一种适用于特高压联络线自动发电控制系统的控制方法

摘要

本发明涉及一种适用于特高压联络线自动发电控制系统的控制方法，所述方法运用于全过程动态仿真；所述方法包括以下步骤：(1)输入特高压联络线计划交换功率P

说明书

技术领域：

本发明涉及一种自动发电控制系统的控制方法，更具体涉及一种适用于特 高压联络线自动发电控制系统的控制方法。

背景技术：

随着国民经济的发展，用电负荷的不断增加，我国电力系统正向着大区域互 联电网的方向发展，大型火电、风电、水电基地的建设，西部能源基地和东部 负荷中心在地域上的不对称性分布，“三华”电网的建设，都要求加快特高压交 流输电系统的建设。我国的长治-南阳-荆门特高压交流输电工程已于2009年投 入商业运行，而“皖电东送”特高压输电通道也已经于2013年9月投入商业运 行。我国的特高压交流输电通道建设进程正在加快。

随着特高压工程的投运，电网的频率以及各局部电网之间联络线交换功率的 特征发生了改变，这就给系统的二次功率调整以及相关的网源协调等问题带来 了新的挑战。自动发电控制系统(AutomaticGenerationControl,AGC)是频率控制 联络线交换功率控制的关键系统，如何有效应用AGC系统对特高压联络线进行 功率控制是目前电网研究需要关注的新领域。

电力系统的不可间断性特点决定了研究者必须通过仿真来研究系统的运行 特性。数字仿真是研究AGC控制等动态稳定问题的有效手段，是研究大电网发 生连锁故障之后暂态过程或是中长期过程动态特性的有效途径，是电力系统规 划、建设、调试和运行工作的重要技术支撑，是研究如何预防大规模系统故障 的重要手段。

数字仿真分析是否准确合理，模型是关键，但是目前的AGC模型还不具备 针对基于T标准的特高压联络线控制策略进行全过程动态仿真的能力。为了对 今后的特高压联络线AGC控制研究提供一种方法，本发明制定了可用于仿真研 究的特高压联络线AGC控制策略。

发明内容：

本发明的目的是提供一种适用于特高压联络线自动发电控制系统的控制方 法，该方法对基于T标准的特高压联络线控制策略进行仿真模拟，具有良好的 实用价值。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种适用于特高压联络线自 动发电控制系统的控制方法，所述方法运用于全过程动态仿真；所述方法包括 以下步骤：

(1)输入特高压联络线计划交换功率P_o、特高压联络线实际交换功率P_t、 实际系统频率f、系统额定频率f_o；

(2)确定特高压联络线的交换功率偏差ΔP_t和系统频率偏差Δf；

(3)确定区域控制偏差ACE；

(4)根据所述特高压联络线的交换功率偏差ΔP_t所在的控制区调整机组出 力。

本发明提供的一种用于特高压联络线自动发电控制系统的控制方法，所 述步骤(4)中的控制区包括死区、松弛区、正常区和紧急区。

本发明提供的一种适用于特高压联络线自动发电控制系统的控制方法， 当所述特高压联络线的交换功率偏差ΔP_t在死区时，即|ΔP_t|＜L_d，不进行机组调整； 所述L_d为特高压联络线交换功率调节死区门槛值。

本发明提供的另一优选的一种适用于特高压联络线自动发电控制系统的 控制方法，当所述特高压联络线的交换功率偏差ΔP_t在松弛区时，即L_d＜|ΔP_t|＜P_R；

如果|ACE|＜K_TL₁₀，不调整机组出力；

如果|ACE|＞K_TL₁₀，调整机组的出力使得ACE向相反方向变化至|ACE|＜K_TL₁₀， 如果在此期间|Δf|超过频率偏差限制值L_f，则挂起自动发电控制系统；

其中，ε₁₀：一年内，系统实际频率和标准频率偏差的 10min平均值的均方根值。n为计算周期内包含的10min时间 个数；K_s：互联系统总的静态频率响应系数；K_i：控制区i的静态频率响应系数。 K_T为T标准中的T2标准的调节系数，且0＜K_T＜1；P_R为松弛区联络线交换功率偏 差上限值。

本发明提供的再一优选的一种适用于特高压联络线自动发电控制系统的 控制方法，当所述特高压联络线的交换功率偏差ΔP_t在正常区时，即P_R＜|ΔP_t|＜P_T， P_T为正常区联络线输送功率偏差上限值；

