CN103187730A - 一种关于自动发电控制的超前控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电力系统有功控制领域中的自动发电控制，特别是一种关于自动发电控制的超前控制方法。为克服现有自动发电控制滞后的调节带来的对全网发用电平衡约束，AGC机组调节压力大，电网有功控制水平低的缺陷，本发明提供了一种关于自动发电控制的超前控制方法，通过综合超短期负荷预报，短期负荷预报，机组日前计划得出控制区域超前控制偏差后，将控制偏差分配给参与超前控制机组，把发电机组实际出力与计划出力的偏差作为一个承担超前控制调节量的分配优先级指标，满足全网的发用电平衡的约束，大大减轻AGC机组的调节压力，同时确保超前控制与日前发电计划的顺利实施。

Description

一种关于自动发电控制的超前控制方法
技术领域
本发明涉及电力系统有功控制领域中的自动发电控制（简称“AGC”），特别是一种关于自动发电控制的超前控制方法，本发明用于发电机组日前发电计划的超前控制。
背景技术
自动发电控制简称AGC，它是能量管理系统（EMS）的重要组成部分。其工作原理是按电网高度中心的控制目标将指令发送给有关发电厂或机组，通过电厂或机组的自动控制调节装置，实现对发电机功率的自动控制。现有常规的自动发电控制（AGC）是一个控制滞后的调节过程，当系统频率和/或联络线交换功率偏离计划值时, 产生区域控制偏差(ACE) , 则AGC系统根据ACE 的大小对可控机组发出控制命令, 待机组响应控制命令后, 系统频率和/或联络线交换功率逐渐恢复到原计划值。这是一个先有偏差, 再进行调节的过程。另一方面, 系统中能快速响应的可调机组容量(例如水电机组) 是非常有限而宝贵的, 希望将这一部分资源充分用于调节系统中负荷和发电的快速随机变化。在AGC实际运行中, 当系统负荷处于长时间爬坡(向上或向下) 过程中, 响应速度较快的机组逐渐接近其调节上限或下限, 而响应速度较慢的机组(如火电机组) 仍有较大的调节裕度, 从而使系统失去向上或向下方向的快速调节能力。为避免这种情况的发生, 在预计系统负荷将要爬坡之前, 调度员往往要让响应速度较慢的机组提前向某一目标运动, 以满足系统负荷的变化。因此，在许多省级调度机构AGC都引入超前控制，实现了火电机组与水电机组的协调控制。另外，为了满足电力市场的需要，将电力市场的日前计划送入超短期实时调度系统，结合超短期负荷预测的结果把电力市场日前计划与实时控制相关联，以充分反映日前计划在调度上的意义，同时体现经济性和公平性。
在日前电力市场环境下，日前发电计划是根据各发电厂的报价曲线、短期负荷预测的结果通过市场出清数学模型的计算而生成的，日前计划和短期负荷预测是满足发用电平衡约束的。如果日前计划得不到执行，各发电厂的报价行为就难以反映为机组的实际出力水平，仅存的只是在电量结算上的意义，即日前计划与合同分解曲线之差决定了以市场价结算的电量，日前计划水平越高，以市场价结算的电量也就越多。因此，日前计划由于缺乏实时调度上的意义而处于一种尴尬境地，市场出清的严肃性受到挑战。
发明内容
本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是克服现有自动发电控制滞后的调节带来的对全网发用电平衡约束，AGC机组调节压力大，电网有功控制水平低的缺陷，提供一种关于自动发电控制的超前控制方法，所述控制方法可以满足全网的发用电平衡的约束，大大减轻AGC机组的调节压力，有效提高电网有功控制水平，还能保证超前控制与日前发电计划的顺利实施。
为实现上述目的，本发明采取如下的技术方案：一种关于自动发电控制的超前控制方法，包括下列步骤:
（1）在互联电网系统中设有一个主控制区域模块，实施互联电网的常规区域控制，其控制目标为维持电网的频率在控制范围内和/或维持本控制区域与其他相邻控制区域交换功率为给定计划值；
（2）主控制区域模块中连接能够参与区域控制偏差的远方常规机组（包括水电、火电）和能够参与超前控制的火电机组；
（3）主控制区域模块连接一自动发电控制模块，发电机组通过数据采集与监控模块将发电机组实际出力反馈给自动发电控制模块，自动发电控制模块确定发电机组目标出力并通过数据采集与监控模块控制发电机组出力；
（4）自动发电控制模块内设有一超前控制子模块，其由超前控制偏差计算单元和超前控制偏差分配单元串接组成；
（5）数据采集与监控模块输出连接超前控制偏差计算单元，超前控制偏差分配单元输出连接数据采集与监控模块；
（6）参与超前控制的火电机组具有日前发电计划，自动发电控制模块在进行常规控制时，能够实时得到这些机组的日前计划，并且该计划应该是一个经过数值插值的连续计划；
（7）超前控制偏差计算单元工作时运算方法如下：
Figure 2012100061364100002DEST_PATH_IMAGE002
；
式中：
