CN108695901B - 一种适应大受端省级电网的agc快速控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适应大受端省级电网的AGC快速控制方法，首先在调度中心建立AGC控制模型和快速控制相关模型，然后实时监测电网扰动情况。如果电网发生机组跳闸扰动事故，优先调用本厂剩余机组及本分区内的其他机组。如果电网发生跨区直流闭锁扰动事故，优先将处于抽水状态的抽蓄机组自动切换至停机状态，剩余的功率缺少量再优先由本分区内的抽蓄、水电和常规机组进行调节。当电网发生大功率缺少扰动故障后，优先调用速率快、离故障落点近的机组进行功率支撑，既能保证电网整体功率平衡，又能考虑到电网内部断面运行安全，避免功率大范围转移支援。

Description

一种适应大受端省级电网的AGC快速控制方法

技术领域

本发明涉及一种适应大受端省级电网的AGC(Automatic Generation Control，自动发电控制)快速控制方法，属于电力系统有功控制技术领域。

背景技术

目前，对于交直流特高压区域电网，特别是多直流馈入、区内特高压交直流受端电网，直流系统和特高压联络线任何故障都将对电网潮流控制和频率安全产生不良影响。一方面区外特高压直流发生闭锁故障时，其所引起的大额功率缺失会造成电网运行频率较大幅度的下降。在频率恢复过程中，网内机组大功率支援所引起的网内省间潮流的大范围转移，不仅会引发省间潮流和断面控制问题，同时，也会对特高压交流输电线路产生冲击。

另一方面，由于特高压线路与下一电压等级电网形成电磁环网，在特高压交流输电线路发生故障时，特高压联络线输送功率将会大量转移到500kV输电线路甚至是220kV输电线路，将进一步引发线路严重过载，严重威胁电网运行安全。

此外，若特高压联络线功率的转移导致省间联络线输送功率接近其输送极限时，也可能会对省间电网的联络线功率交换产生影响，阻碍省间联络线电力交易的顺利完成。因此当特高压直流受端电网发生大机组跳闸和直流故障闭锁后，控制区发生大容量缺失故障，控制区的ACE(AreaControl Error，区域控制偏差)将急剧增大，为满足上级调度对省级控制区ACE考核要求，需要设计对应的AGC快速控制方法。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种适应大受端省级电网的AGC快速控制方法。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种适应大受端省级电网的AGC快速控制模型，包括常规AGC控制模型和受端电网AGC快速控制模型；

所述常规AGC控制模型，包括电网频率控制模型，用于维持电网的频率在控制范围、控制区与相邻区域的交换联络线控制模型，用于维持本控制区域与其他相邻控制区域交换功率、发电机组控制模型，用于控制发电机组输出功率；

所述受端电网AGC快速控制模型，包括：

大功率元件模型：AGC实时监视大容量的发电机组和跨区跨省直流线路的实际有功及运行状态；

常规机组分区模型：根据常规机组所属的电网分区地理信息，常规机组的所属分区参数，AGC能够获取机组与电网分区之间的关联关系；

抽蓄与直流关联性模型：指抽蓄与直流的电气距离参数，电气距离参数由EMS系统中的网络分析模块离线计算得到，该参数能够表征抽蓄机组与对应直流落点间的电气距离的远近，可用一个电网阻抗值来表示。

一种适应大受端省级电网的AGC快速控制方法，包括下列步骤：

步骤1：在省级调度中心AGC应用中建立一个省级电网控制区，由该控制区实施互联电网的常规AGC控制；

步骤2：针对电网抽水蓄能机组的控制需求部署抽蓄机组的有功自动控制，抽蓄机组的有功自动控制用于实现对抽蓄机组的一键切泵和自动开停机；

步骤3：实时监测大功率元件的实际出力，判断是否发生大功率缺失扰动；

步骤4：如果两个判断依据均满足，则判定电网发生大功率缺少故障，需要启动AGC快速控制；基于上述判断依据，确定扰动发生元件类型，针对不同的扰动发生元件类型，采样不同的控制策略。

