CN103618339B - 自动发电控制中总调节功率分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动发电控制中总调节功率分配方法，包括以下步骤：步骤1:采集机组特性参数，建立机组数字仿真模型；步骤2：将总调节功率曲线P(t)输入到各个机组的数字仿真模型中，通过机组的数字仿真模型对总调节功率曲线P(t)的仿真，取得各机组的响应曲线A_i(t)；步骤3：将总调节功率曲线P(t)和响应曲线A_i(t)代入公式内，求解分配系数α_i，最后计算机组的实际分配功率P_i(t)。本发明公开方法中建立独立的机组数字仿真模型，对机组的调节响应进行模型预测，计算机组的分配系数α_i，最后计算机组的实际分配功率P_i(t)，从而可提高自动发电控制中的调节效果。

Description

自动发电控制中总调节功率分配方法

技术领域

本发明属于电力系统控制领域，尤其涉及自动发电控制中总调节功率分配方法。

背景技术

电力系统二次调节是电力系统维持功率平衡、保证频率质量的重要环节之一，其中自动发电控制（AGC）是电力系统二次调节的主要手段。自动发电控制策略系统一般包括两个主要步骤：计算总调节功率、总调节功率在机组间的分配。本发明涉及总功率的分配问题。

在现有技术中总调节量的分配一般按照固定系数分配方式，如按可调容量比例、按单位煤耗比例等，固定系数分配方式忽略了机组性能动态变化这一事实，其固定的系数往往不能与机组性能相匹配，无法进一步提升机组的调节能力。

由于本发明涉及的方法承接于总调节功率的计算，因此对总调节功率的计算后的输出结果存在一定的要求。总功率计算是采集电网运行状态参数，依据电网当前状态以及区域控制性能评价标准等因素，计算自动发电机组应承担的总调节功率，其输出的总调节功率是本发明中的输入。依据其所使用的算法不同，所输出的总调节功率可能有以下三种形式：1）使用实时算法，输出满足实时需求的总调节功率值；2）使用预测算法，输出综合了实时与未来两方面需求信息的总调节功率值；3）使用预测算法，输出从实时到未来一段时间段内连续的总调节功率曲线。本发明专利要求采用第三种总功率输出算法，并将预测出的总调节功率曲线记作：P(t)。

发明内容

根据现有技术存在的问题，本发明公开了自动发电控制中总调节功率分配方法，包括以下步骤：步骤1：建立机组模型：实时采集自动发电控制系统下机组的特性参数，对每台机组均建立各自的数字仿真模型，所述机组的数字仿真模型至少模拟机组的升降速率、机组的延迟时间，机组的功率上下限值；

步骤2：对机组的调节响应进行模型预测：将总调节功率曲线P(t)输入给每一个机组数字仿真模型，通过机组数字仿真模型的运行得到当前总调节功率曲线P(t)下的响应曲线A_i(t)；

步骤3：求解机组的实际分配系数，计算各机组的实际分配功率P_i(t)：根据总调节功率曲线P(t)和响应曲线A_i(t)计算机组的分配系数α_i，根据计算出的分配系数α_i与响应曲线A_i(t)计算机组的实际分配功率P_i(t)。

步骤3中：机组的分配系数α_i采用如下公式计算：

min{(1-ω)·Σ_t[P(t)-Σ_iα_i·A_i(t)]²+ω·Σ_t[Σ_iμ_i(t)·α_i·A_i(t)]²}

s.t.0≤α_i≤1

其中，P(t)为总调节功率曲线；ω为可设置的节能系数，取值范围0≤ω≤1，μ_i(t)为机组i在t时刻的单位能耗，根据机组的实际能耗曲线取得，α_i为待求解分配系数；利用上述公式求最小值，计算各机组间功率分配系数α_i

步骤3中：机组的实际分配功率P_i(t)采用如下公式计算：

P_i(t)＝α_i·A_i(t)

本发明公开的自动发电控制中总调节功率的分配方法，在本方法中建立独立的机组数字仿真模型，对机组的调节功率进行模型预测，使用本发明公开的计算方法，计算机组的功率分配系数，最后计算机组的实际分配功率，从而可提高自动发电控制中的调节效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明方法的流程图；

图2为本发明方法的逻辑结构；

图3为本发明实施例中与上升功率指令相对应的机组实际输出曲线A_i(t)可能形态的示意图；

图4为本发明实施例中与上升功率指令相对应的机组实际输出曲线A_i(t)可能形态的示意图；

图5为本发明实施例中与上升功率指令相对应的机组实际输出曲线A_i(t)可能形态的示意图；

图6为本发明实施例的示意图；

图7为本发明实施例的示意图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：

如图1和图2所示的本发明方法的流程图：步骤1：首先实时采集自动发电控制系统下机组的特性参数，建立机组的数字仿真模型，在实际工作状态下：使用原动机、调速器、旋转惯性等机电暂态模型组合建立机组的动态数字仿真模型，其中机组的数字仿真模型应至少可模拟机组的升降速率、机组的延迟时间，机组的功率上下限值；可使用任何被广泛接受的方法对机组进行建模，如按照以下文献所述的方法对发电机组进行建模：

IEEE Working Group on prime mover and energy supply models for systemdynamic performance studies.Dynamic models for fossil fueled steam unitsin power system studies[J].IEEE Transactions on Power Systems,1991,6(2):753-761.