当特高压联络线实际交换功率P_t＞0，即控制区为送端控制区时；

A.如果ACE·ΔP_t＜0，若|ACE|＞K_TL₁₀，可以调整机组出力使得ACE调整到零； 如果调整过程中|Δf|超过频率偏差限制值L_f，则挂起自动发电控制系统；

B.如果ACE·ΔP_t＞0，当时段T标准中的T1标准的值小于参考数值K_Treq且 K_Treq＞100时，调整机组出力使得ACE到功率偏差反方向；如果调整过程中|Δf|超 过频率偏差限制值L_f，则挂起自动发电控制系统，所述K_Treq为T1调节期望值；其 余情况同CPS标准控制策略，调整机组出力使得ACE向相反方向变化直到变为 零。

本发明提供的又一优选的一种用于特高压联络线自动发电控制系统的控 制方法，当所述特高压联络线的交换功率偏差ΔP_t在正常区时，即P_R＜|ΔP_t|＜P_T， P_T为正常区联络线输送功率偏差上限值；

当特高压联络线实际交换功率P_t＜0，即控制区为受端控制区时；

A.如果-ACE·ΔP_t＜0，若|ACE|＞K_TL₁₀，可以调整机组出力使得ACE调整到零； 如果调整过程中|Δf|超过频率偏差限制值L_f，则挂起自动发电控制系统；

B.如果-ACE·ΔP_t＞0，当时段T标准中的T1标准的值小于参考数值K_Treq且 K_Treq＞100时，调整机组出力使得ACE到功率偏差反方向；如果调整过程中|Δf|超 过频率偏差限制值L_f，则挂起自动发电控制系统，所述K_Treq为T1调节期望值；其 余情况同CPS标准控制策略，调整机组出力使得ACE向相反方向变化直到变为 零。

本发明提供的又一优选的一种用于特高压联络线自动发电控制系统的控 制方法，当所述特高压联络线的交换功率偏差ΔP_t在紧急区时，即|ΔP_t|＞P_T；

当特高压联络线实际交换功率P_t＞0时，所述控制区为送端控制区；

A.如果ACE·ΔP_t＜0，不调整机组出力；

B.如果ACE·ΔP_t＞0，调整机组出力使得ACE到联络线交换功率偏差反方向； 在进行调整时，如果造成|Δf|超过频率偏差限制值L_f，则挂起自动发电控制系统。

本发明提供的又一优选的一种适用于特高压联络线自动发电控制系统的 控制方法，当所述特高压联络线的交换功率偏差ΔP_t在紧急区时，即|ΔP_t|＞P_T；

当特高压联络线实际交换功率P_t＜0时，所述控制区为受端控制区；

A.如果-ACE·ΔP_t＜0，不调整机组出力；

B.如果-ACE·ΔP_t＞0，调整机组出力使得ACE到联络线交换功率偏差反方 向；在进行调整时，如果造成|Δf|超过频率偏差限制值L_f，则挂起自动发电控制 系统。

本发明提供的又一优选的一种适用于特高压联络线自动发电控制系统的 控制方法，在控制进行时，如果造成功率控制目标和频率控制目标无法同时实 现，挂起自动发电控制系统。

本发明提供的又一优选的一种适用于特高压联络线自动发电控制系统的 控制方法，在控制进行时，所述T1标准控制策略的优先级高于T2标准控制策略 的优先级。

和最接近的现有技术比，本发明提供技术方案具有以下优异效果

1、本发明对基于T标准的特高压联络线控制策略进行仿真模拟，具有良好 的实用价值；

2、本发明从特高压联络线AGC系统控制策略的仿真需求出发，在已有的 全过程动态仿真程序和适用于全过程动态仿真的AGC模型的基础上，给出一种 基于T标准的特高压联络线AGC控制策略模型；

