说明书基于AGC的机组控制模式自适应切换方法
技术领域
本发明涉及一种基于AGC的机组控制模式自适应切换方法，属于电力系统控制技术领域。
背景技术
目前，电网调度自动化系统的自动发电控制(AGC)应用中机组有功控制模式采用人工设定、手动修改的方式，AGC应用未给出机组控制模式配置的建议方案，调度员仅能根据电网工况凭借经验修改机组控制模式，改变机组获取目标出力的方式，从而使电网调节性能、控制效果受到人为因素影响，不利于电网调控行为的优化。
AGC应用作为电网实时控制的重要环节，承担着电网安全稳定运行、频率稳定和联络线、电量考核的重要职责，随着特高压交直流输电工程建设和投运、风电、光伏等间歇性电源大规模并网，新的电网形态的形成和电源发电方式的重大变化对电网安全控制和平衡控制提出了更高的要求。
文献一《有功调度超前控制和在线水火电协调控制策》(电力系统自动化2008年第32卷第22期第16页)披露了一种超短期负荷预测的实际应用模型和水火电机组协调控制解决构架，着重探讨了电网实时调度与控制平衡控制策略。文中提出基于超短期负荷预测超前控制策略，探讨了实时调度系统中，利用超短期负荷预测结果分别各时间级计划和AGC调节需求的方法，实现调度多时间级负荷的精细化调度。水火电机组协调控制架构，根据水火电机组控制性能特点，探讨了电网实时控制中水火电机组解耦控制方法，实现控制策略优化和 CPS指标改善。文献一所提出的超前控制和水火电协调控制技术，建立在日前、日内、实时发电计划和AGC控制多级调度框架基础上，借助于负荷预测手段对扰动逐级修正。然而上述技术仍是在机组控制模式已给定，并且全网机组模式配置合理的条件下才能适用，不合理的机组控制模式设置，将影响机组在电网扰动调节参与度，进而影响计划超前负荷调整量及AGC闭环控制性能。
文献二《NON-AGC机组协同AGC机组的高峰调度模型》(电力系统自动化2007年第31卷第3期第9页)披露了一种在线调度时间级非AGC机组与AGC机组、BLO型AGC机组与BLR型AGC机组协调机制和策略，着重探讨了电网高峰运行时3类机组的协调优化模型。文章提出的机组协调机制和策略，适用于电网在线调度时间级内，利用非AGC机组协调解困BLO型AGC机组和BLO型机组协调解困BLR型AGC机组，以提高负荷跟踪能力、减轻BLR型AGC机组调节负担。文献二提出的协调机制和策略，通过调节容量、机组调节限值校验确定待转移调节容量，建立含功率平衡协调约束的3类机组协调模型。针对调节容量匮乏的界定标志未计及为满足电网控制性能指标的额外调节需求，同时容量转移也仅限定于固定模式的机组之间，但是未涉及控制模式切换协调备用的方法。
文献三《满足互联电网CPS标准的AGC最小调节容量研究》(中国电机工程学报2009年第29卷第13期第59页)披露了一种互联电网CPS标准下的AGC最小调节速率的数学模型，着重探讨了CPS考核标准下AGC调节备用确定方法。文章提出的最小速率数学模型，可作为调节备用参考依据，但是考虑到模型复杂程度和求解难度，计算结果可解释性较差，应用于实际电网会存在困难。文献三提出的AGC机 组最小速率模型，将CPS1、CPS2指标限值作为模型不等式约束条件，形成多约束混合整数非线性规划问题。然而，互联电网中CPS指标不仅与本控制区扰动有关，而且与外控制区扰动有关。作为CPS指标中关键变量，系统频差与全网有功平衡状态有关，简单的将频差作为自变量或因变量并不合适。与此同时，调节备用释放不仅与机组类型有关，而且与机组控制模式有关。
上述的三篇文献，均未涉及如何给出机组控制模式配置及切换的建议方案，以保证机组获取目标出力的方式，使电网调节性能、控制效果佳，有利于电网调控行为的优化。
发明内容
本发明所解决的技术问题是传统的AGC机组控制模式人工修改、方式固定的特点已经无法满足电网实时运行控制的要求的问题。本发明的基于AGC的机组控制模式自适应切换方法，在检测到电网系统不满足调节备用模型计算的约束条件时，启用模式切换策略扩充AGC调节备用、恢复AGC调节裕度，从而提升扰动抵御能力，优化ACE动态调节过程，有利于电网调控行为的优化，具有良好的应用前景。
为了达到上述的目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种基于AGC的机组控制模式自适应切换方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤(1)，将AGC机组控制模式进行分类，根据基点功率模式以及电网负荷扰动调节责任不同，分为固定基点模式和浮动基点模式两类；
步骤(2)，建立满足CPS标准的AGC调节备用模型；