作为优选方案，所述步骤3中发生大功率缺失扰动的判断依据如下：

3.1：该元件出力的实时采样值与前若干个采样点，的平均值的功率突变量是否小于指定的门槛值，且维持时间超过一定时间，前后功率突变量记为功率缺少总量；

3.2：AGC实时计算得到的ACE实时值是否满足式(1)要求：

ACE＜-1*K*|ΔP| (1)

式中：ACE为控制区的实时区域控制偏差，K为修正系数，为一个小于1的正数，|ΔP|为功率缺失总量。

作为优选方案，所述采样点数量设置为10个，所述门槛值设置为300MW，所述维持时间设置为60秒。

作为优选方案，所述步骤4中如果判定扰动发生元件为省调直调的大容量机组，那么AGC快速控制策略如下：

5.1：确定机组跳闸导致的功率缺少总量；

5.2：统计本厂剩余机组的整体上调能力，如果本厂剩余机组调节能力超过功率缺少总量，将功率缺少总量按照调节能力比例分配给本厂剩余机组，其余电厂不参与功率缺少分配；

5.3：如果本厂剩余机组的调节能力不足以弥补功率缺少总量，那么剩余部分由本分区内的机组按照装机容量比例分配；

5.4：在整体控制区ACE分配时，计算出的ACE优先扣除参与功率缺少分配机组的调节量，如果还有剩余调节量，再按照标准分配流程分配给其他机组，如果没有则不分配。

作为优选方案，所述步骤4中如果判定扰动元件为跨区直流，那么AGC快速控制策略如下：

6.1：获取稳控系统输出，得到跨区直流故障后负荷切除总量，将直流功率缺失总量减去负荷切除总量，得到省级电网实际功率不平衡量，如式(2)所示：

P_loss＝ΔP-P_load (2)

式中，P_loss为电网实际功率不平衡量，ΔP为直流故障后功率总缺失量，P_load为负荷切除量；

6.2：得到省级电网实际功率不平衡量后，再统计电网当前抽蓄机组总抽水功率；

6.3：如果当前电网抽蓄机组总抽水功率大于电网实际功率不平衡量P_loss，那么按照抽蓄机组与直流的电气距离大小，依次将与故障直流电气距离小的抽蓄机组由抽水状态自动切换为停机状态，直至由抽水状态转至停机的总量大于等于电网实际功率不平衡量；

6.4：如果当前电网抽蓄机组总抽水功率小于电网实际功率不平衡量P_loss，那么首先将所有抽水状态的抽蓄机组自动切换为停机状态，得到扣除抽蓄切除抽水功率后的电网功率不平衡量，如式(3)所示：

P'_loss＝P_loss-P_cx＝ΔP-P_load-P_cx (3)

式中：P'_loss为扣除抽蓄切除抽水功率后的电网功率不平衡量，P_cx为抽蓄机组总的抽水功率；

6.5：在所有的抽蓄机组由抽水状态转化为停机状态后，电网仍存在的功率不平衡量由省调调管的抽蓄机组和常规水火电机组进行调节，调节策略如下：

6.5.1：定位故障直流所在片区，扣除抽水功率后的功率不平衡量，优先在该片区内进行调节，调节顺序是抽蓄机组、水电机组和常规火电机组；

6.5.2：统计该区内机组总体上调节能力，如果整体调节能力大于功率不平衡量，那由本分区内机组全部承担调节量，将不平衡量优先分配给抽蓄机组进行调节，剩余部分在优先分配给水电机组，最后是火电机组，同类机组内部采用比例分担原则进行分配；

6.5.3：如果故障所在片区的机组调节能力不足以满足电网不平衡功率要求，那么本分区内所有可调机组全部调节至调节上限，剩余部分按照比例分担的方式分配给电网直调所有的机组，调节顺序是抽蓄机组、水电机组和火电机组。