3、本发明建立的电力系统仿真中的基于T标准的特高压联络线的AGC控 制策略模型，可以满足特高压联络线AGC功率控制全过程动态仿真的需求；

4、本发明的技术方案作为一种研究特高压联络线功率控制的有效工具。

附图说明

图1为本发明方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对发明作进一步的详细说明。

实施例1：

如图1所示，本例的发明适用于特高压联络线自动发电控制系统的控制 方法，所述方法运用于全过程动态仿真；所述方法包括以下步骤：

(1)输入特高压联络线计划交换功率P_o、特高压联络线实际交换功率P_t、 实际系统频率f、系统额定频率f_o；

(2)确定特高压联络线的交换功率偏差ΔP_t和系统频率偏差Δf；

(3)确定区域控制偏差ACE；

(4)根据所述特高压联络线的交换功率偏差ΔP_t所在的控制区调整机组出 力。

所述步骤(4)中的控制区包括死区、松弛区、正常区和紧急区。

当所述特高压联络线的交换功率偏差ΔP_t在死区时，即|ΔP_t|＜L_d，由于此时ΔP_t在可以承受的范围内，不进行机组调整；所述L_d为特高压联络线交换功率调节 死区门槛值。

当所述特高压联络线的交换功率偏差ΔP_t在松弛区时，即L_d＜|ΔP_t|＜P_R；

如果|ACE|＜K_TL₁₀，不调整机组出力；

如果|ACE|＞K_TL₁₀，调整机组的出力使得ACE向相反方向变化至|ACE|＜K_TL₁₀， 如果在此期间|Δf|超过频率偏差限制值L_f，则挂起自动发电控制系统；

其中，ε₁₀：一年内，系统实际频率和标准频率偏差的 10min平均值的均方根值。n为计算周期内包含的10min时间 个数；K_s：互联系统总的静态频率响应系数；K_i：控制区i的静态频率响应系数。 K_T为T标准中的T2标准的调节系数，且0＜K_T＜1；P_R为松弛区联络线交换功率偏 差上限值；此时仅针对联络线控制评价标准T标准中的T2标准的要求进行功率控 制，原因是此时的特高压联络线功率偏差在允许的范围之内，不用针对T标准中 的T1标准进行控制。

当所述特高压联络线的交换功率偏差ΔP_t在正常区时，即P_R＜|ΔP_t|＜P_T，P_T为 正常区联络线输送功率偏差上限值；

当特高压联络线实际交换功率P_t＞0时，即控制区位于送端控制区时；

A.如果ACE·ΔP_t＜0，证明此时的ACE对于联络线功率控制有利，为了保证 ACE对联络线功率的帮助作用可以不调整机组出力，但是，如果|ACE|＞K_TL₁₀， 可以调整机组出力使得ACE调整到零；如果调整过程中|Δf|超过频率偏差限制值 L_f，则挂起自动发电控制系统；

B.如果ACE·ΔP_t＞0，当时段T标准中的T1标准的值小于参考数值K_Treq且 K_Treq＞100时，调整机组出力使得ACE到功率偏差反方向；如果调整过程中|Δf|超 过频率偏差限制值L_f，则挂起自动发电控制系统，所述K_Treq为T1调节期望值；其 余情况同CPS标准控制策略，调整机组出力使得ACE向相反方向变化直到变为 零。

当所述特高压联络线的交换功率偏差ΔP_t在正常区时，即P_R＜|ΔP_t|＜P_T，P_T为 正常区联络线输送功率偏差上限值；

当特高压联络线实际交换功率P_t＜0，即控制区为受端控制区时；

A.如果-ACE·ΔP_t＜0，证明此时的ACE对于联络线功率控制有利，为了保证 ACE对联络线功率的帮助作用可以不调整机组出力，但是，如果|ACE|＞K_TL₁₀， 可以调整机组出力使得ACE调整到零；如果调整过程中|Δf|超过频率偏差限制值 L_f，则挂起自动发电控制系统；

B.如果-ACE·ΔP_t＞0，当时段T标准中的T1标准的值小于参考数值K_Treq且 K_Treq＞100时，调整机组出力使得ACE到功率偏差反方向；如果调整过程中|Δf|超 过频率偏差限制值L_f，则挂起自动发电控制系统，所述K_Treq为T1调节期望值；其 余情况同CPS标准控制策略，调整机组出力使得ACE向相反方向变化直到变为 零。

当所述特高压联络线的交换功率偏差ΔP_t在紧急区时，即|ΔP_t|＞P_T；

当特高压联络线实际交换功率P_t＞0时，所述控制区为送端控制区；

A.如果ACE·ΔP_t＜0，不调整机组出力；

B.如果ACE·ΔP_t＞0，调整机组出力使得ACE到联络线交换功率偏差反方向； 在进行调整时，如果造成|Δf|超过频率偏差限制值L_f，则挂起自动发电控制系统。