步骤(3)，基于动态发电评分的有功控制策略，建立机组调节速 率、调节精度、可调容量比例和调节备用工况的动态发电评分模型；
步骤(4)，根据动态发电评分模型，得到各AGC机组的动态发电评分权重系数；
步骤(5)，实时监视电网运行工况和系统备用情况，当系统中浮动基点模式机组总调节备用无法满足负荷扰动调节、CPS指标最小调节容量要求时，则执行步骤(6)；
步骤(6)，启动考虑CPS标准的控制模式切换策略，将系统中固定基点模式的AGC机组转为浮动基点模式，以扩充AGC调节备用；
步骤(7)，AGC调节过程中根据动态发电评分权重系数，按照比例或优先级原则分配区域调节量，优化ACE动态调节过程，释放模式切换前浮动基点模式机组承担的扰动调节容量；
步骤(8)，当系统中浮动基点模式机组的调节备用满足AGC调节备用模型的最小调节备用要求，并且模式切换后累计用时超过切换周期时，将模式切换后的浮动基点机组集中返回为固定基点模式。
前述的基于AGC的机组控制模式自适应切换方法，其特征在于：步骤(1)所述固定基点模式为基点功率不随电网系统的负荷变化而变化，跟踪实时发电计划、日前计划或调度员设置值，基点功率取计划当前值、或人工给定值，属于趋势跟踪，实现超前负荷跟踪功能；所述浮动基点模式为基点功率随电网系统负荷变化而变化，参与区域ACE调节，基点功率取实际出力或可调容量比例分配值，调节功率由区域总调节功率分配得到，属于滞后闭环控制，实现负荷波动的无差调节。
前述的基于AGC的机组控制模式自适应切换方法，其特征在于：步骤(2)建立满足CPS标准的AGC调节备用模型的方法为，
(1)根据ACE历史数据服从正态分布的特点，ACE～N(μ，σ2)，确定CPS标准的调节最小分量，调节备用至少满足90％的ACE波动概率下CPS标准指标考核要求，确定满足CPS标准考核指标的最小调节备用容量PCPS,min；
(2)根据公式(1)所示，确定实时AGC调节备用需求，建立AGC调节备用模型Prv_AUTO，
Prv_AUTO=PLd,min+Σi∈AUTOγi·PGN,iΣj∈ALLγj·PGN,j·(ΔPLd,chg+ΔPTL,chg)+PCPS,min---(1)]]>
其中，PLd,min为分钟级负荷波动分量；γi为机组i负荷率；PGN,i为机组i额定出力；ΔPLd,chg为未来负荷变化量；ΔPTL,chg为未来联络线计划调整量；PCPS,min为满足CPS标准考核指标的最小调节备用容量PCPS,min；i∈AUTO表示机组i控制模式为浮动基点模式；j∈ALL表示机组j为AGC机组，包含浮动基点模式和固定基点模式机组。
前述的基于AGC的机组控制模式自适应切换方法，其特征在于：步骤(8)当系统中浮动基点模式机组为不包含固定基点模式转换的浮动基点模式机组。
本发明的有益效果是：本发明的基于AGC的机组控制模式自适应切换方法，在检测到电网系统不满足调节备用模型计算的约束条件时，启用模式切换策略扩充AGC调节备用、恢复AGC调节裕度，从而提升扰动抵御能力，优化ACE动态调节过程，有利于电网调控行为的优化，具有良好的应用前景。
附图说明
图1是本发明的基于AGC的机组控制模式自适应切换方法的流程 图。
图2是本发明的满足CPS标准的最小调节备用的示意图。
图3是本发明的动态发电评分模型采用分段函数定义的示意图。
具体实施方式
下面将结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。
本发明的基于AGC的机组控制模式自适应切换方法，在检测到电网系统不满足调节备用模型计算的约束条件时，启用模式切换策略扩充AGC调节备用、恢复AGC调节裕度，从而提升扰动抵御能力，优化ACE动态调节过程，有利于电网调控行为的优化，如图1所示，具体包括以下步骤，
步骤(1)，将AGC机组控制模式进行分类，根据基点功率模式以及电网负荷扰动调节责任不同，分为固定基点模式和浮动基点模式两类，
所述固定基点模式为基点功率不随电网系统的负荷变化而变化，跟踪实时发电计划、日前计划或调度员设置值，基点功率取计划当前值、或人工给定值，属于趋势跟踪，实现超前负荷跟踪功能；所述浮动基点模式为基点功率随电网系统负荷变化而变化，参与区域ACE调节，基点功率取实际出力或可调容量比例分配值，调节功率由区域总调节功率分配得到，属于滞后闭环控制，实现负荷波动的无差调节；
步骤(2)，建立满足CPS标准的AGC调节备用模型，方法为，
(1)根据ACE历史数据服从正态分布的特点，ACE～N(μ，σ2)，确定CPS标准的调节最小分量，调节备用至少满足90％的ACE波动概率下CPS标准指标考核要求，确定满足CPS标准考核指标的最小调节备用容量PCPS,min；
