專利名稱：面向控制性能評價標準的自動發(fā)電控制的控制方法及控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電力控制系統(tǒng)，尤其涉及一種面向控制性能評價標準(CPS-control performance standard)的自動發(fā)電控制的控制方法及控制系統(tǒng)。
背景技術：
按照“統(tǒng)一調度、分級管理”的原則，各級調度應嚴格執(zhí)行發(fā)、送、受電計劃，嚴格控制和考核聯(lián)絡線功率與系統(tǒng)頻率偏差。網(wǎng)公司、各省公司及并入電網(wǎng)運行的各發(fā)電企業(yè)均有義務和責任參與電網(wǎng)的調頻、調峰，充分運用機組的一次調頻、自動發(fā)電控制(AGC)和超短期負荷預測技術，嚴格執(zhí)行發(fā)、送、受電計劃，共同保證電網(wǎng)的安全、優(yōu)質、經(jīng)濟運行。電力作為國民經(jīng)濟基礎性行業(yè)，既是優(yōu)質清潔能源的創(chuàng)造者，又是一次能源消耗大戶和污染排放大戶，在節(jié)能減排指標完成中承擔著重要任務。由于電力用煤占到全國煤炭消費量的60%以上，電力行業(yè)的減排力度是實現(xiàn)減排目標的關鍵。為了滿足節(jié)能降耗的要求，迫切需要在電網(wǎng)運行控制系統(tǒng)中通過優(yōu)化AGC控制方法，減少機組動作次數(shù)，提高動作效率，通過與能量管理系統(tǒng)有機協(xié)調，實現(xiàn)所有并網(wǎng)運行的發(fā)電機組的安全、節(jié)能和經(jīng)濟運行，以信息化手段提高電力生產管理現(xiàn)代化水平，實現(xiàn)電網(wǎng)調度管理的科學化、集約化、精細化。北美電力可靠性委員會(NorthAmerican Electric Reliability Council，簡稱 NERC)于 1996 年推出了控制性能評價標準(CPS — control performance standard)。目前雖然大多數(shù)區(qū)域電網(wǎng)都已經(jīng)使用CPS系列標準進行考核，但迄今為止，AGC控制策略的研究工作依然沒有完全擺脫A標準控制策略的束縛?，F(xiàn)有研究大都是對A標準的控制策略進行了程度不同的改進，以對現(xiàn)有控制策略打“補丁”的形式來適應CPS標準。顯然這種修補策略無法完全滿足CPS標準的控制目標要求，同時也無法徹底擺脫A標準控制策略的缺陷。

發(fā)明內容
本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術中存在的問題，提供了一種面向CPS標準的自動發(fā)電控制的控制方法，解決了現(xiàn)有技術中AGC控制策略無法滿足CPS標準的控制目標要求，也無法徹底擺脫A標準控制策略缺陷的問題。本發(fā)明的另一目的在于提供一種面向CPS標準的自動發(fā)電控制的控制系統(tǒng)。本發(fā)明的控制方法包括下述步驟
設當前時刻為Ttl，預測時間Tp=20-60分鐘，歷史統(tǒng)計天數(shù)為2-6天； 計算上述2-6天Ttl至TdTp時刻內所有頻率偏差的總平均值，將其作為當前點的頻率偏差預測值，Δ ·ρ;
計算AGC總功率的CPS修正分量Peps，使用如下公式計算頻率偏差修正分量，
Pcps = - G X sign (Afp )
式中，sign()為符號函數(shù)，正值為1，負值為-1 ；G為確定的功率修正量，此時頻率偏差
3修正分量只隨預測頻率偏差符號的變化而變化，預測頻率偏差量值改變但仍保持同號時， CPS修正分量保持不變；
總AGC調節(jié)功率P為P = -ACE + Pcps
式中ACE (Area control error)為區(qū)域控制偏差，即為交換功率實際值與計劃交換功率的偏差；