有益效果：本发明提供的一种适应大受端省级电网的AGC快速控制方法，通过该方法可以使得大受端省级电网发生大机组闭锁、直流闭锁等故障后快速、精确调节机组出力，快速使得本控制区ACE和电网频率回到扰动前，保障电网的安全稳定运行。

通过预定义分区参数和抽蓄机组与直流电气距离关系，并针对不同的故障扰动设计不同的控制策略。当电网发生大功率缺少扰动故障后，优先调用速率快、离故障落点近的机组进行功率支撑，既能保证电网整体功率平衡，又能考虑到电网内部断面运行安全，避免功率大范围转移支援。

附图说明

图1为本发明的模型结构示意图；

图2为本发明的方法控制流程图。

具体实施方式

如图1所示，一种适应大受端省级电网的AGC快速控制模型：包括常规AGC控制模型和受端电网AGC快速控制模型，所述常规AGC控制模型包括电网频率控制模型、控制区与相邻区域的交换联络线控制模型、发电机组控制模型。再增加针对受端电网AGC快速控制模型，包括以下几项：

大功率元件模型：AGC实时监视大容量的发电机组和跨区跨省直流线路的实际有功及运行状态。

常规机组分区模型：根据常规机组所属的电网分区地理信息，常规机组的所属分区参数，AGC能够获取机组与电网分区之间的关联关系；

抽蓄与直流关联性模型：指抽蓄与直流的电气距离参数。电气距离参数由EMS(Energy Manager System，能量管理系统)系统中的网络分析模块离线计算得到，该参数能够表征抽蓄机组与对应直流落点间的电气距离的远近，可用一个电网阻抗值来表示。

如图2所示，一种适应大受端省级电网的AGC快速控制方法，包括下列步骤：

步骤1：在省级调度中心(以下简称省调)AGC应用中建立一个省级电网控制区，由该控制区实施互联电网的常规AGC控制，省级电网控制区的控制目标为维持电网的频率在控制范围内，或为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，或上述两个控制目标同时满足；跨区跨省的直流通道不列入本省与相邻区域的交换联络线控制模型中；

步骤2：同时针对电网抽水蓄能机组的控制需求部署抽蓄机组的有功自动控制，抽蓄机组的有功自动控制用于实现对抽蓄机组的一键切泵(由抽水自动切换为停机状态)和自动开停机。

步骤3：实时监测大功率元件的实际出力，判断是否发生大功率缺失扰动，判断依据如下：

3.1：该元件出力的实时采样值与前若干个采样点，例如为10个采样点)的平均值的功率突变量是否小于指定的门槛值(例如为300MW)，且维持时间超过一定时间(例如为60秒)，前后功率突变量记为功率缺少总量。

3.2：AGC实时计算得到的ACE实时值是否满足式(1)要求：

ACE＜-1*K*|ΔP| (1)

式中：ACE为控制区的实时区域控制偏差，K为修正系数，为一个小于1的正数，|ΔP|为功率缺失总量。

步骤4：如果3.1和3.2两个判断依据均满足，则判定电网发生大功率缺少故障，需要启动AGC快速控制；基于上述判断依据，确定扰动发生元件类型，针对不同的扰动发生元件类型，采样不同的控制策略。

步骤5：如果判定扰动发生元件为省调直调的大容量机组，那么AGC快速控制策略如下:

5.1：确定机组跳闸导致的功率缺少总量；

5.2：统计本厂剩余机组的整体上调能力，如果本厂剩余机组调节能力超过功率缺少总量，将功率缺少总量按照调节能力比例分配给本厂剩余机组，其余电厂不参与功率缺少分配；

5.3：如果本厂剩余机组的调节能力不足以弥补功率缺少总量，那么剩余部分由本分区内的机组按照装机容量比例分配；

5.4：在整体控制区ACE分配时，计算出的ACE优先扣除参与功率缺少分配机组的调节量，如果还有剩余调节量，再按照标准分配流程分配给其他机组，如果没有则不分配。

步骤6：如果判定扰动元件为跨区直流，那么AGC快速控制策略如下：

6.1：获取稳控系统输出，得到跨区直流故障后负荷切除总量，将直流功率缺失总量减去负荷切除总量，得到省级电网实际功率不平衡量，如式(2)所示：

P_loss＝ΔP-P_load (2)

