互聯(lián)電網(wǎng)中改進(jìn)CPS標(biāo)準(zhǔn)的AGC控制策略研究

李恩佳

（吉林省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，吉林　長春130000）

互聯(lián)電網(wǎng)中改進(jìn)CPS標(biāo)準(zhǔn)的AGC控制策略研究

李恩佳

（吉林省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，吉林長春130000）

隨著互聯(lián)電網(wǎng)的發(fā)展，本文基于CPS標(biāo)準(zhǔn)的AGC控制策略的設(shè)計(jì)，以及三區(qū)域互聯(lián)電力系統(tǒng)的仿真模型在Simulink環(huán)境中的建立。對CPS控制策略的控制效果進(jìn)行了仿真分析。在CPS控制策略中提高CPS標(biāo)準(zhǔn)代替原來的CPS標(biāo)準(zhǔn)，以此來提高CPS控制策略。在此基礎(chǔ)上，模擬并比較了CPS控制策略的控制效果和改進(jìn)的控制策略。結(jié)果表明，改進(jìn)的CPS標(biāo)準(zhǔn)及其控制策略可顯著降低機(jī)組調(diào)節(jié)次數(shù)，減少調(diào)整量，提高了機(jī)組的運(yùn)行環(huán)境。

CPS標(biāo)準(zhǔn)；AGC；互聯(lián)電網(wǎng)

互聯(lián)電網(wǎng)長期發(fā)展以來，NERC標(biāo)準(zhǔn)在互聯(lián)電網(wǎng)運(yùn)行控制中起著重要的作用。并基于標(biāo)準(zhǔn)的自動發(fā)電控制策略的不斷發(fā)展、成熟與完善。但是，由于電網(wǎng)的互聯(lián)性受到影響的一個標(biāo)準(zhǔn)的缺陷，電網(wǎng)互聯(lián)是很難充分發(fā)揮。因此，用改進(jìn)的CPS標(biāo)準(zhǔn)來取代傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)。2000年以后，我國也開始實(shí)施CPS標(biāo)準(zhǔn)逐漸已經(jīng)統(tǒng)計(jì)完成CPS指標(biāo)實(shí)時監(jiān)測。然而，由于CPS和標(biāo)準(zhǔn)之間的巨大差異，原有的控制策略已經(jīng)不再適應(yīng)CPS標(biāo)準(zhǔn)，它是發(fā)展的AGC控制策略迫切適用于CPS標(biāo)準(zhǔn)，以充分發(fā)揮CPS標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)勢。目前電網(wǎng)AGC的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置，CPSL指標(biāo)偏差較大，對互聯(lián)電網(wǎng)的頻率質(zhì)量ACE調(diào)整的結(jié)果是沒有幫助的，所以項(xiàng)目不能滿足該標(biāo)準(zhǔn)的要求。如果與CPS標(biāo)準(zhǔn)衡量TBC控制水平根據(jù)目前電網(wǎng)AGC控制策略需要做出大的調(diào)整。

在工程實(shí)踐中存在的國家如何適應(yīng)CPS標(biāo)準(zhǔn)的AGC控制策略的學(xué)術(shù)文獻(xiàn)較少，主要集中在模型仿真。這些研究大多都是基于計(jì)算機(jī)控制的高水平，而我國的自動化程度、控制技術(shù)、數(shù)據(jù)通信等方面都存在著很大的差距。中國CPS控制策略的研究開始于2000，并已取得重要進(jìn)展。但國內(nèi)的研究多側(cè)重于工程實(shí)踐，對實(shí)際情況的操作提出的方法，對具體模型的AGC控制策略不多。

1　基于CPS標(biāo)準(zhǔn)的AGC控制策略

在本文中，該控制策略的設(shè)計(jì)包括三個模塊：CPSl與CPS2控制模塊、輸出模塊的協(xié)調(diào)。該控制模塊有自己的輸出信號，并分別實(shí)現(xiàn)滿足控制區(qū)CPS1和CPS2指標(biāo)考核要求。由于這2種輸出信號可能會相互沖突，需要協(xié)調(diào)輸出模塊選擇2種控制信號來產(chǎn)生最終的控制信號。

