CN116316561B - 一种用于流域梯级电厂的agc系统 - Google Patents

一种用于流域梯级电厂的agc系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于流域梯级电厂的AGC系统，所述系统包括：指令接收模块、数据采集模块、负荷分配模块以及指令调整模块；所述指令接收模块用于接收电网负荷指令，并判断所述电网负荷指令是否有效，若无效，报警且则反馈至所述电网负荷指令的发送方；若有效，则进行负荷分配；所述数据采集模块用于实时获取流域各级电厂的发电数据；所述负荷分配模块用于根据流域各级电厂的发电数据进行负荷分配；所述发电数据包括电厂中各发电机组的负荷曲线；所述指令调整模块用于根据流域各级电厂的负荷误差对各级电厂负荷分配指令进行调整。解决了现有技术中梯级电厂AGC系统如何分配负荷使得电厂安全性和经济性提高的技术问题。

Description

一种用于流域梯级电厂的AGC系统
技术领域
本发明涉及流域梯级电厂运行控制技术领域，尤其涉及一种用于流域梯级电厂的AGC系统。
背景技术
在电力行业中，AGC指：自动发电控制(AGC,Automatic Generation Control)，是并网发电厂提供的有偿辅助服务之一，发电机组在规定的出力调整范围内，跟踪电力调度交易机构下发的指令，按照一定调节速率实时调整发电出力，以满足电力系统频率和联络线功率控制要求的服务。或者说，自动发电控制(AGC)对电网部分机组出力进行二次调整，以满足控制目标要求；其基本功能为：负荷频率控制(LFC)，经济调度控制(EDC)，备用容量监视(RM)，AGC性能监视(AGC PM)，联络线偏差控制(TBC)等；以达到其基本的目标：保证发电出力与负荷平衡，保证系统频率为额定值，使净区域联络线潮流与计划相等，最小区域化运行成本。
现有每一水力发电厂均配置有各自的AGC系统，其调节范围十分有限；随着流域梯级电厂集控中心，梯级电厂的AGC总控系统显得尤为重要，以便发挥梯级电厂运行的优势使得经济效益最大化。
发明内容
针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种用于流域梯级电厂的AGC系统，其解决了现有技术中梯级电厂AGC系统如何分配负荷使得电厂安全性和经济性提高的技术问题。
根据本发明的实施例，一种用于流域梯级电厂的AGC系统，所述系统包括：
指令接收模块、数据采集模块、负荷分配模块以及指令调整模块；
所述指令接收模块用于接收电网负荷指令，并判断所述电网负荷指令是否有效，若无效，报警且则反馈至所述电网负荷指令的发送方；若有效，则进行负荷分配；
所述数据采集模块用于实时获取流域各级电厂的发电数据；
所述负荷分配模块用于根据流域各级电厂的发电数据进行负荷分配；所述发电数据包括电厂中各发电机组的负荷曲线；
所述指令调整模块用于根据流域各级电厂的负荷误差对各级电厂负荷分配指令进行调整。
进一步地，根据各级电厂的发电数据进行负荷分配包括：
根据每一级电厂的各发电机组的负荷曲线，获取电厂每一发电机组的当前负荷，以及距离当前时刻之前的预设时长内发电机组的负荷调节次数和调节负载；
根据每一级电厂的各发电机组的当前负荷，获取每一级电厂各机组的可调节范围；
根据每一级电厂各机组的调节范围，通过负荷分配模型获取负荷分配方案；
判断负荷分配模型生成的负荷分配方案的数量是否超过一个；
若是，根据每一发电机组在预设时长内的负荷调节次数和调节负载，对多个负荷分配方案进行筛选来获取各级电厂的各发电机组的负荷分配指令。
进一步地，获取在当前时刻之前的预设时长内发电机组的调节负载，包括：
获取发电机组在当前时刻之前的预设时长内发生的所有负荷调节事件；
获取每一负荷调节事件中发电机组的调节比，所述调节比包括发电机组负荷调节量与发电机组调节前出力的比值的绝对值；
所述调节负载包括所有负荷调节事件的发电机组的调节比之和。
进一步地，对多个负荷分配方案进行筛选，包括：
分别获取多个负荷分配方案中各发电机组的调节负载之和；
在多个负荷分配方案中，将调节负载之和最少的两个负荷分配方案作为备选；