式中，P_loss为电网实际功率不平衡量，ΔP为直流故障后功率总缺失量，P_load为负荷切除量。

6.2：得到省级电网实际功率不平衡量后，再统计电网当前抽蓄机组总抽水功率。

6.3：如果当前电网抽蓄机组总抽水功率大于电网实际功率不平衡量P_loss，那么按照抽蓄机组与直流的电气距离大小，依次将与故障直流电气距离小的抽蓄机组由抽水状态自动切换为停机状态，直至由抽水状态转至停机的总量大于等于电网实际功率不平衡量。

6.4：如果当前电网抽蓄机组总抽水功率小于电网实际功率不平衡量P_loss，那么首先将所有抽水状态的抽蓄机组自动切换为停机状态，得到扣除抽蓄切除抽水功率后的电网功率不平衡量，如式(3)所示：

P'_loss＝P_loss-P_cx＝ΔP-P_load-P_cx (3)

式中：P'_loss为扣除抽蓄切除抽水功率后的电网功率不平衡量，P_cx为抽蓄机组总的抽水功率；

6.5：在所有的抽蓄机组由抽水状态转化为停机状态后，电网仍存在的功率不平衡量由省调调管的抽蓄机组和常规水火电机组进行调节，调节策略如下：

6.5.1：定位故障直流所在片区，扣除抽水功率后的功率不平衡量，优先在该片区内进行调节，调节顺序是抽蓄机组、水电机组和常规火电机组。

6.5.2：统计该区内机组总体上调节能力，如果整体调节能力大于功率不平衡量，那由本分区内机组全部承担调节量，将不平衡量优先分配给抽蓄机组进行调节，剩余部分在优先分配给水电机组，最后是火电机组，同类机组内部采用比例分担原则进行分配。

6.5.3：如果故障所在片区的机组调节能力不足以满足电网不平衡功率要求，那么本分区内所有可调机组全部调节至调节上限，剩余部分按照比例分担的方式分配给电网直调所有的机组，调节顺序是抽蓄机组、水电机组和火电机组。

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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种适应大受端省级电网的AGC快速控制模型，其特征在于：包括常规AGC控制模型和受端电网AGC快速控制模型；

所述常规AGC控制模型，包括电网频率控制模型，用于维持电网的频率在控制范围、控制区与相邻区域的交换联络线控制模型，用于维持本控制区域与其他相邻控制区域交换功率、发电机组控制模型，用于控制发电机组输出功率；

所述受端电网AGC快速控制模型，包括：

大功率元件模型：AGC实时监视大容量的发电机组和跨区跨省直流线路的实际有功及运行状态；

常规机组分区模型：根据常规机组所属的电网分区地理信息，常规机组的所属分区参数，AGC能够获取机组与电网分区之间的关联关系；

抽蓄与直流关联性模型：指抽蓄与直流的电气距离参数，电气距离参数由EMS系统中的网络分析模块离线计算得到，该参数能够表征抽蓄机组与对应直流落点间的电气距离的远近，用一个电网阻抗值来表示。

2.一种适应大受端省级电网的AGC快速控制方法，其特征在于：包括下列步骤：

步骤1：在省级调度中心AGC应用中建立一个省级电网控制区，由该控制区实施互联电网的常规AGC控制；

步骤2：针对电网抽水蓄能机组的控制需求部署抽蓄机组的有功自动控制，抽蓄机组的有功自动控制用于实现对抽蓄机组的一键切泵和自动开停机；

步骤3：实时监测大功率元件的实际出力，判断是否发生大功率缺失扰动；

所述步骤3中发生大功率缺失扰动的判断依据如下：

3.1：该元件出力的实时采样值与前若干个采样点的平均值之间的功率突变量是否小于指定的门槛值，且维持时间超过一定时间，前后功率突变量记为功率缺少总量；

3.2：AGC实时计算得到的ACE实时值是否满足式(1)要求：

ACE＜-1*K*|ΔP| (1)

