标构成与频率偏差及区域控制偏差ACE符号相关，反号可以产生较好的CPS1指标。另一方面，反号也有利于系统频率的恢复。因此，自动发电控制的修正分量PCPS在设计时使用的是让AGC跟踪系统即时频率偏差的方式。
然而，这一设计过于理想化，并未考虑到频率偏差符号变化周期与AGC机组执行周期的匹配问题。在实际电力系统中，频率偏差符号变化通常很快，但AGC机组功率变化相对较慢，通常情况下AGC功率完全跟不上实时的频率变化，从而使自动发电控制的修正分量PCPS失去原有意义，甚至有时可能起到反向调节以及无谓调节的不好效果。另外，跟踪实时频率的自动发电控制的修正分量PCPS也使得AGC动作频繁，甚至可能会使ACE过零次数大大超过A标准下10分钟/次的要求。
缺点二、自动发电控制的积分分量PI部分
比例积分控制过程应用在AGC系统中，就是控制AGC总调节量尽量精确地平衡掉区域控制偏差ACE。然而，其中的积分控制并不适合用于AGC系统，尤其是CPS标准下的AGC系统，这是由于：
1.积分控制对于目标基本固定的控制系统可以很好地消除稳态误差。然而，电网实际的ACE总是不断变化的，而积分计算是一段时间的累积，因此很可能在积分分量还没起到作用时，目标ACE已经变化到其他完全不同的值。此时，积分分量基本起不到消除ACE稳态误差的作用。同时若积分系数取值不当，恰好系统又产生特定形态的ACE时，还有可能会造成短时间内的控制发散。
2.积分控制是一个反复震荡减小的过程，应用在AGC系统中，无疑会给发电机组带来很大的磨损，同时也会消耗大量煤炭等自然资源，而这些损耗所带来的电能质量提高却是十分有限。
3.由于区域B系数无法取准所导致的ACE的主观性，以及区域中发电机与负荷的频率特性的存在，ACE的值只能近似接近于本区实际功率缺额，即使可以将ACE完全平衡为零也并不代表可以消除系统频率的偏差。也就是说将ACE精确地平衡到0本身就是毫无意义的，实际上只需维持ACE在一个较小的值即可。这与积分控制目的-消除稳态偏差相悖。
因此，原A标准评价及相应的比例积分控制，在结果上必然产生大量的无必要的机组动作，加快机组磨损。这也是A标准最大的不足以及用CPS标准取代A标准的原因之一。在CPS标准下，控制目标不再是一个精确的目标(ACE＝0)，而是一个比较模糊的、在ACE＝0附近的一个控制带。相应地，传统A标准下的比例积分控制，尤其是其中的积分分量，不适合在CPS标准下延续使用。
综上所述，现有技术提供的面向CPS标准的自动发电控制机组的控制方法无法克服A标准下的频繁调节、无谓调节的缺陷，加快发电机损耗的问题，同时耗费大量资源，节能性差。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一面向CPS标准的自动发电控制机组的控制方法，以解决现有的面向CPS标准的自动发电控制机组的控制方法频繁调节、无谓调节的缺陷，加快发电机损耗、耗费大量资源，节能性差的问题。同时可以保证区域取得优秀的CPS指标。
本发明实施例是这样实现的，一种面向CPS标准的自动发电控制机组的控制方法，所述方法包括以下步骤：
在自动发电控制机组的当前控制周期末，计算频率偏差预期值及其函数变换后，生成未来频率偏差预期，进而计算修正分量；
利用区域控制偏差采集系统采集计算区域控制偏差，并结合修正分量计算自动发电控制机组的下一控制周期的总调节量后，将得到的总调节量发送给自动发电控制机组。
本发明还提供了一种面向CPS标准的自动发电控制机组的控制系统，所述系统包括：
第一计算单元，用于在自动发电控制机组的当前控制周期末，计算频率偏差预期值及其变换函数后，生成未来频率偏差预期，进而计算修正分量；
