CN104716673B - 一种基于负荷曲线的机组控制方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于负荷曲线的机组控制方法与系统，根据机组未来n分钟的负荷曲线得到包括n个数值的第一负荷指令矩阵，将第一负荷指令矩阵中的数值变化得到负荷指令限制矩阵，将第一负荷指令矩阵中的数值与负荷系数矩阵中对应位置的数值相乘得到第二负荷指令矩阵，判断第二负荷指令矩阵中的数值与负荷指令限制矩阵中的关系，确定目标矩阵，输出目标矩阵中的数值得到新的目标负荷指令曲线，可以充分利用机组负荷曲线和机组的热惯性，根据已经获取的负荷曲线得到控制机组的新的负荷指令曲线，以实现对机组的连续控制。

Description

一种基于负荷曲线的机组控制方法与系统

技术领域

本发明涉及电力系统控制领域，特别是涉及一种基于负荷曲线的机组控制方法与系统。

背景技术

自动发电控制(Automatic Generation Control,AGC)是能量管理系统中的一项重要功能，它控制着调频机组的出力，以满足不断变化的用户电力需求，并使系统处于经济的运行状态。随着自动化技术的发展和具备AGC功能机组数量的不断增加，AGC已成为电网日常调度运行不可或缺的重要工具。

随着AGC技术的日益成熟，越来越多机组使用计划值作为机组的基点功率，并同时参与电网一次调频。当机组处在AGC方式下，有功目标值经过延时算法和速率限制算法后直接作为单元负荷指令，控制锅炉和汽轮机的出力。

近些年，有些电厂使用自动负荷分配系统，网调只给出未来一段时间内的全厂负荷，而每台机组的负荷指令由自动负荷分配系统根据网调指令和经济性计算得出。没有使用自动负荷分配系统的电厂，网调一般也会给出未来一段时间内的负荷曲线。因此，机组实际获得了未来n分钟内的负荷曲线，而此时使用原有机组AGC控制逻辑，已经不能充分利用机组负荷曲线。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于负荷曲线的机组控制方法与系统，可以根据获取的负荷曲线得到控制机组的新的负荷指令曲线。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于负荷曲线的机组控制方法，包括：

获取机组未来n分钟的负荷曲线，将所述负荷曲线均匀离散化为包括n个数值的第一负荷指令矩阵；

将所述第一负荷指令矩阵中的各数值均进行一预设数值的变化得到负荷指令限制矩阵；

确定负荷系数矩阵，所述负荷系数矩阵与所述第一负荷指令矩阵的行数与列数分别一致；

将所述第一负荷指令矩阵中的数值与所述负荷系数矩阵中对应位置的数值相乘，得到第二负荷指令矩阵；

判断所述第二负荷指令矩阵中的数值是否在所述负荷指令限制矩阵对应位置的数值范围内，如果是，则将所述第二负荷指令矩阵作为目标矩阵，否则将所述负荷指令限制矩阵作为目标矩阵；