Figure 2012100061364100002DEST_PATH_IMAGE004
为人工给定的系数，取值范围一般为（0－1）；
Figure 2012100061364100002DEST_PATH_IMAGE006
为未来时刻预测负荷与当前实际负荷偏差；
Figure 2012100061364100002DEST_PATH_IMAGE008
为未来时刻计划交换与当前实际交换计划的偏差；
Figure 2012100061364100002DEST_PATH_IMAGE010
为计划控制机组未来整5分钟发电计划与实际出力的偏差；
（8）超前控制偏差输入超前控制偏差分配单元进行运算后分配给参与超前控制的火电机组，所述分配单元的工作方法为计划偏差优先方式，运算方法如下：
机组优先级排序因子为：
式中：
Figure 2012100061364100002DEST_PATH_IMAGE014
为机组的排序因子；
Figure 2012100061364100002DEST_PATH_IMAGE016
为机组的实际出力；
Figure 2012100061364100002DEST_PATH_IMAGE018
为机组未来计划出力；
Figure 2012100061364100002DEST_PATH_IMAGE020
为机组的装机容量；
Figure 2012100061364100002DEST_PATH_IMAGE022
为参与超前控制机组的总数；
（9）当超前控制偏差为正时，表示未来需要机组增加出力，此时排序因子小的机组排序靠前；在进行分配时，超前控制偏差按机组最大分配量分配给排名第一的机组，剩下的偏差量按机组最大分配量再分配给排名第二的机组，依次类推直至控制偏差量完全分完或机组全部参与分配；当超前控制偏差为负时，表示未来需要机组减少出力，此时排序因子大的机组排序靠前；在进行分配时，超前控制偏差按机组最大分配量分配给排名第一的机组，剩下的偏差量按机组最大分配量再分配给排名第二的机组，依次类推直至控制偏差量完全分完或机组全部参与分配；
（10）在得到所有参与超前控制机组的调节分配量后，再加上机组的实际出力作为机组的目标出力发送至数据采集与监控模块，该机组同时不再参与ACE的调节。
本发明将机组的发电计划引入超前控制，在AGC超前控制目标中，除了包含预测负荷与实际负荷偏差及交换功率偏差外，还引入的计划控制机组的计划偏差。在得出超前控制偏差后进行控制偏差分配时，按照机组实际出力与计划出力偏差进行优先级排序，将调节量按优先级分配，实现超前控制与机组发电计划的顺利实施。
所述的
Figure 440151DEST_PATH_IMAGE010
为计划控制机组未来整5分钟发电计划与实际出力的偏差，
Figure 357292DEST_PATH_IMAGE018
为机组未来整5分钟计划出力。这里的5分钟是电力系统领域功率超前控制的标准时间间隔。
本发明在日前计划的执行过程中引入超短期负荷预测的结果，将超短期和短期负荷预测的偏差叠加在日前计划上生成实时计划并加以执行，满足全网的发用电平衡的约束，大大减轻AGC机组的调节压力，有效提高电网有功控制水平。同时，在综合超短期负荷预报，短期负荷预报，机组日前计划得出控制区域超前控制偏差后，将控制偏差分配给参与超前控制机组时，将发电机组实际出力与计划出力的偏差作为一个承担超前控制调节量的分配优先级指标，实现超前控制与日前发电计划的顺利实施。
附图说明
图1：本发明的原理框图。
具体实施方式
下面结合附图说明和具体实施方式对本发明做进一步的说明。
如图1所示，一种关于自动发电控制的超前控制方法，包括下列步骤:
（1）在互联电网系统中设有一个主控制区域模块，实施互联电网的常规区域控制，其控制目标为维持电网的频率在控制范围内和/或维持本控制区域与其他相邻控制区域交换功率为给定计划值；
（2）主控制区域模块中连接能够参与区域控制偏差的远方常规机组（包括水电、火电）和能够参与超前控制的火电机组；
（3）主控制区域模块连接一自动发电控制模块，发电机组通过数据采集与监控模块将发电机组实际出力反馈给自动发电控制模块，自动发电控制模块确定发电机组目标出力并通过数据采集与监控模块控制发电机组出力；
（4）自动发电控制模块内设有一超前控制子模块，其由超前控制偏差计算单元和超前控制偏差分配单元串接组成；
（5）数据采集与监控模块输出连接超前控制偏差计算单元，超前控制偏差分配单元输出连接数据采集与监控模块；
（6）参与超前控制的火电机组具有日前发电计划，自动发电控制模块在进行常规控制时，能够实时得到这些机组的日前计划，并且该计划应该是一个经过数值插值的连续计划；
（7）超前控制偏差计算单元工作时运算方法如下：
Figure 137029DEST_PATH_IMAGE002
；
式中：
Figure 532238DEST_PATH_IMAGE004
为人工给定的系数，取值范围一般为（0－1）；
           