針對總調節(jié)功率P，設置死區(qū)、正常調節(jié)區(qū)、次緊急調節(jié)區(qū)、緊急調節(jié)區(qū)。所述的死區(qū)位置及大小為P。ps-1/2L15-P。ps+1/2L15，其中L15為使每個考核周期的 ACE十五分鐘均值小于特定限值。本發(fā)明的控制系統(tǒng)包括下述結構，設有數(shù)據(jù)采集及預處理部，處理數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)(SCADA-Supervisory control And Data acquisition)上傳數(shù)據(jù)，剔除壞數(shù)據(jù)；
設有AGC總功率計算部，計算AGC總功率；
設有AGC總功率分配部，將AGC總功率分配到各AGC機組；
設有參數(shù)設置界面，方便調度員實時地修改控制參數(shù)；
設有AGC狀態(tài)監(jiān)視部，以圖形、報表方式顯示各AGC機組各種運行狀態(tài)。本發(fā)明的優(yōu)點效果如下
本發(fā)明由于基于頻差預期確定AGC調節(jié)量并取消了積分控制環(huán)節(jié)，可有效地減少AGC 機組調節(jié)次數(shù)，不僅極大地減少了機組磨損，還有效地降低了能源消耗，有利于電網(wǎng)實現(xiàn)節(jié)能減排。本發(fā)明所提出的AGC單純比例控制策略，原理簡單、實現(xiàn)方便、可操作性強，從而便于現(xiàn)場實施?；谠撛碓O計的AGC控制系統(tǒng)，適用于省級電力調度機構的AGC及調頻調度工作，其中使用純比例控制以及頻差預期的提前控制方法，尤其適用于火電機組占比大， 調峰困難的省級調度公司應用。本發(fā)明所提出的控制思想及相應的控制策略，針對CPS評價標準和相關考核辦法的本質，緊密結合電網(wǎng)運行實際?？刂葡到y(tǒng)實施后，在顯著提高電網(wǎng)頻率質量及安全穩(wěn)定抗擾動水平的同時，還有效地提高了電網(wǎng)的CPS指標，使得考核罰款明顯減少，并改善了系統(tǒng)頻率質量。該成果不僅對電網(wǎng)運行質量的改善起到了良好的作用，也對同類省網(wǎng)有很好的借鑒與參考價值。


圖1為本發(fā)明的控制系統(tǒng)示意框圖。圖2為本發(fā)明數(shù)據(jù)采集及預處理部控制流程圖。圖3為本發(fā)明AGC總功率計算部流程圖。圖4為本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，機組的日調整次數(shù)示意圖。圖5為本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，CPSl超過200%的次數(shù)示意圖。圖6為本發(fā)明投入前后的罰電量對比圖。
具體實施例方式本發(fā)明參照附圖，結合具體實施例，進行詳細描述如下。實施例 本發(fā)明的控制方法包括下述步驟。設當前時刻為Ttl，預測時間TP=30分，歷史統(tǒng)計天數(shù)為3天，其中的預測時間及統(tǒng)計天數(shù)均可根據(jù)需要調整。計算前3天Ttl至TfTp時刻內所有頻率偏差的總平均值，將其作為當前點的頻率偏差預測值，Δ ·ρ。計算AGC總功率的CPS修正分量，使用如下公式計算頻率偏差修正分量。Pcps = - G X sign (Afp )
式中，sign()為符號函數(shù)，正值為1，負值為-1 ；G為確定的功率修正量，此時頻率偏差修正分量只隨預測頻率偏差符號的變化而變化，預測頻率偏差量值改變但仍保持同號時， CPS修正分量保持不變，因此可以減少機組調節(jié)次數(shù)?？侫GC 調節(jié)功率為=P = -ACE + Pcps
式中ACE (Area control error)為區(qū)域控制偏差，即為交換功率實際值與計劃交換功率的偏差，式中前兩項依然為ACE的比例、積分分量，調節(jié)區(qū)域ACE趨勢為0;第三項中的 Peps,使ACE與頻率偏差預期值反號。針對總調節(jié)功率P，設置死區(qū)、正常調節(jié)區(qū)、次緊急調節(jié)區(qū)、緊急調節(jié)區(qū)。死區(qū)位置及大小為PCPS-1/2L15-PCPS+1/2L15 ；其中L15為使每個考核周期的ACE十五分鐘均值小于特定限值。CPS標準要求，每個平衡機構應該控制本區(qū)實時發(fā)電功率，使每個考核周期的ACE 十五分鐘均值小于特定限值。本發(fā)明的控制系統(tǒng)包括下述結構，設有數(shù)據(jù)采集及預處理部，處理數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)(SCADA-Supervisory control And Data acquisition)上傳數(shù)據(jù)，剔除壞數(shù)據(jù)；