获取备选的两负荷分配方案中各发电机组的总调节次数，并将总调节次数较少的负荷分配方案作为终选。
进一步地，在分别获取多个负荷分配方案中各发电机组的调节负载之和之前，还判断负荷分配模型生成的负荷分配方案的数量是否为两个；若是，则直接获取两负荷分配方案中各发电机组的总调节次数，并将总调节次数较少的负荷分配方案作为终选。
进一步地，获取预设时长，包括：
根据当前时刻流域各级电厂的总出力，获取总出力等级；
根据电网负荷指令，获取本次需要调节的负荷与总出力的比值；
根据总出力等级和比值，通过预先设置的调节等级查询表单来获取当前电网负荷指令对应的调节等级，其中每一调节等级均对应设置有预设时长。
进一步地，当负荷分配模型生成的负荷分配方案的数量不超过一个时；
当负荷分配方案的数量为一时，按所述分配方案生成各发电机组的负荷调节指令来调节发电机组的出力；
当负荷分配方案的数量为零时，生成报警信息并上报至管理员站。
进一步地，判断电网负荷指令是否有效，包括：
核实发送方身份信息，核实通过后，获取当前各级电厂的负荷可调节范围；
根据电网负荷指令，获取各级电厂的厂级任务负荷集合；
根据各级电厂的负荷可调节范围，在厂级任务负荷集合中获取厂级负荷解集；
判断厂级负荷解集是否为空；
若厂级负荷解集是若为空，则电网负荷指令无效；否则，电网指令有效。
进一步地，所述发电数据还包括坝前水位、坝后水位以及水位迟滞数据；
在无电网负荷指令时，按设定周期根据坝前水位和坝后水位，来获取各级电厂运行安全值；
当首中间级中任一级电厂的运行安全值越限时，根据所述电厂上一级电厂的坝后水位和总出力，以及所述电厂下一级电厂的坝前水位和总出力，判断所述电厂的安全值是否可调；
若所述电厂的安全值可调，生成调节指令；并根据所述电厂分别与上级电厂和下级电厂之间的水位迟滞数据，获取调节时间；并在调节时间内在管理员站新建监测页面直至调节结束；
若所述电厂的安全值不可调，生成告警信号上报值管理员站。
进一步地，获取电厂的运行安全值，包括：
若当前为流域的汛期时，根据坝前库容曲线和防洪限制水位，获取坝前水位至防洪限制水位的坝前库容；
根据坝后库容曲线和最高尾水位，获取坝后水位至最高尾水位的坝后库容；
若当前为流域的非汛期时，根据坝前库容曲线和正常蓄水位，获取坝前水位至正常蓄水位的坝前库容；根据坝后库容曲线和最低尾水位，获取坝后水位至最小尾水位的坝后库容；
获取坝前库容与对应时期的标准坝前库容的比值作为第一安全系数，坝后库容与对应时期的标准坝后库容作为第二安全系数；根据第一安全系数和第二安全系数获取电厂的运行安全值。
相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：
本发明通过设置数据采集模块来获取各级电厂的发电数据；并根据发电数据中各发电机组的负荷曲线来进行负荷分配；将电网负荷指令中的负荷要求分配至各发电机组并生成负荷调节指令；并在负荷调节指令生成之后根据各级电厂的负荷分配误差进行调整，以便各级电厂各发电机组的出力满足需要。解决了现有技术中梯级电厂AGC系统如何分配负荷使得电厂安全性和经济性提高的技术问题。
附图说明
图1为本发明实施例的原理框图。
图2为本发明另一实施例负荷分配方法步骤图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明中的技术方案进一步说明。
如图1所示，一种用于流域梯级电厂的AGC系统，所述系统包括：
指令接收模块、数据采集模块、负荷分配模块以及指令调整模块；
所述指令接收模块用于接收电网负荷指令，并判断所述电网负荷指令是否有效，若无效，报警且则反馈至所述电网负荷指令的发送方；若有效，则进行负荷分配；
所述数据采集模块用于实时获取流域各级电厂的发电数据；
所述负荷分配模块用于根据流域各级电厂的发电数据进行负荷分配；所述发电数据包括电厂中各发电机组的负荷曲线；
所述指令调整模块用于根据流域各级电厂的负荷误差对各级电厂负荷分配指令进行调整。
本实施例的具体实施过程包括：
