CN102522775A - 基于wams的agc机组调节性能在线评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了属于电力系统控制技术领域的基于WAMS的AGC机组调节性能在线评估方法。它包括以下步骤：1)测量并记录一小时内AGC机组实时有功输出功率、自动发电控制系统指令值及对应的时标，设定自动发电控制系统调节性能指标的标准和评估系数的标准；2)根据步骤1)，计算自动发电控制系统机组的性能指标，得出相应的效能系数和评估系数；3)比较步骤1)设定的评估系数的标准和步骤2)计算得到的评估系数；4)输出步骤3)的评估结果。本发明的有益效果为：实现了对AGC机组当前的调节能力更准确、客观的掌握，提高电网的调度和运行质量。同时，督促调节性能差的机组进行整改，鼓励调节性能好的机组继续保持。

Description

基于WAMS的AGC机组调节性能在线评估方法

技术领域

本发明属于电力系统控制技术领域，特别涉及基于WAMS的AGC机组调节性能在线评估方法。

背景技术

频率是衡量电网电能质量的重要指标之一，频率稳定是大电网安全稳定运行的保证。目前二次调频主要由自动发电控制(AutomaticGeneration Control，AGC)系统协调完成。我国从20世纪60年代起在东北、华东和华北三大电网引进自动发电控制系统，随着自动化技术的提高和各地区自动发电控制系统机组容量的增加，电网频率合格率有了较大的提高。但是，由于自动发电控制系统机组调节性能的差异，不同机组对电网频率控制的贡献各不相同，对自动发电控制系统机组性能进行科学公平的评价，对进一步促进自动发电控制系统机组性能的提高、改善市场运行效益具有重要意义。因此，精确、实时地评估自动发电控制系统机组调节性能是调度自动化领域的重点问题之一，也是技术发展的难点。

发明内容

本发明针对上述缺陷公开了基于WAMS的AGC机组调节性能在线评估方法，能够简单、精确地实时在线评估自动发电控制系统机组调节性能。

基于WAMS的AGC机组调节性能在线评估方法包括以下步骤：

1)利用广域测量系统，测量并记录一小时内自动发电控制系统机组实时有功输出功率、自动发电控制系统指令值及对应的时标，设定自动发电控制系统调节性能指标的标准和评估系数的标准；

2)根据步骤1)测量的一小时内自动发电控制系统机组实时有功输出功率、自动发电控制系统指令值及对应的时标，计算自动发电控制系统机组的性能指标，并根据步骤1)设定的自动发电控制系统调节性能指标的标准，转换为相应的效能系数和评估系数；

3)比较步骤1)设定的评估系数的标准和步骤2)计算得到的评估系数，对于任意自动发电控制系统机组，若步骤2)计算得到的评估系数大于步骤1)设定的评估系数标准，则判定这一个小时内自动发电控制系统调节性能合格，若步骤2)计算得到的评估系数不小于步骤1)设定的评估系数标准，则判定这一个小时内自动发电控制系统调节性能不合格；

4)输出步骤3)的评估结果。

所述自动发电控制系统调节性能指标为：自动发电控制系统的响应时间、调节速率、差动速率和调节精度。

所述自动发电控制系统调节性能指标的标准是指：响应时间为1min、调节速率为每分钟2％额定容量、差动速率为0、调节精度为3％额定容量、评估系数标准为1.0。

所述步骤2)包括以下步骤：

21)根据步骤1)测量的一小时内自动发电控制系统机组实时有功输出功率、自动发电控制系统指令值及对应的时标，确定自动发电控制系统调节过程中的控制段及对控制段进行分类；

