CN103457291A - 一种多算法同向标幺化评价的智能发电控制及优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多算法同向标幺化评价的智能发电控制及优化方法，包含以下步骤：步骤1：确定多种发电控制算法的评价指标：按照无功功率、有功功率总调节量，根据优化算法进行优化，对各个机组的无功功率、有功功率进行分配；步骤2：对多种算法统一标幺化评价指标：将所有算法结果均转换为0～1区间的标幺值，使得不同算法的计算结果生成统一的控制策略，即上行控制时调节指标最小的机组，下行控制时调节指标最大的机组。本发明的方法可根据不同的运行方式和运行工况，对全厂机组作出实时的控制决策，自动维持母线电压或全厂无功功率、有功功率为当时的给定值，并合理分配厂内各机组的无功功率和有功功率，从而提高发电厂的整体运行水平。

Description

一种多算法同向标幺化评价的智能发电控制及优化方法

技术领域

本发明涉及一种智能发电控制及优化方法，属于智能发电控制技术领域。

背景技术

在智能发电控制中，在保证机组间无功功率、有功功率总调节量的基础上，将其合理的分配给各个机组必须遵循一定的原则，依据这些原则形成不同的分配方法，可以采用：等功率因数、无功按比例分配、相似调整裕度等算法，但各种不同算法计算复杂、输出结果均不相同，算法可扩展性不好，导致不同机组采用不同优化算法时由于结果不具备可比性而无法生成控制策略。

（1）等功率因数法

基本算式为：

调节目标是保证各机组的功率因数相同。

等功率因数法主要是适用于电厂的机组本身的安全裕度较高，主要从运行管理及经济性方面确定的无功、有功分配方法。计算方法如下：

步骤1）：判断是否越全厂总无功上下限Q_target，如越限则取限值，再结合当前总有功P，计算出全厂目标功率因数

步骤2）：对于具体机组，结合机组有功和算出的功率因数，算出指定机组的无功目标值Q_mtarget。

（2）等比例法

等比例法的分配基础是假定以前机组间的无功、有功分配是处于一种比较合理状态，在进行重新分配时，其目标是保证调节后各个机组有相似的无功、有功调节裕度；相对于等裕度调节，其调节过程较短，范围较小，各机组无功、有功增加或减少值比率相同，计算方法如下：

步骤1）：用下发或计算所得的全厂总无功、总有功目标和当前全厂总无功、总有功求出总无功、总有功目标差值∑DQ_m

步骤2）：每台机组的无功、有功目标值为当前的无功、有功基础上加上无功、有功目标差值乘以比率系数DQ_m/∑DQ_m。

$\mathrm{Qmt}\arg \mathrm{et}=\mathrm{Qml}+\frac{\mathrm{\ΔQm}}{\mathrm{\Σ\ΔQm}}\×(\mathrm{Qt}\arg \mathrm{et}-\mathrm{\ΣQml})$

DQm=Qmh-Qml

（3）等裕度法

充分考虑每台机组的运行工况，保证每台机的机端电压在合格范围内并有一定的调节裕度。计算方法如下：

步骤1）：根据每台机组的具体的PQ运行极限图以及进相滞相试验报告，获得可调机组当前运行点的无功、有功上限Q_mh，下限Q_ml，得到可调总无功、有功上限∑Q_mh及下限∑Q_ml，结合实际运行经验确定运行点偏移系数X_k。

步骤2）：确定总体偏移系数Q_k。

$Q_k=\frac{Q_{t\arg \mathrm{et}}-(\mathrm{\Σ}{Q}_{\mathrm{mh}}+\mathrm{\Σ}{Q}_{\mathrm{ml}})\×X_K}{(\mathrm{\Σ}{Q}_{\mathrm{mh}}-\mathrm{\Σ}{Q}_{\mathrm{ml}})}$

步骤3）：计算给出每台机组确定的无功、有功出力目标Q_m。

现有的方法存在的缺点如下：

1）算法比较复杂，运算成本较高；

2）不同算法输出结果均不相同，导致不同机组采用不同优化算法时由于结果不具备可比性而无法生成控制策略；

3）算法配置不灵活，不能扩展。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种多算法同向标幺化评价的智能发电控制及优化方法，运算快，成本低，不同机组可生成统一的控制策略。

为解决上述技术问题，本发明提供一种多算法同向标幺化评价的智能发电控制及优化方法，其特征是，包含以下步骤：

步骤1：确定多种发电控制算法的评价指标

按照无功功率、有功功率总调节量，根据优化算法进行优化，对各个机组的无功功率、有功功率进行分配；

步骤2：对多种算法统一标幺化评价指标

将所有算法结果均转换为0～1区间的标幺值，并统一将0定义为下行方向、1定义为上行方向，使得不同算法的计算结果生成统一的控制策略，即上行控制时调节指标最小的机组，下行控制时调节指标最大的机组。

