基于DIgSILENT/PowerFactory的两区域互联电网AGC控制性能的概率评估方法

摘要

自动发电控制（Automatic Generation Control，AGC）是现代电力系统进行有功频率控制、维持系统频率质量和区域间电力电量交换计划的重要手段。AGC控制性能评估的基本任务是对AGC作用下电网有功频率的控制效果进行定量分析与评价，其评估结果是调度中心对下辖各区域电网的频率和联络线进行管理和考核的依据，也是各区域电网改进AGC控制策略、提升有功频率控制水平的重要参考。
　　AGC控制性能评估的常规做法是对区域电网频率偏差和联络线功率偏差的历史数据进行统计和分析，少数研究也考虑未来负荷变动对AGC系统的影响，但现有研究基本上属于“确定性”评估的范畴，而关于AGC控制性能概率评估的研究则十分有限。近年来，随着风、光等新能源的持续发展，电网面临的不确定性因素日益显著，如何计及不确定因素的影响、对AGC控制性能进行科学、全面、合理的评估成为AGC领域的一个新问题。
　　本文在国家自然科学基金项目“新能源电力系统AGC的动态优化调度模型研究”（51307186）的支持下，研究AGC控制性能的概率评估方法，主要工作如下：
　　①基于DIgSILENT/PowerFactory软件实现两区域互联电网AGC的建模与仿真。基于PowerFactory的仿真语言（DIgSILENT Simulation Language，DSL）及其自定义模型功能，实现了“定频率控制”和“联络线功率-频率偏差控制”两种控制模式下的互联电网调频器的建模；结合 PowerFactory内置的调速器模型，以IEEE-14节点系统为原型，实现了两区域互联系统AGC的建模。用多种负荷扰动场景下互联电网一次调频和二次调频的动态响应，验证了仿真系统的有效性。
　　②提出一种基于PowerFactory动态仿真的两区域互联电网AGC控制性能的概率评估方法。该方法考虑时序负荷的随机变化，基于Monte Carlo方法和拉丁超立方抽样技术，利用PowerFactory的编程语言（DIgSILENT Programming Language， DPL）及其二次开发功能，通过对两区域互联电网AGC动态响应的概率模拟，从技术性和经济性两个方面实现对AGC控制性能的概率评估；应用前述两区域互联系统验证了所提概率评估方法的有效性。与现有AGC概率评估方法比较，所提方法充分利用 PowerFactory的时域仿真功能，能够详细考虑互联电网一、二次调频的动态过程。

目录

1 绪 论

1.1 问题的提出

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的主要工作

2 有功频率控制原理及AGC系统在PowerFactory中的建模

2.1 引言

2.2 电力系统的有功频率控制原理

2.3 互联电网AGC系统在PowerFactory中的建模

2.4 本章小结

3 AGC控制性能的概率评估方法

3.1 引言

3.2 概率评估所考虑的随机因素

3.3 AGC控制性能概率评估的Monte Carlo模拟方法

3.4 AGC概率评估指标

3.5 AGC概率评估方法

3.6 本章小结

4 两区域互联电网AGC的建模与仿真分析

4.1 引言

4.2 IEEE14节点算例系统及其建模

4.3 两区域电网确定性仿真分析

4.4 两区域电网AGC控制性能的概率评估

4.5 本章小结

5 结论与展望

5.1 本文研究的主要结论

5.2 后续研究展望

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读学位期间发表的论文及其他成果

B. 作者在攻读学位期间参与的科研项目

C. 同步发电机模型

D. AGC机组信息

E. 调速器参数

F. 调频器参数

G. 两区域负荷预测值