根据所述目标矩阵中的数值生成目标负荷曲线。

优选地，所述确定负荷系数矩阵包括：

根据所述第一负荷指令矩阵中的数值得到负荷偏差值；

根据所述负荷偏差值按照第一预设规则得到第一系数；

根据所述第一系数计算得到归一化系数；

根据所述第一系数与所述归一化系数确定出负荷系数矩阵。

优选地，所述第一预设规则包括：

判断所述负荷偏差值与预设第一阈值与第二阈值的数值关系，所述第一阈值小于所述第二阈值；

当所述负荷偏差值小于所述第一阈值时，将第一预设值确定为所述第一系数；

当所述负荷偏差值大于所述第一阈值且小于所述第二阈值时，将第二预设值确定为所述第一系数；

当所述负荷偏差值大于所述第二阈值时，将第三预设值确定为所述第一系数；

所述第一预设值大于所述第二预设值，所述第二预设值大于所述第三预设值。

优选地，将所述第一负荷指令矩阵中的各数值均进行一预设数值的变化得到负荷指令限制矩阵包括：

将所述第一负荷指令矩阵中的各数值均增大第四预设值得到负荷指令限制矩阵。

优选地，判断所述第二负荷指令矩阵中的数值是否在所述负荷指令限制矩阵对应位置的数值范围内包括：

判断所述第二负荷指令矩阵中的数值是否小于所述负荷指令限制矩阵对应位置的数值。

优选地，将所述第一负荷指令矩阵中的各数值均进行一预设数值的变化得到负荷指令限制矩阵包括：

将所述第一负荷指令矩阵中的各数值均减小第五预设值得到负荷指令限制矩阵。

优选地，判断所述第二负荷指令矩阵中的数值是否在所述负荷指令限制矩阵对应位置的数值范围内包括：

判断所述第二负荷指令矩阵中的数值是否大于所述负荷指令限制矩阵对应位置的数值。

本发明还提供了一种基于负荷曲线的机组控制系统，包括：

第一负荷指令矩阵获取模块，用于获取机组未来n分钟的负荷曲线，将所述负荷曲线均匀离散化为包括n个数值的第一负荷指令矩阵；

负荷指令限制矩阵获取模块，用于将所述第一负荷指令矩阵中的各数值均进行一预设数值的变化得到负荷指令限制矩阵；

负荷系数矩阵获取模块，用于确定负荷系数矩阵，所述负荷系数矩阵与所述第一负荷指令矩阵的行数与列数分别一致；

第二负荷指令矩阵获取模块，用于将所述第一负荷指令矩阵中的数值与所述负荷系数矩阵中对应位置的数值相乘，得到第二负荷指令矩阵；

判断模块，用于判断所述第二负荷指令矩阵中的数值是否在所述负荷指令限制矩阵对应位置的数值范围内，如果是，则将所述第二负荷指令矩阵作为目标矩阵，否则将所述负荷指令限制矩阵作为目标矩阵；

目标负荷曲线生成模块，用于根据所述目标矩阵中的数值生成目标负荷曲线。

优选地，所述负荷系数矩阵获取模块包括：

负荷偏差值获取子模块，用于根据所述第一负荷指令矩阵中的数值得到负荷偏差值；

第一系数获取子模块，用于根据所述负荷偏差值按照第一预设规则得到第一系数；

归一化系数获取子模块，用于根据所述第一系数计算得到归一化系数；

矩阵确定子模块，用于根据所述第一系数与所述归一化系数确定出负荷系数矩阵。

应用本发明提供的基于负荷曲线的机组控制方法与系统，根据机组未来n分钟的负荷曲线得到包括n个数值的第一负荷指令矩阵，将第一负荷指令矩阵中的数值变化得到负荷指令限制矩阵，将第一负荷指令矩阵中的数值与负荷系数矩阵中对应位置的数值相乘得到第二负荷指令矩阵，判断第二负荷指令矩阵中的数值与负荷指令限制矩阵中的关系，确定目标矩阵，输出目标矩阵中的数值得到新的目标负荷指令曲线，可以充分利用机组负荷曲线和机组的热惯性，根据已经获取的负荷曲线得到控制机组的新的负荷指令曲线，以实现对机组的连续控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明基于负荷曲线的机组控制方法的流程图；

图2为本发明基于负荷曲线的机组控制方法的实施例效果图；

图3为本发明基于负荷曲线的机组控制系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种基于负荷曲线的机组控制方法，如图1所示，为本发明具体实施实例方法的流程图，包括：

步骤S101：获取机组未来n分钟的负荷曲线，将所述负荷曲线均匀离散化为包括n个数值的第一负荷指令矩阵；

n的数值根据电网调度指令提前给出负荷曲线的时间，并综合考虑机组的类型和调节能力确定，一般取为10到15之间的数。

步骤S102：将所述第一负荷指令矩阵中的各数值均进行一预设数值的变化得到负荷指令限制矩阵；

可将第一负荷指令矩阵中各数值同时增大L或减小L，L值根据并网机组中关于AGC考核指标的规定确定，一般L值设定为允许偏差值的90％，这样既可以保证机组免于受到考核又能充分利用机组的热惯性。

步骤S103：确定负荷系数矩阵，所述负荷系数矩阵与所述第一负荷指令矩阵的行数与列数分别一致；

负荷系数矩阵是根据负荷曲线动态变化的，确定过程如下：

负荷系数矩阵为:

其中，a是归一化系数，计算公如下：

从中可以看到，b决定了数值之间相互影响的程度，因为b是大于1的数值，所以距离越近的数值相互影响越大。也就是说，新负荷指令不仅由原有负荷曲线对应时刻的数值决定，还受到后面数值的影响，这样便实现了机组AGC控制系统的提前动作，有效利用机组惯性，实现超前的平稳调节。