指令接收模块与电网调度中心相连来接收电网负荷指令，并判断电网负荷指令是否有效，包括：本实施例中，判断电网负荷指令是否有效，包括：
核实发送方身份信息，核实通过后，获取当前各级电厂的负荷可调节范围；
根据电网负荷指令，获取各级电厂的厂级任务负荷集合；
根据各级电厂的负荷可调节范围，在厂级任务负荷集合中获取厂级负荷解集；
判断厂级负荷解集是否为空；
若厂级负荷解集是若为空，则电网负荷指令无效；否则，电网指令有效。
本实施例中，对各级电厂负荷分配指令进行调整过程包括：每个发电机组在调整出力时，其实际负荷与目标负荷存在一定程度上的误差；这是由于发电机组实际运行过程中，由于装配以及设备误差所导致的；根据以往的调节经验即可获取机组在运行目标负荷时实际负荷的大小；故而可以根据实际负荷的大小来获取对应的目标负荷。
本实施例通过设置数据采集模块来获取各级电厂的发电数据；并根据发电数据中各发电机组的负荷曲线来进行负荷分配；将电网负荷指令中的负荷要求分配至各发电机组并生成负荷调节指令；并在负荷调节指令生成之后根据各级电厂的负荷分配误差进行调整，以便各级电厂各发电机组的出力满足需要。解决了现有技术中梯级电厂AGC系统如何分配负荷使得电厂安全性和经济性提高的技术问题。
如图2所示，本发明的另一实施例，根据各级电厂的发电数据进行负荷分配包括：
根据每一级电厂的各发电机组的负荷曲线，获取电厂每一发电机组的当前负荷，以及距离当前时刻之前的预设时长内发电机组的负荷调节次数和调节负载；
根据每一级电厂的各发电机组的当前负荷，获取每一级电厂各机组的可调节范围；
根据每一级电厂各机组的调节范围，通过负荷分配模型获取负荷分配方案；
判断负荷分配模型生成的负荷分配方案的数量是否超过一个；
若是，根据每一发电机组在预设时长内的负荷调节次数和调节负载，对多个负荷分配方案进行筛选来获取各级电厂的各发电机组的负荷分配指令。
本实施例的具体实施过程包括：
所述负荷分配模型包括卷积神经网络模型，通过将发电机组的当前负荷以及电网负荷指令输入后，并预设约束条件来获得负荷分配方案。
本实施例中的具体实施过程，包括：
本实施例中，获取在当前时刻之前的预设时长内发电机组的调节负载，包括：
获取发电机组在当前时刻之前的预设时长内发生的所有负荷调节事件；
获取每一负荷调节事件中发电机组的调节比，所述调节比包括发电机组负荷调节量与发电机组调节前出力的比值的绝对值；
所述调节负载包括所有负荷调节事件的发电机组的调节比之和；本实施例中，所述负荷调节次数即为负荷调节时间的个数。
虽然相对于火力发电机组来说，水力发电机组可以频繁调节机组出力，来起到对电网调峰调频、削峰填谷的作用；但是过于频繁的操作，会使机组频繁穿越振动区以及设备运行压力较大，导致机组的运行工况变差，因此在预设时长内的负荷调节次数越多，或者调节负载越大说明发电机组调节频繁且运行工况变差的可能性增加。
本实施例中，对多个负荷分配方案进行筛选，包括：
分别获取多个负荷分配方案中各发电机组的调节负载之和；
在多个负荷分配方案中，将调节负载之和最少的两个负荷分配方案作为备选；
获取备选的两负荷分配方案中各发电机组的总调节次数，并将总调节次数较少的负荷分配方案作为终选。
本实施例中，在调节负载最小的两负荷分配方案中选择总的调节次数较少的负荷分配方案作为终选，当备选的两负荷分配方案中各发电机组的总调节次数相同时，将调节负载之和最少的一个负荷分配方案作为终选。
需要说明的是，本实施例在筛选过程中，将负荷分配方案也作为各发电机组的一次负荷调节事件代入来获取每一负荷分配方案对应发电机组的调节负载之和。
本实施例中，在分别获取多个负荷分配方案中各发电机组的调节负载之和之前，还判断负荷分配模型生成的负荷分配方案的数量是否为两个；若是，则直接获取两负荷分配方案中各发电机组的总调节次数，并将总调节次数较少的负荷分配方案作为终选。
本发明的另一实施例，获取预设时长，包括：
根据当前时刻流域各级电厂的总出力，获取总出力等级；
根据电网负荷指令，获取本次需要调节的负荷与总出力的比值；
根据总出力等级和比值，通过预先设置的调节等级查询表单来获取当前电网负荷指令对应的调节等级，其中每一调节等级均对应设置有预设时长。