当所述特高压联络线的交换功率偏差ΔP_t在紧急区时，即|ΔP_t|＞P_T；

当特高压联络线实际交换功率P_t＜0时，所述控制区为受端控制区；

A.如果-ACE·ΔP_t＜0，不调整机组出力；

B.如果-ACE·ΔP_t＞0，调整机组出力使得ACE到联络线交换功率偏差反方 向；在进行调整时，如果造成|Δf|超过频率偏差限制值L_f，则挂起自动发电控制 系统。

在控制进行时，如果造成功率控制目标和频率控制目标无法同时实现，挂 起自动发电控制系统。其中，AGC_Flag是AGC机组是否参与调节的标志。

1.AGC系统联络线控制评价标准—T标准说明

(1)T标准定义

T标准分为T1标准和T2标准两部分。

假设将整个电网分为两个部分：区域i和区域r。两个区域之间的所有联络 线构成断面T。两个区域可以是单一控制区，也可以包含多个子控制区。假设有 功功率由区域i向区域r输送。设K_i和K_r分别为两个区域的静态频率响应系数。 设ΔP_t为断面联络线的交换功率净功率偏差。

T1标准要求控制区i在任意时段内应当满足：

$\mathrm{AVG}\left(\frac{K_r}{K_{\Sigma }}\mathrm{AC}{E}_{i-1-\min }\Delta P_{t-1-\min }\right)\le L_T^2---\left(1\right)$

其中，ACE_i-1-min：区域i的1分钟ACE平均值，且ACE_i＝K_iΔf+ΔP_t；ΔP_t-1-min： 联络线输送功率偏差1分钟平均值；L_T：联络线功率偏差越限门槛值，根据特 高压联络线输送功率设置。K_Σ：所有区域的总静态响应系数，且K_Σ＝K_i+K_r。

T2标准要求：控制区的ACE的10min平均值应当在L₁₀以内：

$\left(\begin{array}{c}\mathrm{AVG}\left(\right|{\mathrm{ACE}}_{10\min }\left|\right)\le L_{10}\\ L_{10}=1.65\times {ϵ}_{10}\times \sqrt{K_i{K}_s}\end{array}\right)---\left(2\right)$

ε₁₀：一年内，系统实际频率和标准频率偏差的10min平均值的均方根值 n为计算周期内包含的10min时间个数；K_s：互联系统总 的静态频率响应系数；K_i：控制区i的静态频率响应系数。

(2)T控制标准的计算方法

①.T1标准的计算方法：

根据第(1)部分的假设，对控制区i，令：

T1_i＝(2-CF_i)×100％        (3)

A.当断面的一侧仅包含一个控制区i时：

${\mathrm{CF}}_i=\frac{\frac{K_r}{K_{\Sigma }}{\mathrm{ACE}}_{i-1-\min }\Delta P_{T-1-\min }}{L_T^2}---\left(4\right)$

B.当断面T的某侧控制区i由N个区域组成时，对于控制区i

令${\mathrm{CF}}_i=\frac{\frac{K_r}{K_{\Sigma }}\underset{k=1}{\overset{N}{\Sigma }}{\mathrm{ACE}}_{i-1-\min }\Delta P_{T-1-\min }}{L_T^2}$再代入T1计算公式即可。

对于其中的控制区k：

如果ACE_k-1-min(k＝1,2,...N)所有符号相同，按照|ACE_k-1-min|/K_k(k∈N)比例分摊 CF_i，得到CF_k。

如果所有ACE_k-1-min(k＝1,2,...N)符号不相同，那么：

将N个控制区分为两个集合：N＝N₁∪N₂(N₁∈N,N₂∈N)。其中，集合N₁由 ACE_k-1-min(k＝1,2,...N)中与ΔP_T-1-min同号的控制区组成，集合N₂由 ACE_k-1-min(k＝1,2,...N)中与ΔP_T-1-min反号的控制区组成，用ACE_N1-1-min和ACE_N2-1-min分 别表示N1区域和N2区域中各区域的1minACE平均值之和。

假设集合N2中各区域的一分钟ACE平均值都为零，则ACE_N2-1-min＝0，联络 线的功率偏差会增大到：

$\Delta {P^{\prime }}_{T-1-\min }=\Delta P_{T-1-\min }-\frac{K_r}{K_{\Sigma }}\mathrm{AC}{E}_{N2-1-\min }---\left(5\right)$