所述优化算法评价指标至少包含以下一种或多种：

等功率因数法的评价指标为：qGen/sqrt(qGen*qGen+pGen*pGen)；

无功按比例分配的评价指标为：qGen/qRate；

相似调整裕度法的评价指标为：qGen/fabs(qMax)(qGen>0)或

qGen/fabs(qMin)(qGen<0)；

其中：qGen表示机组无功，pGen表示机组有功，qRate表示无功分配比例，qMax表示机组无功上限，qMin表示机组无功下限；

采用等功率因素法进行发电控制调节的步骤为：

i)当母线电压升高，全厂无功增加，调节功率因数值最小的机组，目标是使得各机组功率因数值相等或近似相等，维持母线电压到给定值；

ii)当母线电压降低，全厂无功减少，调节功率因数值最大的机组，目标是使得各机组功率因数值相等或近似相等，维持母线电压到给定值；

采用无功按比例分配法进行发电控制调节的步骤为：

i)当母线电压升高，全厂无功增加，调节无功占所分配比例最小的机组，目标是使得各机组无功达到各自所分配的比例，维持母线电压到给定值；

ii)当母线电压降低，全厂无功减少，调节无功占所分配比例最大的机组，目标是使得各机组无功达到各自所分配的比例，维持母线电压到给定值；

采用相似调整裕度法进行发电控制调节的步骤为：

当qGen>0，指标为qGen/fabs(qMax)；

i)当母线电压升高，全厂无功增加，调节无功占无功上限绝对值最小的机组，目标是使得各机组无功裕度相等或近似相等，维持母线电压到给定值；

ii)当母线电压降低，全厂无功减少，调节无功占无功上限绝对值最大的机组，目标是使得各机组无功裕度相等或近似相等，维持母线电压到给定值；

当qGen<0，算法指标为qGen/fabs(qMin)；

i)当母线电压升高，全厂无功增加，调节无功占无功下限绝对值最小的机组，目标是使得各机组无功裕度相等或近似相等，维持母线电压到给定值；

ii)当母线电压降低，全厂无功减少，调节无功占无功下限绝对值最大的机组，目标是使得各机组无功裕度相等或近似相等，维持母线电压到给定值；

本发明所达到的有益效果：

1）本发明提出了多种简化的发电控制优化算法，运算控制简单、快速；

2）多算法的标幺化评价指标，所有算法均将结果转换为0～1区间的标幺值（并统一将0定义为下行方向、1定义为上行方向），使得不同算法的计算结果具有可比性，不同机组可生成统一的控制策略；

3）算法采用插件式设计，扩展性强。

本发明的方法用于发电厂自动电压控制（AVC），自动发电控制（AGC），简化的分配算法模型，计算处理速度快；多算法的标幺化评价指标，使得不同算法的计算结果具有可比性；算法扩展性强。可根据不同的运行方式和运行工况，对全厂机组作出实时的控制决策，并合理分配厂内各机组的无功功率和有功功率，从而提高发电厂的整体运行水平。

具体实施方式

下面对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

一、确定算法评价标准

本发明设计的算法如下表所示，其中：qGen表示机组无功，pGen表示机组有功，qRate表示无功分配比例，qMax表示机组无功上限，qMin表示机组无功下限。

详细说明如下：

1）等功率因数法

本发明的方法中包含简化算法指标为qGen/sqrt(qGen*qGen+pGen*pGen)。

i)当母线电压升高，全厂无功增加，调节功率因数值最小的机组，目标是使得各机组功率因数值相等或近似相等，维持母线电压到给定值；

ii)当母线电压降低，全厂无功减少，调节功率因数值最大的机组，目标是使得各机组功率因数值相等或近似相等，维持母线电压到给定值；

2）无功按比例分配法

本发明的方法中包含简化算法指标为qGen/qRate。

i)当母线电压升高，全厂无功增加，调节无功占所分配比例最小的机组，目标是使得各机组无功达到各自所分配的比例，维持母线电压到给定值；

ii)当母线电压降低，全厂无功减少，调节无功占所分配比例最大的机组，目标是使得各机组无功达到各自所分配的比例，维持母线电压到给定值；

3）相似调整裕度法

裕度算法原为(qMax-qGen)/qMax(qGen>0)

(qMin-qGen)/qMin(qGen<0)