本实施例的具体实施过程包括：
当前流域各级电厂的总出力越小，总出力等级越低；当前流域各级电厂的总出力越大，总出力等级越高，其对应的调节等级越高；本次需要调节的负荷与总出力的比值越大，其对应的调节等级也越高。调节等级越高对应的预设时长越长。
通过结合总出力等级和比值，在预先设置的调节等级查询表单来获取当前电网负荷指令对应的调节等级，并获取对应的预设时长。将每一次电网调节指令划分对应的调节等级以便根获取对应的预设时长。
需要说明的是，当负荷分配模型生成的负荷分配方案的数量不超过一个时；
当负荷分配方案的数量为一时，按所述分配方案生成各发电机组的负荷调节指令来调节发电机组的出力；
当负荷分配方案的数量为零时，生成报警信息并上报至管理员站。
本发明的另一实施例，所述发电数据还包括坝前水位、坝后水位以及水位迟滞数据；
在无电网负荷指令时，按设定周期根据坝前水位和坝后水位，来获取各级电厂运行安全值；
当首中间级中任一级电厂的运行安全值越限时，根据所述电厂上一级电厂的坝后水位和总出力，以及所述电厂下一级电厂的坝前水位和总出力，判断所述电厂的安全值是否可调；
若所述电厂的安全值可调，生成调节指令；并根据所述电厂分别与上级电厂和下级电厂之间的水位迟滞数据，获取调节时间；并在调节时间内在管理员站新建监测页面直至调节结束；
若所述电厂的安全值不可调，生成告警信号上报值管理员站。
本实施例的具体实施过程，包括：
本实施例中，获取电厂的运行安全值，包括：
若当前为流域的汛期时，根据坝前库容曲线和防洪限制水位，获取坝前水位至防洪限制水位的坝前库容；
根据坝后库容曲线和最高尾水位，获取坝后水位至最高尾水位的坝后库容；
若当前为流域的非汛期时，根据坝前库容曲线和正常蓄水位，获取坝前水位至正常蓄水位的坝前库容；根据坝后库容曲线和最低尾水位，获取坝后水位至最小尾水位的坝后库容；
获取坝前库容与对应时期的标准坝前库容的比值作为第一安全系数，坝后库容与对应时期的标准坝后库容作为第二安全系数；根据第一安全系数和第二安全系数获取电厂的运行安全值。
将第一安全系数和第二安全系数代入公式即可获取运行安全值，公式如下：
YXAQ＝α1*AQXH1+α2*AQXH2；
其中YXAQ为运行安全值；AQXH1为第一安全系数；AQXH2为第二安全系数；α1和α2均为比例系数。
电厂其运行过程包括汛期和非汛期，汛期和非汛期对应的坝前水位和坝后水位要求不同，更加有利于电厂运行安全和稳定。
本实施例中，在没有接收到电网负荷指令时，按照96点计时原则，每隔15分钟获取各级电厂的运行安全值。当中间级电厂的运行安全值小于设定阈值时，判断当前电厂运行状态不安全，需要对其进行调整；
因此优先考虑调整其上级电厂和下级电厂；因此获取上级电厂的坝后水位和总出力；下级电厂的坝后水位和总出力来判断所述电厂的运行安全值是否可调。
对于首级电厂，其根据上游来水数据和下一级电厂的坝前水位以及总出力，来判断运行安全值是否可调；
对于末级电厂，其根据上一级电厂的坝后水位、总出力以及下游防洪水位要求，来判断运行安全值是否可调。
当电厂的运行安全值无法通过调整相邻电厂出力来进行调整时，则需要上报至管理员站，运维人员进行人工操作来调整整个梯级电厂各个发电机组的出力。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种用于流域梯级电厂的AGC系统，其特征在于：所述系统包括：
指令接收模块、数据采集模块、负荷分配模块以及指令调整模块；
所述指令接收模块用于接收电网负荷指令，并判断所述电网负荷指令是否有效，若无效，报警且则反馈至所述电网负荷指令的发送方；若有效，则进行负荷分配；
所述数据采集模块用于实时获取流域各级电厂的发电数据；
所述负荷分配模块用于根据流域各级电厂的发电数据进行负荷分配；所述发电数据包括电厂中各发电机组的负荷曲线；
所述指令调整模块用于根据流域各级电厂的负荷误差对各级电厂负荷分配指令进行调整；
根据每一级电厂的各发电机组的负荷曲线，获取电厂每一发电机组的当前负荷，以及距离当前时刻之前的预设时长内发电机组的负荷调节次数和调节负载；