第二计算单元，用于根据区域控制偏差采集系统采集计算的区域控制偏差，结合所述第一计算单元计算得到的修正分量计算自动发电控制机组的下一控制周期的总调节量后，将得到的总调节量发送给自动发电控制机组。
由于本发明提供的面向CPS标准的自动发电控制机组的控制系统在对自动发电控制机组的下一控制周期进行调节控制时，是面向频率偏差的预期值而非即时频率偏差来计算功率总调节量的，同时抛弃了对导致电机频繁调节的积分分量，相对于现有技术而言，在提高区域CPS指标的前提下，降低了自动发电控制机组损耗，节省了资源，节能效果明显。
附图说明
图1是本发明提供的面向CPS标准的自动发电控制机组的控制方法的流程图；
图2是本发明提供的面向CPS标准的自动发电控制机组的控制系统的结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明提供的面向CPS标准的自动发电控制机组的控制方法包括以下步骤：
在步骤S101中，在自动发电控制机组的当前控制周期末，计算频率偏差预期值及其函数变换后，生成未来频率偏差预期，进而计算修正分量。其中的变换函数可以但不限于采用符号函数、阀值函数、线性函数等。
具体地，计算频率偏差预期值的步骤可以为：读取历史天数相应时间段内的多个频率偏差历史数据值；计算读取的历史数据值的算术平均或加权平均值，作为频率偏差预期值。
具体地，计算修正分量的步骤可以表示为：
PCPS＝-CCPS×fun(Δf′)
其中，CCPS为CPS分量系数，fun(Δf′)为变换函数，Δf′为频率偏差预期值，PCPS为修正分量。优选地，CPS分量系数CCPS取CPS标准中的常数L10的0.5倍，则有：当Δf′＞0时，PCPS＝-0.5L10；当Δf′＜0时，PCPS＝0.5L10；当Δf′＝0时，PCPS＝0。
在步骤S102中，利用区域控制偏差采集系统采集计算区域控制偏差，并结合修正分量计算自动发电控制机组的下一控制周期的总调节量后，将得到的总调节量发送给自动发电控制机组。
具体地，结合修正分量计算自动发电控制机组的下一控制周期的总调节量的步骤可以表示为：
P＝-ACE+PCPS
其中，P为总调节量，ACE为区域控制偏差。
由于本发明提供的面向CPS标准的自动发电控制机组的控制方法在对自动发电控制机组的下一控制周期进行调节控制时，是面向频率偏差的预测值而非即时频率偏差来计算功率总调节量的，同时抛弃了对导致电机频繁调节的积分分量，相对于现有技术而言，在提高区域CPS指标的前提下，降低了自动发电控制机组的电机损耗，节省了资源，节能效果明显。
由于该面向CPS标准的自动发电控制机组的控制方法在计算总调节量时，去除了积分分量，当区域控制偏差ACE相对平稳时，该方法会失去积分分量的稳定作用，为此，该方法在结合修正分量计算自动发电控制机组的下一控制周期的总调节量的步骤之后，将得到的总调节量发送给自动发电控制机组的步骤之前，还可以包括以下步骤：判断计算得到的总调节量是否在预设的死区范围内，是则不将得到的总调节量发送给自动发电控制机组，否则将得到的总调节量发送给自动发电控制机组。其中，预设的死区范围优选为-0.5L10--0.5L10。
如图2所示，本发明提供的面向CPS标准的自动发电控制机组的控制系统包括：第一计算单元11，用于在自动发电控制机组的当前控制周期末，计算频率偏差预期值及其函数变换后，生成未来频率偏差预期，进而计算修正分量；第二计算单元12，用于根据区域控制偏差采集系统采集计算的区域控制偏差，结合第一计算单元11计算得到的修正分量计算自动发电控制机组的下一控制周期的总调节量后，将得到的总调节量发送给自动发电控制机组。
其中，第一计算单元11计算频率偏差预期值及其函数变换，以及计算修正分量的步骤如上所述，在此不再赘述。
其中，第二计算单元12结合修正分量计算自动发电控制机组的下一控制周期的总调节量的步骤如上所述，在此不再赘述。