1.1CPSl控制模塊設(shè)定

CPSl標(biāo)準(zhǔn)是一個長期、事后評價標(biāo)準(zhǔn)，控制區(qū)只需在相當(dāng)長的時間段內(nèi)使得平均的CPSl指標(biāo)滿足CPS標(biāo)準(zhǔn)即可。CPSl控制模塊實(shí)現(xiàn)控制區(qū)的CPSl指標(biāo)滿足CPSl標(biāo)準(zhǔn)要求，即CPSl≥100％。

因此，本文引入CPSl滾動平均值變量：

式中：控制區(qū)滾動CPSl指標(biāo)稱為CPSlsliding，由控制區(qū)從開始運(yùn)行時刻到當(dāng)前時刻的時間段內(nèi)CPS1min的滾動平均求得，因此，CPS1sliding反映了控制區(qū)長期的控制性能，是一個控制區(qū)長期的控制性能指標(biāo)。CPS1sliding就是控制區(qū)一月或者一年的平均CPS1指標(biāo)，當(dāng)求滾動平均的時間段為一月或一年時。CPSl控制模塊以CPSsliding作為判斷是否進(jìn)行調(diào)節(jié)的依據(jù)：當(dāng)100％＜CPS1＜200％時，考察此時的ACE和頻率偏差Δf的方向。若ACE×Δf≤0，即此時的ACE對系統(tǒng)頻率恢復(fù)有利時，維持此情形將提高CPSl指標(biāo)，故CPSl控制模塊輸出為零，不予調(diào)節(jié)；當(dāng)ACE×Δf＞0，即此時的ACE對系統(tǒng)頻率恢復(fù)不利時，CPSl指標(biāo)將下降甚至降到100％以下，所以需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，CPSl控制模塊輸出信號ACE。當(dāng)CPS1≥200％時，由于控制區(qū)的CPS1指標(biāo)滿足評價要求，所以CPSl控制模塊輸出為零。

1.2CPS2控制模塊設(shè)計(jì)

CPS2控制模塊控制區(qū)指標(biāo)符合90％的要求。CPS2標(biāo)準(zhǔn)要求在控制區(qū)的ACE小于給定的測試期間指定的值（例如，10min），LD。|avg10min（ACE）|=LD。為了滿足CPS2標(biāo)準(zhǔn)的要求，積分值在下一個評估期開始明顯。在考核期的ACE的平均大小。如果ACE維持L10在評估期間，ACE的積分值*S10=L10，T，T，S10，和CPS2是ACE積分值的上界。S10 與CPS2控制模塊之間的關(guān)系，然后再決定是否調(diào)整：如果小于S10，β為安全邊際值小于1，表明控制區(qū)在考核期的不超過極限，滿足了CPS2控制模塊的要求，輸出為零，沒有調(diào)整。如果大于S10表明ACE已超過限值的控制區(qū)，而且趨勢超越極限，這個時候需要調(diào)整，CPS2控制模塊的輸出信號。

1.3協(xié)調(diào)輸出設(shè)計(jì)

該控制模塊和CPS2控制模塊有不同的輸出信號，由于各自不同的控制目標(biāo)，輸出信號可能會發(fā)生沖突，因此有必要選擇兩種信號。因?yàn)樵撌情L期控制性能的追求是合格和CPS2是相對短期的控制，所以在該輸出信號，輸出信號是CPS2優(yōu)先，當(dāng)CPS2輸出信號優(yōu)先控制信號，只有當(dāng)CPS1與CPS2輸出控制信號。

2　CPS策略的控制效果

為了本文CPS控制策略的控制效果試驗(yàn)的進(jìn)行，本文建立了三個區(qū)域互聯(lián)電力系統(tǒng)的仿真模型，與CPS控制策略來調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的輸出。該模型是基于MATLAB/Simulink功能。在區(qū)內(nèi)的一個非蒸汽渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)，該地區(qū)的接觸線連接。兩個控制區(qū)同時CPS控制策略，包括A、B、C三B值控制系數(shù)為10.9（PU毫瓦/Hz）、4.6（PU毫瓦/Hz）、7.1（PU毫瓦/赫茲），調(diào)速器死區(qū)設(shè)置為0.02Hz，計(jì)算集合E1=0.014hzCPS指數(shù)，一個，B，E10=0.008hz。由于三的控制區(qū)是相似的，所以只考慮了模擬結(jié)果的區(qū)域。從結(jié)果可以看出，在該指數(shù)明顯控制區(qū)的初始階段的模擬，這是由于該單元的模擬不應(yīng)對負(fù)荷波動太晚，增加或減少功率需要時間。與模擬，單元的調(diào)節(jié)功能，該指數(shù)逐步企穩(wěn)100％和120％之間，在仿真結(jié)束，CPSL=108.9％與CPS2=100％，且滿足CPS標(biāo)準(zhǔn)的要求。

