CN103904694B - 一种多区域协调自动发电控制方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种多区域协调自动发电控制方法和系统，首先将电网划分多个控制区，包括一个主控制区和至少一个子控制区，每个控制区均包含至少一个AGC电厂；其中，主控制区为电网的主体部分，通过对外联络线与相邻电网连接；各个控制区之间通过联络线连接；子控制区与其他控制区相连接的联络线组成该子控制区需要控制的稳定断面；主控制区控制电网频率和/或控制区对外的联络线功率恒定，子控制区控制本控制区与其它控制区之间的联络线断面潮流恒定。根据本发明所给出的方法和系统，能够有效减轻调度员对稳定断面的调整工作，既可最大限度发挥地区联络线断面传输能力，又能保证电网安全运行。

Description

一种多区域协调自动发电控制方法和系统

技术领域

本发明属于电力系统自动发电控制（AGC，AutomaticGenerationControl）技术领域，具体是一种多区域协调自动发电控制方法和系统。

背景技术

AGC在实现高质量电能的前提下以满足电力供需实时平衡为目的，其根本任务是实现下列目标：1）维持电网频率在允许误差范围之内，频率累积误差在限制值之内；2）控制互联电网净交换功率按计划值运行，交换电能量在计划限值之内；3）在满足电网安全约束条件、电网频率和对外净交换功率计划的情况下协调参与AGC电厂出力按最优经济分配原则运行，使电网获得最大的效益。AGC是一种实时闭环控制应用，它的稳定可靠运行是电力系统实时有功平衡、频率和联络线功率稳定的重要保证。

传统AGC在对控制区进行发电控制时，通常只考虑系统频率和本控制区与其它控制区之间的联络线交换功率两个控制目标，不能对控制区内部的稳定断面潮流进行控制。随着电网规模的日益扩大，电网实际运行方式越来越复杂，对控制区内部的稳定断面潮流进行合理控制是电网安全运行的重要保证。同时，对电网中电源与负荷分布不平衡的部分地区，如何最大限度地发挥地区联络线断面的传输能力，同时又能满足地区联络线断面的安全约束也是电网控制面临的重大挑战。目前还没有相关技术，能够解决以上问题。

发明内容

本发明目的是：本发明针对控制区内部稳定断面潮流控制问题，提出多区域协调自动发电控制方法和系统，利用主控制区来进行电网频率和/或控制区对外的联络线功率控制，利用子控制区来进行本控制区与其它控制区之间的联络线断面潮流控制，从而最大限度地发挥地区联络线断面的传输能力，同时又能满足地区联络线断面的安全约束。

本发明技术方案是：一种多区域协调自动发电控制方法，首先将电网划分多个控制区，包括一个主控制区和至少一个子控制区，每个控制区均包含至少一个AGC电厂；其中，主控制区为电网的主体部分，通过对外联络线与相邻电网连接；各个控制区之间通过联络线连接；子控制区与其他控制区相连接的联络线组成该子控制区需要控制的稳定断面；主控制区控制电网频率和/或控制区对外的联络线功率恒定，子控制区控制本控制区与其它控制区之间的联络线断面潮流恒定。

当主控制区的区域控制偏差大于控制死区值时，主控制区进入正常调节区，增加或减少主控制区内AGC机组出力，使得区域控制偏差保持小于控制死区值。当子控制区的区域控制偏差大于控制死区值时，子控制区进入正常调节区，增加或减少子控制区内AGC机组出力，使得区域控制偏差保持小于该控制死区值。

子控制区还可以参与主控制区的控制，实现子控制区与主控制区的协调控制，具体为：当子控制区联络线稳定断面潮流在限值范围内时，子控制区参与主控制区的控制，与主控制区的各个AGC电厂的机组一样，接受主控制区下发的控制指令；当子控制区联络线稳定断面潮流超过限值范围时，子控制区退出与主控制区的协调控制，只进行子控制区的联络线稳定断面控制。

当电网运行方式发生变化导致所述AGC电厂脱离原控制区而成为新控制区的电厂时，发生变化的所述AGC电厂不再接受所述原控制区的发电控制，而参与所述新控制区的发电控制。