22)根据步骤1)测量的实时数据，计算自动发电控制系统调节过程考核控制段和超时控制段的响应时间、调节速率、差动速率和调节精度；

23)根据步骤22)计算得到的性能指标和步骤1)设定的自动发电控制系统调节性能指标的标准，计算相应的效能系数和评估系数。

所述确定自动发电控制系统调节过程中的控制段及对控制段进行分类包括如下步骤：

211)设置自动发电控制系统响应死区为10MW，最小调节时间为3min，最大调节时间为6min；

212)从第一个采样时间点开始，逐步计算每个采样时间点处自动发电控制系统机组有功输出功率和自动发电控制系统指令值差值的绝对值，若该差值大于步骤211)设定的自动发电控制系统响应死区，则记为第一个控制段起点；

213)从第一个控制段起点开始，逐步计算每个采样时间点处自动发电控制系统机组有功输出功率和自动发电控制系统指令值差值的绝对值，若该差值小于步骤211)设定的自动发电控制系统响应死区，则记为第一个控制段终点；

214)第一个控制段终点的时刻减去第一个控制段起点的时刻，记为控制段时间长度；

215)按照步骤212)-步骤214)继续计算其他的控制段时间长度；

216)比较步骤211)设定的最小调节时间、最大调节时间和步骤214)和步骤215)计算得到的控制段时间长度，若控制段时间长度小于最小调节时间，则判定该控制段为快速控制段，若控制段时间长度处于最小调节时间和最大调节时间之间，则判定该控制段为考核控制段，若控制段时间长度大于最大调节时间，则判定该控制段为超时控制段。

本发明的有益效果为：本发明提出的基于WAMS的AGC机组调节性能在线评估方法能通过对自动发电控制系统调节性能指标的计算和处理，从而对自动发电控制系统机组当前的调节能力更准确、客观的掌握，提高电网的调度和运行质量。同时，根据自动发电控制系统机组调节性能在线评估的结果，能够督促调节性能差的机组进行整改，鼓励调节性能好的机组继续保持，对维护电网频率稳定、加强电网二次调频能力有着重要的作用。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明根据自动发电控制系统调节过程的特点和运行经验，将自动控制理论中分段评估的思想引入电力系统，通过对自动发电控制系统调节性能指标和评估系数的计算，能够实时获取机组当前自动发电控制系统调节性能。

如图1所示，基于WAMS的AGC机组调节性能在线评估方法包括以下步骤：

1)利用广域测量系统(WAMS)，测量并记录一小时内自动发电控制系统机组实时有功输出功率、自动发电控制系统指令值及对应的时标，设定自动发电控制系统调节性能指标的标准和评估系数的标准；

自动发电控制系统调节性能指标为：自动发电控制系统的响应时间、调节速率、差动速率和调节精度。自动发电控制系统调节性能指标的标准是指：响应时间为1min、调节速率为每分钟2％额定容量、差动速率为0、调节精度为3％额定容量、评估系数标准为1.0。

2)根据步骤1)测量的一小时内自动发电控制系统机组实时有功输出功率、自动发电控制系统指令值及对应的时标，计算自动发电控制系统机组的性能指标，并根据步骤1)设定的自动发电控制系统调节性能指标的标准，转换为相应的效能系数和评估系数；

3)比较步骤1)设定的评估系数的标准和步骤2)计算得到的评估系数，对于任意自动发电控制系统机组，若步骤2)计算得到的评估系数大于步骤1)设定的评估系数标准，则判定这一个小时内自动发电控制系统调节性能合格，若步骤2)计算得到的评估系数不小于步骤1)设定的评估系数标准，则判定这一个小时内自动发电控制系统调节性能不合格；

4)输出步骤3)的评估结果。

所述步骤2)包括以下步骤：

21)根据步骤1)测量的一小时内自动发电控制系统机组实时有功输出功率、自动发电控制系统指令值及对应的时标，确定自动发电控制系统调节过程中的控制段及对控制段进行分类；

22)根据步骤1)测量的实时数据，计算自动发电控制系统调节过程考核控制段的响应时间ΔT_i、调节速率V_i、差动速率ΔV_i和调节精度ΔR_i，i＝1，2，...，n_e，其中n_e表示考核控制段的个数；