設有AGC總功率計算部，計算AGC總功率；
設有AGC總功率分配部，將AGC總功率分配到各AGC機組；
設有參數(shù)設置界面，方便調度員實時地修改控制參數(shù)；
設有AGC狀態(tài)監(jiān)視部，以圖形、報表方式顯示各AGC機組各種運行狀態(tài)。數(shù)據(jù)采集及預處理部控制流程為，從實時數(shù)據(jù)庫讀取當前ACE值，判斷ACE值是否有效，若ACE值有效，設置ACE數(shù)據(jù)正常的標志，使用曲線濾波法，對ACE進行濾波，結果為 SACE ；若若ACE值無效，讀取最近有效ACE值，提示ACE數(shù)據(jù)錯誤，設置ACE數(shù)據(jù)有誤的標
ο與總調節(jié)功率分區(qū)對應，調度人員可根據(jù)需要，將AGC機組劃分到不同的調節(jié)功率模式。不調節(jié)任何時候都不承擔調節(jié)功率。BL0，只跟蹤發(fā)電計劃。正常調節(jié)任何需要的時候都承擔調節(jié)功率。BLR。次緊急調節(jié)在次緊急區(qū)或緊急區(qū)時才承擔調節(jié)功率。BLR。緊急調節(jié)在緊急區(qū)時才承擔調節(jié)功率。BLR。若當前AGC總調節(jié)功率在死區(qū)范圍時，則無機組參與總功率分配。
5
若當前AGC總調節(jié)功率在正常調節(jié)區(qū)時，則調節(jié)功率模式設置為“正常調節(jié)”的機組參與總功率分配。若當前AGC總調節(jié)功率在次緊急調節(jié)區(qū)時，則調節(jié)功率模式設置為“正常調節(jié)”、 “次緊急調節(jié)”的機組參與總功率分配。若當前AGC總調節(jié)功率在次緊急調節(jié)區(qū)時，則調節(jié)功率模式設置為“正常調節(jié)”、 “次緊急調節(jié)”、“緊急調節(jié)”的機組均參與總功率分配。將現(xiàn)有技術中的AGC控制方法與本發(fā)明相比較，進行機組控制測試試驗，其測試結果分析及結論如下。1、兩種控制方法下機組的日調整次數(shù)見圖4，由圖4可知，采用本發(fā)明可使機組的調整次數(shù)較原方法減少一倍。2、圖5為本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，CPSl超過200%的次數(shù)示意圖，由圖可知，本發(fā)明CPSl超過200%的點數(shù)大幅增加。3、圖6為本發(fā)明投入前后的罰電量對比圖，由圖6可知，CPS指標顯著提升，省間聯(lián)絡線交換功率考核電量明顯減少。由測試結果可知，本發(fā)明系統(tǒng)功能設計完整，系統(tǒng)硬件配置指標合理，功能完備， 用戶界面友好，擴充能力較強；機組控制策略滿足調度有關要求，機組響應測試結果準確合理，在確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的前提下，通過優(yōu)化機組調節(jié)指令實現(xiàn)了合理參與CPS控制的目標，通過人工和自動的機組響應測試實現(xiàn)了對機組性能的準確考核，項目整體測試合格。本發(fā)明的保護范圍以權利要求為準，不受具體實施例所限制。
權利要求
