CN103094928A - 电网冲击负荷扰动的识别与控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电网冲击负荷扰动的识别与控制方法，该方法的步骤包括有：数据采集、处理及判断冲击负荷发生；计算冲击负荷偏差；判断冲击负荷发生；区域控制偏差计算；区域控制偏差滤波；区域调节功率计算；区域调节功率分配、备用监视、控制性能考核。本发明通过对数据采集与监视控制系统数据的连续采样判别冲击负荷的发生，并对负荷频率控制的基本比例和积分调节功率进行修正来实现对冲击负荷的控制，该方法为保证电网安全运行，抑止冲击负荷对电网的影响，具有广泛推广的重要意义。

Description

电网冲击负荷扰动的识别与控制方法

技术领域

本发明属于电力系统中动力与冲击负荷扰动技术领域，尤其是一种电网冲击负荷扰动的识别与控制方法。

背景技术

电网常规自动发电控制系统，构建于电力调度数据采集与监视控制系（Supervisory Control and Data Acquisition,简称SCADA）；控制算法一般采用比例和积分控制,对维持电网正常运行时发电和负荷功率平衡，保证电网安全运行和减轻调度人员劳动强度发挥了重要作用。

如图1所示，常规自动发电控制从电网采集系统频率、联络线交换功率、机组发电功率等基本数据开始，计算区域控制偏差（Area control error,简称ACE），经过比例和积分环节后的调节功率与机组基点功率相加，最后通过电厂控制器（Plant controller，PLC）的保护和限制环节作用后将目标功率下发至AGC机组。整个环节是一个完整的闭环控制系统。

目前常规AGC对冲击负荷的识别与抑制等均存在不足现象。当电网中出现如冲击负荷等大扰动时，不容易准确识别出并调节可调机组的功率来迅速减少电网区域控制偏差ACE，因此电网安全受到一定程度威胁（如暂态稳定、电压稳定等）。冲击负荷也会造成电网区域控制性能考核指标（如A1/A2或CPS1/CPS2）的恶化。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电网冲击负荷扰动的识别与控制方法。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种电网冲击负荷扰动的识别与控制方法，步骤如下：