根据步骤1)测量的实时数据，计算自动发电控制系统调节过程超时控制段的响应时间ΔT_j、调节速率V_j、差动速率ΔV_j和调节精度ΔR_j，j＝1，2，…，n_f，其中n_f表示超时控制段的个数；

其中，响应时间指自动发电控制系统发出自动发电控制系统指令之后，机组出力在原出力点的基础上，可靠地跨出与调节方向一致的机组调节死区所用的时间；

调节速率指机组响应负荷指令的速率，即正常情况下自动发电控制系统机组受控期间，有功输出功率对时间的变化率；

差动速率指自动发电控制系统机组上升速率和下降速率的差值；

调节精度指自动发电控制系统机组最后稳定时有功输出功率与自动发电控制系统指令值之间的差值。

23)根据步骤22)计算得到的性能指标(即自动发电控制系统调节过程考核控制段和超时控制段的响应时间、调节速率、差动速率和调节精度)和步骤1)设定的自动发电控制系统调节性能指标的标准，计算相应的效能系数和评估系数。

其中，对于考核控制段，响应时间效能系数k_i1为

$k_{i1}=1.0-\frac{{\mathrm{\ΔT}}_i-60}{60}$

调节速率效能系数k_i2为

$k_{i2}=1.0+(\frac{\left|V_i\right|}{P_n}-2\%)\×50$

P_n为自动发电控制系统机组的额定容量；

差动速率效能系数k_i3为

$k_{i3}=1.0-\frac{\underset{i=1}{\overset{n_e}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ΔV}}_i}{n_e{P}_n}\×50$

调节精度效能系数k_i4为

$k_{i4}=1.0-(\frac{\underset{i=1}{\overset{n_e}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ΔR}}_i}{n_e{P}_n}-3\%)\×50$

评估系数为

K_i＝0.1k_i1+0.2k_i2+0.2k_i3+0.5k_i4

对于超时控制段，响应时间效能系数k_j1为

$k_{j1}=1.0-\frac{{\mathrm{\ΔT}}_j-60}{60}$

调节速率效能系数k_j2为

$k_{j2}=1.0+(\frac{\left|V_j\right|}{P_n}-2\%)\×50$

P_n为自动发电控制系统机组的额定容量；

差动速率效能系数k_j3为

$k_{j3}=1.0-\frac{\underset{j=1}{\overset{n_e}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ΔV}}_j}{n_e{P}_n}\×50$

调节精度效能系数k_j4为

$k_{j4}=1.0-(\frac{\underset{j=1}{\overset{n_f}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ΔR}}_j}{n_f{P}_n}-3\%)\×50$

评估系数为

K_j＝0.1k_j1+0.2k_j2+0.2k_j3+0.5k_j4

确定自动发电控制系统调节过程中的控制段及对控制段进行分类包括如下步骤：

211)设置自动发电控制系统响应死区为10MW，最小调节时间为3min，最大调节时间为6min；

212)从第一个采样时间点开始，逐步计算每个采样时间点处自动发电控制系统机组有功输出功率和自动发电控制系统指令值差值的绝对值，若该差值大于步骤211)设定的自动发电控制系统响应死区，则记为第一个控制段起点；

213)从第一个控制段起点开始，逐步计算每个采样时间点处自动发电控制系统机组有功输出功率和自动发电控制系统指令值差值的绝对值，若该差值小于步骤211)设定的自动发电控制系统响应死区，则记为第一个控制段终点；

214)第一个控制段终点的时刻减去第一个控制段起点的时刻，记为控制段时间长度；

215)按照步骤212)-步骤214)继续计算其他的控制段时间长度；

216)比较步骤211)设定的最小调节时间、最大调节时间和步骤214)和步骤215)计算得到的控制段时间长度，若控制段时间长度小于最小调节时间，则判定该控制段为快速控制段，若控制段时间长度处于最小调节时间和最大调节时间之间，则判定该控制段为考核控制段，若控制段时间长度大于最大调节时间，则判定该控制段为超时控制段。