Figure 408927DEST_PATH_IMAGE006
为未来时刻预测负荷与当前实际负荷偏差；
           
Figure 231390DEST_PATH_IMAGE008
为未来时刻计划交换与当前实际交换计划的偏差；
       
Figure 498423DEST_PATH_IMAGE010
为计划控制机组未来整5分钟发电计划与实际出力的偏差；
（8）超前控制偏差输入超前控制偏差分配单元进行运算后分配给参与超前控制的火电机组，所述分配单元的工作方法为计划偏差优先方式，运算方法如下：
机组优先级排序因子为：
Figure 697323DEST_PATH_IMAGE012
式中：
Figure 366202DEST_PATH_IMAGE014
为机组的排序因子；
Figure 923348DEST_PATH_IMAGE016
为机组的实际出力；
Figure 677677DEST_PATH_IMAGE018
为机组未来整5分钟计划出力；
Figure 414689DEST_PATH_IMAGE020
为机组的装机容量；
为参与超前控制机组的总数；
（9）当超前控制偏差为正时，表示未来需要机组增加出力，此时排序因子小的机组排序靠前；在进行分配时，超前控制偏差按机组最大分配量分配给排名第一的机组，剩下的偏差量按机组最大分配量再分配给排名第二的机组，依次类推直至控制偏差量完全分完或机组全部参与分配；当超前控制偏差为负时，表示未来需要机组减少出力，此时排序因子大的机组排序靠前；在进行分配时，超前控制偏差按机组最大分配量分配给排名第一的机组，剩下的偏差量按机组最大分配量再分配给排名第二的机组，依次类推直至控制偏差量完全分完或机组全部参与分配；
（10）在得到所有参与超前控制机组的调节分配量后，再加上机组的实际出力作为机组的目标出力发送至数据采集与监控模块，该机组同时不再参与ACE的调节。

Claims (2)

1.一种关于自动发电控制的超前控制方法，包括下列步骤:
在互联电网系统中设有一个主控制区域模块，实施互联电网的常规区域控制，其控制目标为维持电网的频率在控制范围内和/或维持本控制区域与其他相邻控制区域交换功率为给定计划值；
主控制区域模块中连接能够参与区域控制偏差的远方常规机组（包括水电、火电）和能够参与超前控制的火电机组；
主控制区域模块连接一自动发电控制模块，发电机组通过数据采集与监控模块将发电机组实际出力反馈给自动发电控制模块，自动发电控制模块确定发电机组目标出力并通过数据采集与监控模块控制发电机组出力；
（4）自动发电控制模块内设有一超前控制子模块，其由超前控制偏差计算单元和超前控制偏差分配单元串接组成；
（5）数据采集与监控模块输出连接超前控制偏差计算单元，超前控制偏差分配单元输出连接数据采集与监控模块；
（6）参与超前控制的火电机组具有日前发电计划，自动发电控制模块在进行常规控制时，能够实时得到这些机组的日前计划，并且该计划应该是一个经过数值插值的连续计划；
（7）超前控制偏差计算单元工作时运算方法如下：
Figure 2012100061364100001DEST_PATH_IMAGE002
；
式中：
Figure 2012100061364100001DEST_PATH_IMAGE004
为人工给定的系数，取值范围一般为（0－1）；
              
Figure 2012100061364100001DEST_PATH_IMAGE006
为未来时刻预测负荷与当前实际负荷偏差；
              为未来时刻计划交换与当前实际交换计划的偏差；
       
Figure 2012100061364100001DEST_PATH_IMAGE010
为计划模式机组未来时刻计划与当前实际出力偏差；
（8）超前控制偏差输入超前控制偏差分配单元进行运算后分配给参与超前控制的火电机组，所述分配单元的工作方法为计划偏差优先方式，运算方法如下：
机组优先级排序因子为：
式中：
Figure 2012100061364100001DEST_PATH_IMAGE014
为机组的排序因子；
Figure 2012100061364100001DEST_PATH_IMAGE016
为机组的实际出力；
Figure 2012100061364100001DEST_PATH_IMAGE018
为机组未来计划出力；
为机组的装机容量；
Figure 2012100061364100001DEST_PATH_IMAGE022
为参与超前控制机组的总数；
（9）当超前控制偏差为正时，表示未来需要机组增加出力，此时排序因子小的机组排序靠前；在进行分配时，超前控制偏差按机组最大分配量分配给排名第一的机组，剩下的偏差量按机组最大分配量再分配给排名第二的机组，依次类推直至控制偏差量完全分完或机组全部参与分配；当超前控制偏差为负时，表示未来需要机组减少出力，此时排序因子大的机组排序靠前；在进行分配时，超前控制偏差按机组最大分配量分配给排名第一的机组，剩下的偏差量按机组最大分配量再分配给排名第二的机组，依次类推直至控制偏差量完全分完或机组全部参与分配；
（10）在得到所有参与超前控制机组的调节分配量后，再加上机组的实际出力作为机组的目标出力发送至数据采集与监控模块，该机组同时不再参与ACE的调节。
2.根据权利要求2所述的一种关于自动发电控制的超前控制方法，其特征是所述的
Figure 164854DEST_PATH_IMAGE010
为计划控制机组未来整5分钟发电计划与实际出力的偏差，为未来整5分钟计划出力。
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