⑴数据采集、处理及判断冲击负荷发生；

⑵计算冲击负荷偏差；

⑶判断冲击负荷发生；

⑷区域控制偏差计算；

⑸区域控制偏差滤波；

⑹区域调节功率计算；

⑺区域调节功率分配、备用监视、控制性能考核。

而且，所述步骤⑴的数据采集、处理及判断冲击负荷发生的具体步骤包括：

①通过对电力调度数据采集与监视控制系统进行数据检索，获取自动发电控制系统需要的模拟量和状态量测；

②检查数据的质量标志，检索出质量标志中包含的坏数据、旧数据、退出服务数据及人工置数，并将这些数据剔除；

③将剔除坏数据、旧数据、退出服务数据及人工置数后的数据放在自动发电控制系统对应的量测表中；

④数值计算冲击负荷前t1秒的平均值，其中t1设置的时间周期为30s或60s，

$\mathrm{CJAve}=\frac{1}{t_1}{\∫}_{-t1}^0\mathrm{CJCurvedt}.$

而且，所述步骤⑵计算冲击负荷偏差的计算公式为：CJ_deviation=CJCur-CJAve

其中：CJCurve为[-t₁,0]实时冲击负荷曲线，CJCur为从数据采集与监视控制系统读取的当前采样冲击负荷。

而且，所述步骤⑶判断冲击负荷发生的具体判断方式为：设定一个冲击负荷门槛值，如果CJ_deviation大于设定的门槛值，则判断冲击负荷发生。

而且，所述步骤⑷的计算，按具体的区域控制策略，固定频率控制/固定联络线功率控制/联络线频率控制，计算ACE，

ACE_i=-10β_iΔf_i+ΔP_i

其中：β_i为频率特性系数，Δf_i为电网频率偏差，ΔP_i为净交换功率偏差。

而且，所述步骤⑸的滤波，具体采用线性数字滤波对原始ACE信号滤波，其中为α滤波因子

ACEFIL_i，k+1=(1-α)*ACEFIL_i,k+α*ACE_i，k+1。

而且，所述步骤⑹的区域调节功率计算的具体步骤包括：

①采用比例积分控制，区域调节功率计算如下：

${\mathrm{ACEREG}}_i=K_{\mathrm{Pi}}{\mathrm{ACEFIL}}_i+K_{\mathrm{Ii}}{\∫}_0^t{\mathrm{ACEFIL}}_i\mathrm{dt}=P_{\mathrm{Pi}}+P_{\mathrm{Ii}}$

其中：K_Pi，K_Ii为控制区的比例因子和积分因子，P_Pi和P_Ii分别为控制区的比例和积分调节功率；

②冲击负荷作用后的区域功率调节：

当冲击负荷不发生时，采用经典的比例和积分控制，冲击负荷作用后的区域功率调节按如下方法进行修正：

ACEREG_i=P_Pi+P_Ii+P_CJoffset

其中K为修正系数，附加项按下式计算：

P_CJoffset=K*CJ_deviation。

本发明的优点和积极效果是：

本发明通过对数据采集与监视控制系统数据的连续采样判别冲击负荷的发生，并对负荷频率控制的基本比例和积分调节功率进行修正来实现对冲击负荷的控制。该方法为保证电网安全运行，抑止冲击负荷对电网的影响，具有广泛推广的重要意义。

附图说明

图1常规自动发电控制系统示意图；

图2为本发明方法的逻辑框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实例做进一步详述：

一种电网冲击负荷扰动的识别与控制方法，如图2所示，步骤如下：

⑴数据采集、处理及判断冲击负荷发生；

①通过数据采集与监视控制系统数据检索，获取自动发电控制系统需要的模拟量和状态量测；

②检查数据的质量标志，检索出质量标志中包含的坏数据、旧数据、退出服务数据及人工置数，并将这些数据剔除；

③将剔除坏数据、旧数据、退出服务数据及人工置数后的数据放在自动发电控制系统对应的量测表中；

④数值计算冲击负荷前t1秒的平均值，其中t1设置的时间周期为30s或60s，

$\mathrm{CJAve}=\frac{1}{t_1}{\∫}_{-t1}^0\mathrm{CJCurvedt};$

⑵计算冲击负荷偏差：

CJ_deviation=CJCur-CJAve

其中：CJCurve为[-t₁,0]实时冲击负荷曲线，CJCur为从数据采集与监视控制系统读取的当前采样冲击负荷；

⑶判断冲击负荷发生；

设定一个冲击负荷门槛值，如果CJ_deviation大于设定的门槛值，则判断冲击负荷发生；

⑷区域控制偏差计算；

按具体的区域控制方式，固定频率控制/固定联络线功率控制/联络线频率控制，计算ACE，

ACE_i=-10β_iΔf_i+ΔP_i

其中：β_i为频率特性系数，Δf_i为电网频率偏差，ΔP_i为净交换功率偏差；

⑸区域控制偏差滤波；

采用线性数字滤波对原始ACE信号滤波，其中为α滤波因子

ACEFIL_i，k+1=(1-α)*ACEFIL_i,k+α*ACE_i，k+1；

⑹区域调节功率计算；

①采用比例积分（PI）控制，区域调节功率计算如下：

${\mathrm{ACEREG}}_i=K_{\mathrm{Pi}}{\mathrm{ACEFIL}}_i+K_{\mathrm{Ii}}{\∫}_0^t{\mathrm{ACEFIL}}_i\mathrm{dt}=P_{\mathrm{Pi}}+P_{\mathrm{Ii}}$