IEEE Working Group on prime mover and energy supply models for systemdynamic performance studies.Hydraulic turbine and turbine controlmodels for system dynamic studies[J].IEEE Transactions on Power Systems,1992,7(1):167-179.

步骤2：对机组的模型响应进行模型预测：建立机组的数字仿真模型后，将总调节功率曲线P(t)输入给每一个机组数字仿真模型，通过机组数字仿真模型的运行，得到机组在当前总调节功率曲线P(t)下的响应曲线A_i(t)。

将总调节功率曲线中P(0)，P(1)，P(2)……作为输入依次输入到机组i的仿真模型中进行仿真计算，依次取得A_i(0)，A_i(1)，A_i(2)……，最终组成响应曲线A_i(t)。

步骤3：利用预测出的机组模型使用本发明公开的计算方法，计算各发电机分配系数α_i，再根据计算出的分配系数α_i与相应曲线A_i(t)计算机组的实际分配功率P_i(t)。其中总调节功率曲线P(t)作为输入仿真运行，可得到机组在当前总调节功率下的响应曲线A_i(t)。对于上升功率，A_i(t)的典型形态类似于如图3、图4和图5所示。将各机组的响应曲线A_i(t)以及对应的总调节功率曲线P(t)代入到如下公式：

min{(1-ω)·Σ_t[P(t)-Σ_iα_i·A_i(t)]²+ω·Σ_t[Σ_iμ_i(t)·α_i·A_i(t)]²}

s.t.0≤α_i≤1

其中：P(t)为总调节功率曲线，ω为可设置的节能系数，取值范围0≤ω≤1，μ_i(t)为机组i在t时刻的单位能耗，根据机组的实际能耗曲线取得，α_i为待求解的分配系数，计算上述公式的最小值求得α_i，即求解分配系数。最后根据分配系数和机组在当前总调节功率曲线P(t)下的响应曲线A_i(t)计算机组的实际分配功率P_i(t)，算公式如下：

P_i(t)＝α_i·A_i(t)

实施例：现以两台非再热汽轮机组的功率分配为例，说明本发明的实施过程：

步骤1：依照如图6方法分别对两台机组进行仿真建模，并依据机组实际性能调整仿真相关参数，使仿真模型的输入输出特性与实际机组的输入输出特性一致。步骤2：设当前的总调节功率曲线P(t)如图7所示，将总调节功率曲线P(t)中各时间点的功率值P(0)、P(1)、P(2)……依次输入到步骤1中所建立的两机组仿真模型中，运行仿真模型，将分别得到两个机组的响应功率序列A₁(0)，A₁(1)，A₁(2)……以及A₂(0)，A₂(1)，A₂(3)……。即本发明中所说的A₁(t)、A₂(t)曲线。

步骤:3：总调节功率曲线P(t)，A₁(t)、A₂(t)以及事先设置的参数ω，μ_i(t)，代入本发明公开的计算公式中，计算得到两台机组各自的分配系数α₁与α₂。两机组实际下发的分配功率分别为：α₁×A₁(t)与α₂×A₂(t)

本发明公开的自动发电控制中总调节功率的分配方法，首先建立机组的数字仿真模型，将总调节功率曲线P(t)发送至每个机组的数字仿真模型内，得到机组在当前总调节功率曲线P(t)下的响应曲线A_i(t)，利用响应曲线A_i(t)和总调节功率曲线P(t)代入本发明公开的计算公式中求得各机组间功率分配系数α_i，最后计算机组的实际分配功率P_i(t)。

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 (2)

1.一种自动发电控制中总调节功率分配方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：建立机组模型：实时采集自动发电控制系统下机组的特性参数，对每台机组均建立各自的数字仿真模型，所述机组的数字仿真模型至少模拟机组的升降速率、机组的延迟时间，机组的功率上下限值；

步骤2：对机组的调节响应进行模型预测：将总调节功率曲线P(t)输入给每一个机组数字仿真模型，通过机组数字仿真模型的运行得到当前总调节功率曲线P(t)下的响应曲线A_i(t)；

步骤3：求解机组的实际分配系数，计算各机组的实际分配功率P_i(t)：根据总调节功率曲线P(t)和响应曲线A_i(t)计算机组的分配系数α_i，根据计算出的分配系数α_i与响应曲线A_i(t)计算机组的实际分配功率P_i(t)；

步骤3中：分配系数α_i的计算采用如下算法，计算公式如下：

min{(1-ω)·∑_t[P(t)-∑_iα_i·A_i(t)]²+ω·∑_t[∑_iμ_i(t)·α_i·A_i(t)]²}

s.t.0≤α_i≤1

其中，P(t)为总调节功率曲线；ω为可设置的节能系数，取值范围0≤ω≤1，μ_i(t)为机组i在t时刻的单位能耗，根据机组的实际能耗曲线取得，α_i为待求解分配系数；利用上述公式求最小值，计算各机组间功率分配系数α_i。

2.根据权利要求1所述的自动发电控制中总调节功率分配方法，其特征还在于：步骤3中：机组的实际分配功率P_i(t)采用如下公式计算：

P_i(t)＝α_i·A_i(t)。