(2)根据公式(1)所示，确定实时AGC调节备用需求，建立AGC调节备用模型Prv_AUTO，
Prv_AUTO=PLd,min+Σi∈AUTOγi·PGN,iΣj∈ALLγj·PGN,j·(ΔPLd,chg+ΔPTL,chg)+PCPS,min---(1)]]>
其中，PLd,min为分钟级负荷波动分量；γi为机组i负荷率；PGN,i为机组i额定出力；ΔPLd,chg为未来负荷变化量；ΔPTL,chg为未来联络线计划调整量；PCPS,min为满足CPS标准考核指标的最小调节备用容量PCPS,min；i∈AUTO表示机组i控制模式为浮动基点模式；j∈ALL表示机组j为AGC机组，包含浮动基点模式和固定基点模式机组；
如图2所示，所述调节备用至少满足90％的ACE波动概率下CPS标准指标考核要求，ACE波动范围在(-1.65σ-μ，1.65σ+μ)，确定满足CPS标准考核指标的最小调节备用容量PCPS,min，包括以下步骤，
101)CPS标准考核指标，根据公式(2)所示，
CPS1:(2-AVG(ACEi‾·Δf‾10Bi·ϵ2))×100%CPS2:AVG10min(ACEi)<L10---(2)]]>
其中，CPS1/CPS2为北美电力系统可靠性协会(NERC)提出的区域电网控制性能考核标准，国内多个网省调采用该保准用于评估各控制区AGC的控制行为；分别为区域i的ACE和频差1分钟均值；AVG10min为10分钟均值；Bi为区域i的频偏系数，单位为MW/0.1Hz；ε为互联电网全年1分钟频差均方根值的控制目标，单位为Hz；B网为电网的频偏系数，位为MW/0.1Hz；ε10为互联电网全年10分钟频差均方根值的控制目标，单位为Hz；
102)根据CPS标准要求CPS1≥200或CPS1≥100且满足CPS2为合格，为满足CPS考核标准，则至少满足CPS1≥100和CPS2要求，当CPS1<200时，若AVG1min(ACEi)＞0，则
AVG1min(ACEi)lim<min[10Bi·ϵ2AVG1min(Δf),L10]---(3)]]>
AVG1min(Δf)取时间窗内均值，此时，
PCPS,min＝1.65σ+μ-AVG1min(ACEi)lim(4)
步骤(3)，基于动态发电评分的有功控制策略，建立机组调节速率、调节精度、可调容量比例和调节备用工况的动态发电评分模型，动态发电评分模型采用分段函数定义，如图3所示，
f(x)=0,0≤x<ax-ab-a,a≤x<b1,b≤x---(5)]]>
步骤(4)，根据动态发电评分模型，得到各AGC机组的动态发电评分权重系数，为保证系统调节性能，动态发电评分综合机组调节速率、调节精度和可调容量比例因素，动态发电评分权重系数表，如表1所示，
表1 为动态发电评分权重系数表
评分项ab权重ω
调节速率G10.5％2.5％0.2
调节精度G275％95％0.2
可调容量比例G35％25％0.3
动态发电评分公式定义为：
Fi=Σi=13Gi·ωi+μ·ω4---(6)]]>
Σi=14ωi=1---(7)]]>
其中，Gi，ωi分别为第i项评分函数值和权重值；其中可调容量比例G3，取ARR调节方向的可调容量比例；μ为机组类型评分系数,见表2，可使缓冲浮点控制控制组较多地参与备用不足方向调节，ω4为0.3，
表2 为机组类型评分μ系数取值表
步骤(5)，实时监视电网运行工况和系统备用情况，当浮动基点模式下AGC机组的备用无法满足负荷扰动调节、CPS指标最小调节容量要求时，则执行步骤(6)，实时监视并计算网内浮动基点模式下机组上、下调节备用容量，计算AGC调节备用模型Prv_AUTO的最小调节备用约束，负荷和联络线变化量取未来5分钟变化量，当上、下调节备用小于Prv_AUTO系统最小调节备用约束时，计算此时备用不足方向的备用缺额；
步骤(6)，启动考虑CPS标准的控制模式切换策略，将电网系统中固定基点模下AGC机组转为浮动基点模式，按照优先级顺序确定模式切换机组，以满足备用缺额要求，以扩充AGC调节备用，并记录模式切换原因和切换时刻；
步骤(7)，根据动态发电评分权重系数，按照比例或优先级分原则配区域调节量，优化扰动调节过程，并释放转换后浮动基点模式机 组的调节容量，以恢复扰动调节需求；
步骤(8)，当电网内浮动基点模式下的机组(不计模式切换机组)调节备用满足Prv_AUT，且模式切换后累计用时超过切换周期时，进行模式切换的浮动基点机组集中返回到之前的固定基点模式，模式切换过程结束。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。