另外，本发明还提供一种多区域协调自动发电控制系统，包括一个主控制区和至少一个子控制区，每个控制区均包含至少一个AGC电厂和机组。

其中，主控制区为所述电网的主体部分，通过对外联络线与相邻电网连接；

所述控制区之间通过联络线连接；

子控制区与其他所述控制区相连接的联络线组成该子控制区需要控制的稳定断面；

主控制区的控制目标为电网频率和/或控制区对外的联络线功率恒定；

子控制区的控制目标为本控制区与其它控制区之间的联络线断面潮流恒定。

该系统中主、子控制区具体控制方法与本发明提供的方法中的控制方法一致。

根据本发明所给出的方法和系统，通过分主、子控制区进行系统频率和本控制区与其它控制区之间的联络线交换功率两个控制目标，以及对控制区内部的稳定断面潮流进行控制，能够有效减轻调度员汛期对稳定断面的调整工作，既可最大限度发挥地区联络线断面传输能力，又能保证电网安全运行。

附图说明

图1为多控制区控制模型示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进一步详细阐述。

本发明主要内容是将原来的单一控制区划分为多个控制区，包括一个主控制区和至少一个子控制区，每个控制区均包含至少一个AGC电厂和机组；主控制区的控制目标为频率和/或联络线偏差控制，子控制区的控制目标为本子控制区与其它控制区之间的联络线断面潮流。另外，在紧急情况下，子控制区也可参与主控制区的控制，实现与主控制区的协调控制；AGC电厂可根据网络拓扑的变化实现在不同控制区之间的切换，以适应电网运行方式的变化。

本发明提出的多区域协调自动发电控制方法，其实现过程包括以下步骤：

1）多控制区控制模型建立

根据控制区内部稳定断面潮流控制的实际需要，将控制区划分为多个控制区域，其中包括一个主控制区和至少一个子控制区，每个控制区均包含至少一个AGC电厂和机组，用于对本控制区进行控制。其中，主控制区为电网的主体部分，通过对外联络线与相邻电网连接；子控制区与其他所述控制区相连接的联络线组成该子控制区需要控制的稳定断面。

2）主控制区发电控制

主控制区的控制目标为恒定频率控制（对应的控制模式可称为FFC）或者频率和联络线偏差控制（对应的控制模式可称为TBC），控制手段为主控制区内部的AGC电厂和机组。当采用恒定频率控制时，主控制区对所在电网的电网频率进行控制；当采用频率和联络线偏差控制时，主控制区对电网频率和控制区对外的联络线功率进行控制。

3）子控制区发电控制

子控制区的控制目标为控制该子控制区对外联络线所构成的稳定断面潮流为设定值。子控制区的控制采用恒定联络线功率控制模式（FTC），控制手段为子控制区内部的AGC电厂和机组。

另外，除了划分主、子控制区以外，本发明还提供方法，实现主、子控制区的协调控制，以及当电网运行方式变化时AGC电厂在不同控制区之间的切换。

4）主、子控制区的协调控制

在主控制区调节能力不足或者调节速率不能满足电网控制调节的要求时，子控制区的AGC电厂和机组可以参与主控制区的调节。

5）AGC电厂在不同控制区之间的切换

当电网运行方式发生变化导致AGC电厂脱离原控制区而成为其它控制区的电厂时，提供AGC电厂在不同控制区之间的切换功能，发生变化的AGC电厂不再接受原控制区的控制，而是参与新控制区的发电控制。

下面通过具体实施方式做进一步说明。

如图1所示，本发明一个实施例将整个电网分成三个控制区，包括一个主控制区和两个子控制区。

1）多控制区控制模型建立

在建立多控制区控制模型时，主控制区是承担频率和对外联络线潮流控制的，应保证有足够的调节容量；子控制区是根据其对外联络线稳定断面潮流控制的需要来划分的，若子控制区对外联络线不构成需要控制的稳定断面，则不能将其划分为一个子控制区。同时，还应保证子控制区内部应有一定数量的AGC电厂和机组，能够通过对这些电厂和机组的控制来达到控制其对外联络线稳定断面潮流的目的。子控制区的数量不宜过多，如果过多，一方面可能会使控制过于复杂，从而影响控制的效果，另一方面也会影响主控制对频率和联络线的控制。

2）主控制区发电控制

当主控制区的区域控制偏差大于控制死区值时，主控制区进入正常调节区，增加或减少主控制区内AGC机组出力，使得区域控制偏差保持小于控制死区值。

主控制区的控制目标可以是恒定频率控制，对应的控制模式为FFC，此时，区域控制偏差ACE描述如下：

ACE=B*(f-f₀)