本发明提出的基于WAMS的AGC机组调节性能在线评估方法可以实用于我国各省级电力系统和地区电力系统的调度自动化系统之中，提高电网的调度和运行质量。同时，根据自动发电控制系统机组调节性能在线评估的结果，能够督促调节性能差的机组进行整改，鼓励调节性能好的机组继续保持，对维护电网频率稳定、加强电网二次调频能力有着重要的作用，具有重大的经济、社会价值。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.基于WAMS的AGC机组调节性能在线评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)利用广域测量系统，测量并记录一小时内自动发电控制系统机组实时有功输出功率、自动发电控制系统指令值及对应的时标，设定自动发电控制系统调节性能指标的标准和评估系数的标准；

2)根据步骤1)测量的一小时内自动发电控制系统机组实时有功输出功率、自动发电控制系统指令值及对应的时标，计算自动发电控制系统机组的性能指标，并根据步骤1)设定的自动发电控制系统调节性能指标的标准，转换为相应的效能系数和评估系数；

3)比较步骤1)设定的评估系数的标准和步骤2)计算得到的评估系数，对于任意自动发电控制系统机组，若步骤2)计算得到的评估系数大于步骤1)设定的评估系数标准，则判定这一个小时内自动发电控制系统调节性能合格，若步骤2)计算得到的评估系数不小于步骤1)设定的评估系数标准，则判定这一个小时内自动发电控制系统调节性能不合格；

4)输出步骤3)的评估结果。

2.根据权利要求1所述的基于WAMS的AGC机组调节性能在线评估方法，其特征在于，所述自动发电控制系统调节性能指标为：自动发电控制系统的响应时间、调节速率、差动速率和调节精度。

3.根据权利要求1所述的基于WAMS的AGC机组调节性能在线评估方法，其特征在于，所述自动发电控制系统调节性能指标的标准是指：响应时间为1min、调节速率为每分钟2％额定容量、差动速率为0、调节精度为3％额定容量、评估系数标准为1.0。

4.根据权利要求1所述的基于WAMS的AGC机组调节性能在线评估方法，其特征在于，所述步骤2)包括以下步骤：

21)根据步骤1)测量的一小时内自动发电控制系统机组实时有功输出功率、自动发电控制系统指令值及对应的时标，确定自动发电控制系统调节过程中的控制段及对控制段进行分类；

22)根据步骤1)测量的实时数据，计算自动发电控制系统调节过程考核控制段和超时控制段的响应时间、调节速率、差动速率和调节精度；

23)根据步骤22)计算得到的性能指标和步骤1)设定的自动发电控制系统调节性能指标的标准，计算相应的效能系数和评估系数。

5.根据权利要求4所述的基于WAMS的AGC机组调节性能在线评估方法，其特征在于，所述确定自动发电控制系统调节过程中的控制段及对控制段进行分类包括如下步骤：

211)设置自动发电控制系统响应死区为10MW，最小调节时间为3min，最大调节时间为6min；

212)从第一个采样时间点开始，逐步计算每个采样时间点处自动发电控制系统机组有功输出功率和自动发电控制系统指令值差值的绝对值，若该差值大于步骤211)设定的自动发电控制系统响应死区，则记为第一个控制段起点；

213)从第一个控制段起点开始，逐步计算每个采样时间点处自动发电控制系统机组有功输出功率和自动发电控制系统指令值差值的绝对值，若该差值小于步骤211)设定的自动发电控制系统响应死区，则记为第一个控制段终点；

214)第一个控制段终点的时刻减去第一个控制段起点的时刻，记为控制段时间长度；

215)按照步骤212)-步骤214)继续计算其他的控制段时间长度；

216)比较步骤211)设定的最小调节时间、最大调节时间和步骤214)和步骤215)计算得到的控制段时间长度，若控制段时间长度小于最小调节时间，则判定该控制段为快速控制段，若控制段时间长度处于最小调节时间和最大调节时间之间，则判定该控制段为考核控制段，若控制段时间长度大于最大调节时间，则判定该控制段为超时控制段。

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