其中，系数b是根据n分钟内负荷偏差值e确定的，计算公式如下：

x为第一负荷指令矩阵中的数值。

步骤S104：将所述第一负荷指令矩阵中的数值与所述负荷系数矩阵中对应位置的数值相乘，得到第二负荷指令矩阵；

步骤S105：判断所述第二负荷指令矩阵中的数值是否在所述负荷指令限制矩阵对应位置的数值范围内，如果是，则进入步骤S106，否则进入步骤S107；

若负荷指令矩阵是将第一负荷指令矩阵中的各数值均增大L得到，则判断第二负荷指令矩阵中的数值是否小于负荷指令限制矩阵对应位置的数值；若负荷指令矩阵是将第一负荷指令矩阵中的各数值均减小L得到，则判断第二负荷指令矩阵中的数值是否大于负荷指令限制矩阵对应位置的数值。

步骤S106：将所述第二负荷指令矩阵作为目标矩阵；

步骤S107：将所述负荷指令限制矩阵作为目标矩阵；

步骤S108：根据所述目标矩阵中的数值生成目标负荷曲线。

最终生成基于负荷曲线的新AGC控制曲线，其中第一个值就是实时的新负荷指令，如图2所示，为本实施例的效果图，n取15，即考虑未来15分钟负荷指令的影响，b取2，代表未来15分钟负荷指令对此刻负荷指令的影响能力。

应用本实施例提供的基于负荷曲线的机组控制方法，根据机组未来n分钟的负荷曲线得到包括n个数值的第一负荷指令矩阵，将第一负荷指令矩阵中的数值变化得到负荷指令限制矩阵，将第一负荷指令矩阵中的数值与负荷系数矩阵中对应位置的数值相乘得到第二负荷指令矩阵，判断第二负荷指令矩阵中的数值与负荷指令限制矩阵中的关系，确定目标矩阵，输出目标矩阵中的数值得到新的目标负荷指令曲线，可以充分利用机组负荷曲线和机组的热惯性，根据已经获取的负荷曲线得到控制机组的新的负荷指令曲线，以实现对机组的连续控制。

本发明还提供一种基于负荷曲线的机组控制系统，如图3所示，为本发明系统实施例的结构示意图，包括：

第一负荷指令矩阵获取模块101，用于获取机组未来n分钟的负荷曲线，将所述负荷曲线均匀离散化为包括n个数值的第一负荷指令矩阵；

负荷指令限制矩阵获取模块102，用于将所述第一负荷指令矩阵中的各数值均进行一预设数值的变化得到负荷指令限制矩阵；

负荷系数矩阵获取模块103，用于确定负荷系数矩阵，所述负荷系数矩阵与所述第一负荷指令矩阵的行数与列数分别一致；

第二负荷指令矩阵获取模块104，用于将所述第一负荷指令矩阵中的数值与所述负荷系数矩阵中对应位置的数值相乘，得到第二负荷指令矩阵；

判断模块105，用于判断所述第二负荷指令矩阵中的数值是否在所述负荷指令限制矩阵对应位置的数值范围内，如果是，则将所述第二负荷指令矩阵作为目标矩阵，否则将所述负荷指令限制矩阵作为目标矩阵；

目标负荷曲线生成模块106，用于根据所述目标矩阵中的数值生成目标负荷曲线。

应用本实施例提供的基于负荷曲线的机组控制系统，根据机组未来n分钟的负荷曲线得到包括n个数值的第一负荷指令矩阵，将第一负荷指令矩阵中的数值变化得到负荷指令限制矩阵，将第一负荷指令矩阵中的数值与负荷系数矩阵中对应位置的数值相乘得到第二负荷指令矩阵，判断第二负荷指令矩阵中的数值与负荷指令限制矩阵中的关系，确定目标矩阵，输出目标矩阵中的数值得到新的目标负荷指令曲线，可以充分利用机组负荷曲线和机组的热惯性，根据已经获取的负荷曲线得到控制机组的新的负荷指令曲线，以实现对机组的连续控制。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于系统类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本申请所提供的方法和系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (9)

1.一种基于负荷曲线的机组控制方法，其特征在于，包括：

获取机组未来n分钟的负荷曲线，将所述负荷曲线均匀离散化为包括n个数值的第一负荷指令矩阵；

将所述第一负荷指令矩阵中的各数值同时增大L或减小L，得到负荷指令限制矩阵，其中，所述L值根据并网机组中关于AGC考核指标的规定确定；

确定负荷系数矩阵，所述负荷系数矩阵与所述第一负荷指令矩阵的行数与列数分别一致；

将所述第一负荷指令矩阵中的数值与所述负荷系数矩阵中对应位置的数值相乘，得到第二负荷指令矩阵；

判断所述第二负荷指令矩阵中的数值是否在所述负荷指令限制矩阵对应位置的数值范围内，如果是，则将所述第二负荷指令矩阵作为目标矩阵，否则将所述负荷指令限制矩阵作为目标矩阵；