其中，

B为区域频率偏差系数（MW/HZ）；

f为实测频率（HZ）；

f₀电网额定频率（HZ）。

主控制区的控制目标也可以是频率和联络线偏差控制，对应的控制模式为TBC，此时，区域控制偏差ACE描述如下：

ACE=B*(f-f₀)+(I-I₀)

其中，

I为区域联络线实际功率之和（MW）；

I₀为区域计划净交换功率（MW）。

3）子控制区发电控制

子控制区的控制目标为本控制区与其它控制区之间的联络线断面潮流恒定。当子控制区的区域控制偏差大于控制死区值时，子控制区进入正常调节区，增加或减少子控制区内AGC机组出力，使得区域控制偏差保持小于控制死区值。

子控制区的控制采用恒定联络线功率控制模式（FTC），即：

ACE=(P-P_set)

其中，

P为子控制区对外联络线实际功率之和（MW）；

P_set为子控制区对外联络线稳定断面设定控制值（MW）。

若子控制区对外联络线稳定断面的允许限值为P_max，则稳定断面设定控制值P_set可取值如下：

P_set=P_max-P_db

其中，P_db为控制死区值。

通过上述方法，即可实现当子控制区对外联络线实际功率之和P在P_set与P_max之间时，即ACE处于0到P_db时，子控制区AGC不进行任何控制，一旦P>P_max,即P-P_set>P_db时，即ACE〉P_db时，子控制区联络线稳定断面已越限，子控制区进入正常调节区，进行正常的控制，减少子控制区内AGC机组出力，从而使P重新回到稳定断面允许限值P_max之下，从而实现子控制区对外联络线稳定断面潮流的控制。即使ACE<P_db

以往对稳定断面的控制通常采用的方法是将AGC与安全约束调度（SCD）相结合，构成闭环控制系统，实现稳定断面的预防和校正控制。这种方法可以有效地控制稳定断面不超过限值，但由于它不进行稳定断面下限控制，因而不能将稳定断面潮流保持在限值附近，从而最大限度地发挥稳定断面的传输能力；而且它依赖于状态估计和安全约束调度的结果，当状态估计或者安全约束调度不收敛时，无法对稳定断面潮流进行有效的控制。

因此使用本发明方法后，解决了以上现有技术的不足。

4）主、子控制区的协调控制

正常情况下，主控制区、子控制区各自独立进行控制；但在一些特殊情况下，例如主控制区缺少调节能力时，或者由于电网发生大的扰动后，需要快速恢复，需要较高调节速率而主控制区独立控制不能满足要求时，子控制区需要参与主控制区的控制，实现子控制区与主控制区的协调控制。

主、子控制区协调控制时，虽然子控制区内的AGC电厂和机组可以接受主控制区的控制指令，但其前提是仍然需要保证子控制区的对外联络线稳定断面不超过其允许限值。当子控制区对外联络线稳定断面超过其允许限值时，子控制区仍然按照原来的方式,，即划分主、子控制区的方式进行控制，减少其中的AGC机组出力，并且禁止其上调出力；在主控制区进行控制时，可以根据主控制区的控制需要下调稳定断面越限的子控制区内的AGC机组出力，但不可进行上调。当子控制区对外联络线稳定断面未超过允许限值时，子控制区不再按照原来的方式进行控制，即使当子控制区的对外联络线稳定断面潮流低于设定控制值P_set的死区以下时也不进行控制，此时，子控制区内的AGC机组参与主控制区的统一调节。

另外，本发明还提供一种多区域协调自动发电控制系统，包括一个主控制区和至少一个子控制区，每个控制区均包含至少一个AGC电厂和机组。

其中，主控制区为所述电网的主体部分，通过对外联络线与相邻电网连接；

所述控制区之间通过联络线连接；

子控制区与其他所述控制区相连接的联络线组成该子控制区需要控制的稳定断面；

主控制区的控制目标为电网频率和/或控制区对外的联络线功率恒定；

子控制区的控制目标为本控制区与其它控制区之间的联络线断面潮流恒定。

该系统中主、子控制区具体控制方法与本发明提供的方法中的控制方法一致。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种多区域协调自动发电控制方法，其特征在于：首先将电网划分多个控制区，包括一个主控制区和至少一个子控制区，每个所述控制区均包含至少一个自动发电控制AGC电厂，其中：