根据每一级电厂的各发电机组的当前负荷，获取每一级电厂各机组的可调节范围；
根据每一级电厂各机组的调节范围，通过负荷分配模型获取负荷分配方案；
判断负荷分配模型生成的负荷分配方案的数量是否超过一个；
若是，根据每一发电机组在预设时长内的负荷调节次数和调节负载，对多个负荷分配方案进行筛选来获取各级电厂的各发电机组的负荷分配指令；
获取在当前时刻之前的预设时长内发电机组的调节负载，包括：
获取发电机组在当前时刻之前的预设时长内发生的所有负荷调节事件；
获取每一负荷调节事件中发电机组的调节比，所述调节比包括发电机组负荷调节量与发电机组调节前出力的比值的绝对值；
所述调节负载包括所有负荷调节事件的发电机组的调节比之和。
2.如权利要求1所述的一种用于流域梯级电厂的AGC系统，其特征在于：对多个负荷分配方案进行筛选，包括：
分别获取多个负荷分配方案中各发电机组的调节负载之和；
在多个负荷分配方案中，将调节负载之和最少的两个负荷分配方案作为备选；
获取备选的两负荷分配方案中各发电机组的总调节次数，并将总调节次数较少的负荷分配方案作为终选。
3.如权利要求2所述的一种用于流域梯级电厂的AGC系统，其特征在于：在分别获取多个负荷分配方案中各发电机组的调节负载之和之前，还判断负荷分配模型生成的负荷分配方案的数量是否为两个；若是，则直接获取两负荷分配方案中各发电机组的总调节次数，并将总调节次数较少的负荷分配方案作为终选。
4.如权利要求1所述的一种用于流域梯级电厂的AGC系统，其特征在于：获取预设时长，包括：
根据当前时刻流域各级电厂的总出力，获取总出力等级；
根据电网负荷指令，获取本次需要调节的负荷与总出力的比值；
根据总出力等级和比值，通过预先设置的调节等级查询表单来获取当前电网负荷指令对应的调节等级，其中每一调节等级均对应设置有预设时长。
5.如权利要求1所述的一种用于流域梯级电厂的AGC系统，其特征在于：当负荷分配模型生成的负荷分配方案的数量不超过一个时；
当负荷分配方案的数量为一时，按所述分配方案生成各发电机组的负荷调节指令来调节发电机组的出力；
当负荷分配方案的数量为零时，生成报警信息并上报至管理员站。
6.如权利要求1所述的一种用于流域梯级电厂的AGC系统，其特征在于：判断电网负荷指令是否有效，包括：
核实发送方身份信息，核实通过后，获取当前各级电厂的负荷可调节范围；
根据电网负荷指令，获取各级电厂的厂级任务负荷集合；
根据各级电厂的负荷可调节范围，在厂级任务负荷集合中获取厂级负荷解集；
判断厂级负荷解集是否为空；
若厂级负荷解集是若为空，则电网负荷指令无效；否则，电网指令有效。
7.如权利要求1所述的一种用于流域梯级电厂的AGC系统，其特征在于：所述发电数据还包括坝前水位、坝后水位以及水位迟滞数据；
在无电网负荷指令时，按设定周期根据坝前水位和坝后水位，来获取各级电厂运行安全值；
当首中间级中任一级电厂的运行安全值越限时，根据所述电厂上一级电厂的坝后水位和总出力，以及所述电厂下一级电厂的坝前水位和总出力，判断所述电厂的安全值是否可调；
若所述电厂的安全值可调，生成调节指令；并根据所述电厂分别与上级电厂和下级电厂之间的水位迟滞数据，获取调节时间；并在调节时间内在管理员站新建监测页面直至调节结束；
若所述电厂的安全值不可调，生成告警信号上报值管理员站。
8.如权利要求7所述的一种用于流域梯级电厂的AGC系统，其特征在于：获取电厂的运行安全值，包括：
若当前为流域的汛期时，根据坝前库容曲线和防洪限制水位，获取坝前水位至防洪限制水位的坝前库容；
根据坝后库容曲线和最高尾水位，获取坝后水位至最高尾水位的坝后库容；
若当前为流域的非汛期时，根据坝前库容曲线和正常蓄水位，获取坝前水位至正常蓄水位的坝前库容；根据坝后库容曲线和最低尾水位，获取坝后水位至最小尾水位的坝后库容；
获取坝前库容与对应时期的标准坝前库容的比值作为第一安全系数，坝后库容与对应时期的标准坝后库容作为第二安全系数；根据第一安全系数和第二安全系数获取电厂的运行安全值。
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