式中：ACE为控制区的实时区域控制偏差，K为修正系数，为一个小于1的正数，|ΔP|为功率缺失总量；

步骤4：如果3.1和3.2两个判断依据均满足，则判定电网发生大功率缺少故障，需要启动AGC快速控制；基于上述判断依据，确定扰动发生元件类型，针对不同的扰动发生元件类型，采样不同的控制策略；

所述步骤4中如果判定扰动发生元件为省调直调的大容量机组，那么AGC快速控制策略如下：

5.1：确定机组跳闸导致的功率缺少总量；

5.2：统计本厂剩余机组的整体上调能力，如果本厂剩余机组调节能力超过功率缺少总量，将功率缺少总量按照调节能力比例分配给本厂剩余机组，其余电厂不参与功率缺少分配；

5.3：如果本厂剩余机组的调节能力不足以弥补功率缺少总量，那么剩余部分由本分区内的机组按照装机容量比例分配；

5.4：在整体控制区ACE分配时，计算出的ACE优先扣除参与功率缺少分配机组的调节量，如果还有剩余调节量，再按照标准分配流程分配给其他机组，如果没有则不分配。

3.根据权利要求2所述的一种适应大受端省级电网的AGC快速控制方法，其特征在于：所述采样点数量设置为10个，所述门槛值设置为300MW，所述维持时间设置为60秒。

4.根据权利要求2所述的一种适应大受端省级电网的AGC快速控制方法，其特征在于：

所述步骤4中如果判定扰动元件为跨区直流线路，那么AGC快速控制策略如下：

6.1：获取稳控系统输出，得到跨区直流故障后负荷切除总量，将直流功率缺失总量减去负荷切除总量，得到省级电网实际功率不平衡量，如式(2)所示：

P_loss＝ΔP-P_load (2)

式中，P_loss为电网实际功率不平衡量，ΔP为直流故障后功率总缺失量，P_load为负荷切除量；

6.2：得到省级电网实际功率不平衡量后，再统计电网当前抽蓄机组总抽水功率；

6.3：如果当前电网抽蓄机组总抽水功率大于电网实际功率不平衡量P_loss，那么按照抽蓄机组与直流的电气距离大小，依次将与故障直流电气距离小的抽蓄机组由抽水状态自动切换为停机状态，直至由抽水状态转至停机的总量大于等于电网实际功率不平衡量；

6.4：如果当前电网抽蓄机组总抽水功率小于电网实际功率不平衡量P_loss，那么首先将所有抽水状态的抽蓄机组自动切换为停机状态，得到扣除抽蓄切除抽水功率后的电网功率不平衡量，如式(3)所示：

P'_loss＝P_loss-P_cx＝ΔP-P_load-P_cx (3)

式中：P'_loss为扣除抽蓄切除抽水功率后的电网功率不平衡量，P_cx为抽蓄机组总的抽水功率；

6.5：在所有的抽蓄机组由抽水状态转化为停机状态后，电网仍存在的功率不平衡量由省调调管的抽蓄机组和常规水火电机组进行调节，调节策略如下：

6.5.1：定位故障直流所在片区，扣除抽水功率后的功率不平衡量，优先在该片区内进行调节，调节顺序是抽蓄机组、水电机组和常规火电机组；

6.5.2：统计该区内机组总体上调节能力，如果整体调节能力大于功率不平衡量，那由本分区内机组全部承担调节量，将不平衡量优先分配给抽蓄机组进行调节，剩余部分在优先分配给水电机组，最后是火电机组，同类机组内部采用比例分担原则进行分配；

6.5.3：如果故障所在片区的机组调节能力不足以满足电网不平衡功率要求，那么本分区内所有可调机组全部调节至调节上限，剩余部分按照比例分担的方式分配给电网直调所有的机组，调节顺序是抽蓄机组、水电机组和火电机组。

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