所述主控制区为所述电网的主体部分，通过对外联络线与相邻电网连接；各个所述控制区之间通过联络线连接；所述子控制区与其他所述控制区相连接的联络线组成该子控制区需要控制的稳定断面；所述主控制区控制电网频率和/或控制区对外的联络线功率恒定，所述子控制区控制本控制区与其它控制区之间的联络线断面潮流恒定；

所述子控制区还参与所述主控制区的控制，实现所述子控制区与所述主控制区的协调控制，具体为：当所述子控制区联络线稳定断面潮流在限值范围内时，所述子控制区参与主控制区的控制，与所述主控制区的各个AGC电厂的机组一样，接受所述主控制区下发的控制指令；当所述子控制区联络线稳定断面潮流超过所述限值范围时，所述子控制区退出与所述主控制区的协调控制，只进行所述子控制区的联络线稳定断面控制。

2.如权利要求1所述的一种多区域协调自动发电控制方法，其特征在于，所述主控制区控制电网频率和/或控制区对外的联络线功率恒定具体指：当所述主控制区的区域控制偏差大于控制死区值时，所述主控制区进入正常调节区，增加或减少所述主控制区内AGC机组出力，使得区域控制偏差保持小于控制死区值；

当所述主控制区的控制目标为电网频率恒定时，所述区域控制偏差ACE满足：

ACE＝B*(f-f₀)

其中，B为区域频率偏差系数；f为实测频率；f₀为电网额定频率；

当所述主控制区的控制目标为电网频率和控制区对外的联络线功率恒定时，所述区域控制偏差ACE满足：

ACE＝B*(f-f₀)+(I-I₀)

其中I为区域联络线实际功率之和；I₀为区域计划净交换功率。

3.如权利要求1所述的一种多区域协调自动发电控制方法，其特征在于，所述子控制区控制本控制区与其它控制区之间的联络线断面潮流恒定具体指：当所述子控制区的区域控制偏差大于控制死区值时，所述子控制区进入正常调节区，增加或减少所述子控制区内AGC机组出力，使得区域控制偏差保持小于控制死区值；

所述子控制区的区域控制偏差ACE满足：

ACE＝(P-P_set)

其中，P为子控制区对外联络线实际功率之和；P_set为子控制区对外联络线稳定断面设定控制值。

4.如权利要求3所述的一种多区域协调自动发电控制方法，其特征在于，

若子控制区对外联络线稳定断面的允许限值为P_max，则稳定断面设定控制值P_set可取值如下：

P_set＝P_max-P_db

其中，P_db为控制死区值。

5.如权利要求1所述的一种多区协调自动发电控制方法，其特征在于，当所述电网运行方式发生变化导致所述AGC电厂脱离原控制区而成为新控制区的电厂时，发生变化的所述AGC电厂不再接受所述原控制区的发电控制，而参与所述新控制区的发电控制。

6.一种多区域协调自动发电控制系统，其特征在于，所述系统包括一个主控制区和至少一个子控制区，每个所述控制区均包含至少一个AGC电厂；

其中，所述主控制区为电网的主体部分，通过对外联络线与相邻电网连接；

各个所述控制区之间通过联络线连接；

所述子控制区与其他所述控制区相连接的联络线组成该子控制区需要控制的稳定断面；

所述主控制区的控制目标为电网频率和/或控制区对外的联络线功率恒定；

所述子控制区的控制目标为本控制区与其它控制区之间的联络线断面潮流恒定；

所述子控制区还参与所述主控制区的控制，实现所述子控制区与所述主控制区的协调控制，具体为：当所述子控制区对外联络线稳定断面潮流在限值范围内时，所述子控制区参与主控制区的控制，与所述主控制区的各个AGC电厂的机组一样，接受所述主控制区下发的控制指令；当所述子控制区对外联络线稳定断面潮流超过所述限值范围时，所述子控制区退出与所述主控制区的协调控制，只进行所述子控制区的对外联络线稳定断面控制。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，当所述AGC电厂脱离原控制区而成为新控制区的电厂时，发生变化的所述AGC电厂不再接受所述原控制区的发电控制，而参与所述新控制区的发电控制。