此时，N个区域总一致性因子CF_i':

${\mathrm{CF}}_i^{\prime }=\frac{\mathrm{avg}\left[\frac{K_r}{K_{\Sigma }}\mathrm{AC}{E}_{N1-1-\min }\Delta P_{T-1-\min }^{\prime }\right]}{L_T^2}---\left(6\right)$

将集合N1中各区域按照|ACE_k-1-min|/K_k(k∈N1)的比例分配CF_i'，将集合N2中 各区域按照|ACE_k-1-min|/K_k(k∈N2)的比例分配CF_i-CF_i'，从而得到各控制区的 CF_k(k∈N)，从而最终得到各区域的T1_k(k∈N)。

从T1指标的计算办法中可以看出，如果T1≥200％，说明CF_i≤0，也就是说 AVG(ACE×ΔP_t)≤0，区域i的ACE对于减少特高压联络线功率偏差是有利的。如 果100％≤T1＜200％，说明0＜CF_i≤1，ACE对于特高压交换功率有着不利影响，但 是这种影响没有超过允许的范围。如果T1＜100％，说明CF_i＞1，证明此时的ACE

对特高压联络线交换功率的不利影响已经超出了允许的范围。

②.T2标准的计算同CPS2标准的计算办法。

(3)T控制标准合格指标

T1≥100％         (7)

T2≥90％        (8)

2.T评价标准物理意义分析

T标准以联络线交换功率偏差为关注重点，有助于各控制区为了恢复联络线 功率而进行功率支援；但是，T标准并不特别关注频率质量，尤其是当联络线对 侧出现功率缺额时，如果按照此标准进行功率支援，会造成频率偏差的增大， 不利于频率的恢复。

从T标准中可以得知，如同CPS标准中的ACE×Δf，T标准中的ACE×ΔP_t表 明了ACE对于联络线功率变化的影响程度：

按照T标准定义中的假设。在控制区i，如果ACE_i×ΔP_t＜0，证明此时联络线 送出功率偏高且控制区欠发电(过受电)，或者是联络线送出功率偏低且控制 区过发电(欠受电)，此时ACE对改善联络线交换功率偏差是有利的；如果是 ACE_i×ΔP_t＞0，那么说明联络线的送出功率偏低且控制区欠发电(过受电)，或 者是联络线的送出功率偏高且控制区过发电(欠受电)，ACE对改善联络线的 交换功率偏差不利。

在受端控制区r，情况与送端有所不同。以-ACE×ΔP_t作为控制考核的重要指 标。则控制区r-ACE_r×ΔP_t＜0时的情况等价于送端控制区iACE_i×ΔP_t＜0的情况， 控制区r-ACE_r×ΔP_t＞0的情况等价于控制区iACE_i×ΔP_t＞0的情况。

3.基于T标准的特高压联络线AGC控制策略特征

根据特高压联络线的特殊之处，基于T标准的特高压联络线控制策略应当有 如下特征：

(1)T标准控制策略应当围绕重要特征量ACE×ΔP_t展开。应当根据该乘积量 在联络线送端和受端不同的物理意义制定有针对性的控制策略。

(2)特高压联络线控制策略的优先级是最高的。如果特高压联络线上的输 送功率波动超过了正常范围，那么这对于系统的冲击将会非常大。因此，如果 特高压联络线的输送功率偏差超出了正常范围，若其余控制区的CPS标准控制策 略和A标准控制策略有助于联络线输送功率的减少，则继续进行控制；若其余控 制区的控制策略不利于联络线输送功率的恢复，则立即停止控制，待特高压联 络线输送功率恢复正常水平之后，再继续进行控制。

(3)对特高压联络线交换功率进行控制时应当兼顾频率质量的要求。由于 T标准不重视频率质量，因此，在进行基于T标准的功率调整时，有可能造成频 率在调整功率的过程中偏差增大，因而，在进行特高压联络线控制过程中要注 意频率的变化，协调进行频率控制。

4.基于T标准的特高压联络线AGC控制策略模型的建立

基于T标准的特高压联络线控制策略以特高压联络线交换功率偏差ΔP_t为控 制中心，该策略的控制目标是减少特高压联络线交换功率的偏差。在该策略中， T1控制策略的优先级高于T2控制策略的优先级。

最后应该说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限 制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，所属领域的普通技术人员 应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱 离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本权利要求范围 当中。