根据所述目标矩阵中的数值生成目标负荷曲线。

2.根据权利要求1所述的基于负荷曲线的机组控制方法，其特征在于，所述确定负荷系数矩阵包括：

根据所述第一负荷指令矩阵中的数值得到负荷偏差值；

根据所述负荷偏差值按照第一预设规则得到第一系数；

根据所述第一系数计算得到归一化系数；

根据所述第一系数与所述归一化系数确定出负荷系数矩阵。

3.根据权利要求2所述的基于负荷曲线的机组控制方法，其特征在于，所述第一预设规则包括：

判断所述负荷偏差值与预设第一阈值与第二阈值的数值关系，所述第一阈值小于所述第二阈值；

当所述负荷偏差值小于所述第一阈值时，将第一预设值确定为所述第一系数；

当所述负荷偏差值大于所述第一阈值且小于所述第二阈值时，将第二预设值确定为所述第一系数；

当所述负荷偏差值大于所述第二阈值时，将第三预设值确定为所述第一系数；

所述第一预设值大于所述第二预设值，所述第二预设值大于所述第三预设值。

4.根据权利要求3所述的基于负荷曲线的机组控制方法，其特征在于，将所述第一负荷指令矩阵中的各数值均进行一预设数值的变化得到负荷指令限制矩阵包括：

将所述第一负荷指令矩阵中的各数值均增大第四预设值得到负荷指令限制矩阵。

5.根据权利要求4所述的基于负荷曲线的机组控制方法，其特征在于，判断所述第二负荷指令矩阵中的数值是否在所述负荷指令限制矩阵对应位置的数值范围内包括：

判断所述第二负荷指令矩阵中的数值是否小于所述负荷指令限制矩阵对应位置的数值。

6.根据权利要求5所述的基于负荷曲线的机组控制方法，其特征在于，将所述第一负荷指令矩阵中的各数值均进行一预设数值的变化得到负荷指令限制矩阵包括：

将所述第一负荷指令矩阵中的各数值均减小第五预设值得到负荷指令限制矩阵。

7.根据权利要求6所述的基于负荷曲线的机组控制方法，其特征在于，判断所述第二负荷指令矩阵中的数值是否在所述负荷指令限制矩阵对应位置的数值范围内包括：

判断所述第二负荷指令矩阵中的数值是否大于所述负荷指令限制矩阵对应位置的数值。

8.一种基于负荷曲线的机组控制系统，其特征在于，包括：

第一负荷指令矩阵获取模块，用于获取机组未来n分钟的负荷曲线，将所述负荷曲线均匀离散化为包括n个数值的第一负荷指令矩阵；

负荷指令限制矩阵获取模块，用于将所述第一负荷指令矩阵中的各数值同时增大L或减小L，得到负荷指令限制矩阵，其中，所述L值根据并网机组中关于AGC考核指标的规定确定；

负荷系数矩阵获取模块，用于确定负荷系数矩阵，所述负荷系数矩阵与所述第一负荷指令矩阵的行数与列数分别一致；

第二负荷指令矩阵获取模块，用于将所述第一负荷指令矩阵中的数值与所述负荷系数矩阵中对应位置的数值相乘，得到第二负荷指令矩阵；

判断模块，用于判断所述第二负荷指令矩阵中的数值是否在所述负荷指令限制矩阵对应位置的数值范围内，如果是，则将所述第二负荷指令矩阵作为目标矩阵，否则将所述负荷指令限制矩阵作为目标矩阵；

目标负荷曲线生成模块，用于根据所述目标矩阵中的数值生成目标负荷曲线。

9.根据权利要求8所述的基于负荷曲线的机组控制系统，其特征在于，所述负荷系数矩阵获取模块包括：

负荷偏差值获取子模块，用于根据所述第一负荷指令矩阵中的数值得到负荷偏差值；

第一系数获取子模块，用于根据所述负荷偏差值按照第一预设规则得到第一系数；

归一化系数获取子模块，用于根据所述第一系数计算得到归一化系数；

矩阵确定子模块，用于根据所述第一系数与所述归一化系数确定出负荷系数矩阵。