为了提高区域控制偏差ACE相对平稳时调节的稳定性，该系统还可以包括：判断单元13，用于判断第二计算单元12计算得到的总调节量是否在预设的死区范围内，是则不将得到的总调节量发送给自动发电控制机组，否则将得到的总调节量发送给自动发电控制机组。
由于本发明提供的面向CPS标准的自动发电控制机组的控制方法在对自动发电控制机组的下一控制周期进行调节控制时，是面向频率偏差的预期值而非即时频率偏差来计算功率总调节量的，同时抛弃了对导致电机频繁调节的积分分量，相对于现有技术而言，在提高区域CPS指标的前提下，降低了自动发电控制机组损耗，节省了资源，节能效果明显。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种面向CPS标准的自动发电控制机组的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：
在自动发电控制机组的当前控制周期末，计算频率偏差预期值及其函数变换后，生成未来频率偏差预期，进而计算修正分量；
利用区域控制偏差采集系统采集计算区域控制偏差，并结合修正分量计算自动发电控制机组的下一控制周期的总调节量后，将得到的总调节量发送给自动发电控制机组；
所述计算频率偏差预期值的步骤表示具体为：
读取历史天数相应时间段内的多个频率偏差历史数据值；
计算读取的历史数据值的算术平均或加权平均值，作为频率偏差预期值；
所述计算修正分量的步骤表示为：
PCPS=-CCPS×fun(Δf')
其中，CCPS为CPS分量系数，fun(Δf')为变换函数，Δf'为频率偏差预期值，PCPS为修正分量；
所述结合修正分量计算自动发电控制机组的下一控制周期的总调节量的步骤表示为；
P=-ACE+PCPS
其中，P为总调节量，ACE为区域控制偏差。
2.如权利要求1所述的面向CPS标准的自动发电控制机组的控制方法，其特征在于，在所述结合修正分量计算自动发电控制机组的下一控制周期的总调节量的步骤之后，将得到的总调节量发送给自动发电控制机组的步骤之前，所述方法还包括以下步骤：
判断计算得到的总调节量是否在预设的死区范围内，是则不将得到的总调节量发送给自动发电控制机组，否则将得到的总调节量发送给自动发电控制机组。
3.一种面向CPS标准的自动发电控制机组的控制系统，其特征在于，所述系统包括：
第一计算单元，用于在自动发电控制机组的当前控制周期末，计算频率偏差预期值及其函数变换后，生成未来频率偏差预期，进而计算修正分量；
第二计算单元，用于根据区域控制偏差采集系统采集计算的区域控制偏差，结合所述第一计算单元计算得到的修正分量计算自动发电控制机组的下一控制周期的总调节量后，将得到的总调节量发送给自动发电控制机组；
所述第一计算单元计算频率偏差预期值的步骤表示具体为：
读取历史天数相应时间段内的多个频率偏差历史数据值；
计算读取的历史数据值的算术平均值，作为频率偏差预期值；
所述第一计算单元计算修正分量的步骤表示为：
PCPS=-CCPS×fun(Δf')
其中，CCPS为CPS分量系数，fun(Δf')为变换函数，Δf'为频率偏差预期值，PCPS为修正分量；
所述第二计算单元结合修正分量计算自动发电控制机组的下一控制周期的总调节量的步骤表示为；
P=-ACE+PCPS
其中，P为总调节量，ACE为区域控制偏差。
4.如权利要求3所述的面向CPS标准的自动发电控制机组的控制系统，
其特征在于，所述系统还包括：
判断单元，用于判断所述第二计算单元计算得到的总调节量是否在预设的死区范围内，是则不将得到的总调节量发送给自动发电控制机组，否则将得到的总调节量发送给自动发电控制机组。
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