在这里，本发明中简化算法指标为qGen/fabs(qMax)(qGen>0)

qGen/fabs(qMin)(qGen<0)。

当qGen>0，指标为qGen/fabs(qMax)：

i)当母线电压升高，全厂无功增加，调节无功占无功上限绝对值最小的机组，目标是使得各机组无功裕度相等或近似相等，维持母线电压到给定值；

ii)当母线电压降低，全厂无功减少，调节无功占无功上限绝对值最大的机组，目标是使得各机组无功裕度相等或近似相等，维持母线电压到给定值；

当qGen<0，算法指标为qGen/fabs(qMin)：

i)当母线电压升高，全厂无功增加，调节无功占无功下限绝对值最小的机组，目标是使得各机组无功裕度相等或近似相等，维持母线电压到给定值；

ii)当母线电压降低，全厂无功减少，调节无功占无功下限绝对值最大的机组，目标是使得各机组无功裕度相等或近似相等，维持母线电压到给定值；

二、多算法统一评价指标

本发明设计了一套算法的标幺化评价指标，所有算法均将结果转换为0～1区间的标幺值（并统一将0定义为下行方向、1定义为上行方向），使得不同算法的计算结果具有可比性，并同生成统一的控制策略，即上行控制时调节指标最小的机组，下行控制时调节指标最大的机组。

三、可扩展性

算法的实现采用插件架构技术，插件是一种自定义的标准接口，主要包括算法注册接口和数据交互接口，扩展插件是指实现上述接口的执行单元。本发明的算法基于插件设计，算法扩展功能从主系统中剥离出来，降低了系统的复杂度，让系统更容易实现。算法扩展功能与主系统以一种很松的方式耦合，两者在保持接口不变的情况下，可以独立变化和发布，降低系统各模块之间的互依赖性，系统各算法模块独立开发、部署、维护，并且根据需求动态的组装、分离，从而保证算法的可扩展性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1. 一种多算法同向标幺化评价的智能发电控制及优化方法，其特征是，包含以下步骤：

步骤1：确定多种发电控制算法的评价指标

按照无功功率、有功功率总调节量，根据优化算法进行优化，对各个机组的无功功率、有功功率进行分配；

步骤2：对多种算法统一标幺化评价指标

将所有算法结果均转换为0～1区间的标幺值，并统一将0定义为下行方向、1定义为上行方向，使得不同算法的计算结果生成统一的控制策略，即上行控制时调节指标最小的机组，下行控制时调节指标最大的机组。

2.根据权利要求1所述的多算法同向标幺化评价的智能发电控制及优化方法，其特征是，

所述优化算法评价指标至少包含以下一种或多种：

等功率因数法的评价指标为：qGen/sqrt(qGen*qGen+pGen*pGen)；

无功按比例分配的评价指标为：qGen/qRate；

相似调整裕度法的评价指标为：qGen/fabs(qMax) (qGen>0)或

qGen/fabs(qMin) (qGen<0)； 

其中：qGen表示机组无功，pGen表示机组有功，qRate表示无功分配比例，qMax表示机组无功上限，qMin表示机组无功下限。

3.根据权利要求2所述的多算法同向标幺化评价的智能发电控制及优化方法，其特征是，采用等功率因数法进行发电控制调节的步骤为：

i)当母线电压升高，全厂无功增加，调节功率因数值最小的机组，目标是使得各机组功率因数值相等或近似相等，维持母线电压到给定值；

ii)当母线电压降低，全厂无功减少，调节功率因数值最大的机组，目标是使得各机组功率因数值相等或近似相等，维持母线电压到给定值。

4.根据权利要求2所述的多算法同向标幺化评价的智能发电控制及优化方法，其特征是，采用无功按比例分配法进行发电控制调节的步骤为：

i)当母线电压升高，全厂无功增加，调节无功占所分配比例最小的机组，目标是使得各机组无功达到各自所分配的比例，维持母线电压到给定值；

ii)当母线电压降低，全厂无功减少，调节无功占所分配比例最大的机组，目标是使得各机组无功达到各自所分配的比例，维持母线电压到给定值。

5.根据权利要求2所述的多算法同向标幺化评价的智能发电控制及优化方法，其特征是，采用相似调整裕度法进行发电控制调节的步骤为：

当qGen>0，指标为qGen/fabs(qMax)；

i)当母线电压升高，全厂无功增加，调节无功占无功上限绝对值最小的机组，目标是使得各机组无功裕度相等或近似相等，维持母线电压到给定值；

ii)当母线电压降低，全厂无功减少，调节无功占无功上限绝对值最大的机组，目标是使得各机组无功裕度相等或近似相等，维持母线电压到给定值。

6.根据权利要求2所述的多算法同向标幺化评价的智能发电控制及优化方法，其特征是，采用相似调整裕度法进行发电控制调节的步骤为：

当qGen<0，算法指标为 qGen/fabs(qMin)；

i)当母线电压升高，全厂无功增加，调节无功占无功下限绝对值最小的机组，目标是使得各机组无功裕度相等或近似相等，维持母线电压到给定值；

ii)当母线电压降低，全厂无功减少，调节无功占无功下限绝对值最大的机组，目标是使得各机组无功裕度相等或近似相等，维持母线电压到给定值。