其中：K_Pi，K_Ii为控制区的比例因子和积分因子，P_Pi和P_Ii分别为控制区的比例和积分调节功率；

②冲击负荷作用后的区域功率调节：

当冲击负荷不发生时，采用经典的PI控制。冲击负荷作用后的区域功率调节按如下方法进行修正：

ACEREG_i=P_Pi+P_Ii+P_CJoffset

其中K为修正系数，附加项按下式计算：

P_CJoffset=K*CJ_deviation；

⑺区域调节功率分配、备用监视、控制性能考核；

与传统负荷频率控制相同，即将区域调节功率，比例、积分、附加部分按人工权重及经济规则分配到各机组中。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (7)

1.一种电网冲击负荷扰动的识别与控制方法，其特征在于：步骤如下：

⑴数据采集、处理及判断冲击负荷发生；

⑵计算冲击负荷偏差；

⑶判断冲击负荷发生；

⑷区域控制偏差计算；

⑸区域控制偏差滤波；

⑹区域调节功率计算；

⑺区域调节功率分配、备用监视、控制性能考核。

2.根据权利要求1所述的电网冲击负荷扰动的识别与控制方法，其特征在于：所述步骤⑴的数据采集、处理及判断冲击负荷发生的具体步骤包括：

①通过对电力数据采集与监视控制系统数据进行检索，获取自动发电控制系统需要的模拟量和状态量测；

②检查数据的质量标志，检索出质量标志中包含的坏数据、旧数据、退出服务数据及人工置数，并将这些数据剔除；

③将剔除坏数据、旧数据、退出服务数据及人工置数后的数据放在自动发电控制系统对应的量测表中；

④数值计算冲击负荷前t1秒的平均值，其中t1设置的时间周期为30s或60s，

$\mathrm{CJAve}=\frac{1}{t_1}{\∫}_{-t_1}^0\mathrm{CJCurvedt}.$

3.根据权利要求1所述的电网冲击负荷扰动的识别与控制方法，其特征在于：所述步骤⑵计算冲击负荷偏差的计算公式为：CJ_deviation＝CJCur-CJAve

其中：CJCurve为[-t₁,0]实时冲击负荷曲线，CJCur为从电力调度数据采集与监视控制系统读取的当前采样冲击负荷。

4.根据权利要求1所述的电网冲击负荷扰动的识别与控制方法，其特征在于：所述步骤⑶判断冲击负荷发生的具体判断方式为：设定一个冲击负荷门槛值，如果CJ_deviation大于设定的门槛值，则判断冲击负荷发生。

5.根据权利要求1所述的电网冲击负荷扰动的识别与控制方法，其特征在于：所述步骤⑷的计算，按具体不同的区域控制策略，固定频率控制/固定联络线功率控制/联络线频率控制，计算ACE，

ACE_i=-10β_iΔf_i+ΔP_i

其中：β_i为频率特性系数，Δf_i为电网频率偏差，ΔP_i为净交换功率偏差。

6.根据权利要求1所述的电网冲击负荷扰动的识别与控制方法，其特征在于：所述步骤⑸的滤波，具体采用线性数字滤波对原始ACE信号滤波，其中为α滤波因子

ACEFIL_i，k+1=(1-α)*ACEFIL_i,k+α*ACE_i，k+1。

7.根据权利要求1所述的电网冲击负荷扰动的识别与控制方法，其特征在于：所述步骤⑹的区域调节功率计算的具体步骤包括：

①采用比例积分控制，区域调节功率计算如下：

${\mathrm{ACEREG}}_i=K_{\mathrm{Pi}}{\mathrm{ACEFIL}}_i+K_{\mathrm{Ii}}{\∫}_0^t{\mathrm{ACEFIL}}_i\mathrm{dt}=P_{\mathrm{Pi}}+P_{\mathrm{Ii}}$

其中：K_Pi，K_Ii为控制区的比例因子和积分因子，P_Pi和P_Ii分别为控制区的比例和积分调节功率；

②冲击负荷作用后的区域功率调节：

当冲击负荷不发生时，采用经典的比例和积分控制，冲击负荷作用后的区域功率调节按如下方法进行修正：

ACEREG_i=P_Pi+P_Ii+P_CJoffset

其中K为修正系数，附加项按下式计算：

P_CJoffset=K*CJ_deviation。

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