1.面向控制性能評價標準的自動發(fā)電控制的控制方法，其特征在于包括下述步驟設當前時刻為Ttl，預測時間Tp=20-60分鐘，歷史統(tǒng)計天數(shù)為2-6天；計算上述2-6天Ttl至TdTp時刻內所有頻率偏差的總平均值，將其作為當前點的頻率偏差預測值，Δ ·ρ;計算AGC總功率的CPS修正分量Peps，使用如下公式計算頻率偏差修正分量，Pcps = - G X sign (Afp )式中，sign()為符號函數(shù)，正值為1，負值為-1 ；G為確定的功率修正量，此時頻率偏差修正分量只隨預測頻率偏差符號的變化而變化，預測頻率偏差量值改變但仍保持同號時， CPS修正分量保持不變；總AGC調節(jié)功率P為P = -ACE + Pcps式中ACE (Area control error)為區(qū)域控制偏差，即為交換功率實際值與計劃交換功率的偏差；針對總調節(jié)功率P，設置死區(qū)、正常調節(jié)區(qū)、次緊急調節(jié)區(qū)、緊急調節(jié)區(qū)。
2.根據(jù)權利要求1所述的面向控制性能評價標準的自動發(fā)電控制的控制方法，其特征在于所述的死區(qū)位置及大小為P。ps-1/2L15-P。ps+1/2L15，其中L15為使每個考核周期的ACE 十五分鐘均值小于特定限值。
3.面向控制性能評價標準的自動發(fā)電控制的控制系統(tǒng)，其特征在于包括下述結構，設有數(shù)據(jù)采集及預處理部，處理數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)(SCADA-Supervisory control And Data acquisition)上傳數(shù)據(jù)，剔除壞數(shù)據(jù)；設有AGC總功率計算部，計算AGC總功率；設有AGC總功率分配部，將AGC總功率分配到各AGC機組；設有參數(shù)設置界面，方便調度員實時地修改控制參數(shù)；設有AGC狀態(tài)監(jiān)視部，以圖形、報表方式顯示各AGC機組各種運行狀態(tài)。
4.根據(jù)權利要求3所述的面向控制性能評價標準的自動發(fā)電控制的控制系統(tǒng)，其特征在于所述的數(shù)據(jù)采集及預處理部，從實時數(shù)據(jù)庫讀取當前ACE值，判斷ACE值是否有效，若 ACE值有效，設置ACE數(shù)據(jù)正常的標志，使用曲線濾波法，對ACE進行濾波，結果為SACE ；若若ACE值無效，讀取最近有效ACE值，提示ACE數(shù)據(jù)錯誤，設置ACE數(shù)據(jù)有誤的標志。
5.根據(jù)權利要求3所述的面向控制性能評價標準的自動發(fā)電控制的控制系統(tǒng)，其特征在于所述的AGC總功率分配部，當前AGC總調節(jié)功率在死區(qū)范圍時，則無機組參與總功率分配；當前AGC總調節(jié)功率在正常調節(jié)區(qū)時，則調節(jié)功率模式設置為“正常調節(jié)”的機組參與總功率分配；當前AGC總調節(jié)功率在次緊急調節(jié)區(qū)時，則調節(jié)功率模式設置為正常調節(jié)、次緊急調節(jié)的機組參與總功率分配；當前AGC總調節(jié)功率在次緊急調節(jié)區(qū)時，則調節(jié)功率模式設置為正常調節(jié)、次緊急調節(jié)、緊急調節(jié)的機組均參與總功率分配。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種面向控制性能評價標準的自動發(fā)電控制的控制方法及控制系統(tǒng)。通過設置數(shù)據(jù)采集及預處理部、AGC總功率計算部、AGC總功率分配部、參數(shù)設置界面及AGC狀態(tài)監(jiān)視部等結構，基于頻差預期確定AGC調節(jié)量并取消了積分控制環(huán)節(jié)，可有效地減少AGC機組調節(jié)次數(shù)，不僅極大地減少了機組磨損，還有效地降低了能源消耗，有利于電網(wǎng)實現(xiàn)節(jié)能減排。
文檔編號H02P9/00GK102497147SQ201110380318
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月25日 優(yōu)先權日2011年11月25日
發(fā)明者叢培賢, 何曉洋, 馮松起, 劉剛, 劉勁松, 劉淼, 張艷軍, 李衛(wèi)東, 李鐵, 王剛, 羅衛(wèi)華, 趙景宏, 趙鵬, 郭春雨, 金曉明, 陳曉東, 韋明, 馬千 申請人:遼寧省電力有限公司