3　改進(jìn)CPS標(biāo)準(zhǔn)下的控制效果分析

在CPS標(biāo)準(zhǔn)的改進(jìn)中，頻率的控制目標(biāo)，該指數(shù)已經(jīng)改變了計(jì)算方法?；诟倪M(jìn)的CPS標(biāo)準(zhǔn)的AGC控制策略和傳統(tǒng)CPS控制策略不同于傳統(tǒng)的協(xié)作問題解決學(xué)習(xí)控制策略。因此，在該控制策略的設(shè)計(jì)，而不是基于Deltaf的廣義頻率差異，提高cps1slidingCPSL標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，提高CPS標(biāo)準(zhǔn)的AGC控制策略。以下是主要提高CPS在減少單位的數(shù)量來調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)，減少調(diào)整量，改善經(jīng)營環(huán)境的優(yōu)勢。

從幾次調(diào)整可以看出，CPS控制策略的使用調(diào)整的次數(shù)，提高CPS控制策略的數(shù)量減少35倍，4倍的數(shù)量，當(dāng)樂隊(duì)0.03hz，規(guī)則數(shù)為零，即單位不調(diào)整。可以看出，改進(jìn)后的CPS標(biāo)準(zhǔn)大大降低了監(jiān)管單位數(shù)。在該統(tǒng)計(jì)值，CPS控制策略應(yīng)用于控制領(lǐng)域，CPSL指數(shù)為127％，基本滿足CPS標(biāo)準(zhǔn)；改進(jìn)CPS控制策略，改進(jìn)CPS統(tǒng)計(jì)CPSL”為190％，分別為204％和209％，符合要求的評估。最大輸出和改進(jìn)CPS控制策略輸出最小絕對值小于該控制策略的相應(yīng)值，以及機(jī)組的調(diào)節(jié)與CPS控制策略調(diào)節(jié)最小。

圖1　兩種控制策略下二次調(diào)節(jié)功率曲線

頻率合格率指標(biāo)是評價控制效果的重要手段之一。從結(jié)果中可以看出，三種控制策略（49±0.2）的頻率合格率為100％，即頻率控制在（49±0.2）赫茲，符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求。該控制策略的頻率是最高的，它可以提高頻率質(zhì)量，這也證明了CPS標(biāo)準(zhǔn)具有提高互聯(lián)電力系統(tǒng)的頻率質(zhì)量優(yōu)勢。頻率合格率的提高CPS控制策略與頻帶的增加逐漸降低。這表明，該頻率的目標(biāo)是擴(kuò)展到頻帶，雖然單位的調(diào)整的數(shù)目減少，調(diào)整數(shù)量減少，但減少的頻率質(zhì)量。在改進(jìn)的CPS控制策略，較大的頻帶，多頻率質(zhì)量下降，比的相應(yīng)控制策略的價值更低。因此，在實(shí)際系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，需要考慮到調(diào)節(jié)容量、負(fù)荷性質(zhì)、AGC機(jī)組的調(diào)節(jié)性能等確定合適的頻帶的大小，為了保證頻率質(zhì)量，盡可能減少單位數(shù)量，改善操作環(huán)境。

表1　頻率合格率統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

4　結(jié)論與評價

綜上所述，本文旨在介紹一種新的頻率控制目標(biāo)頻段，從而提高CPS標(biāo)準(zhǔn)反映的頻率值，并研究基于改進(jìn)CPS標(biāo)準(zhǔn)的AGC控制策略。目的是滿足CPS標(biāo)準(zhǔn)的要求，確保合格率的頻率，盡量減少單元數(shù)量，降低運(yùn)行成本。為了驗(yàn)證該頻段的特點(diǎn)和提高CPS提高機(jī)組運(yùn)行環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，建立了三個區(qū)域互聯(lián)電力系統(tǒng)的仿真模型。一個標(biāo)準(zhǔn)的控制效果，CPS標(biāo)準(zhǔn)和改進(jìn)CPS標(biāo)準(zhǔn)模擬。結(jié)果表明：在合適的頻帶，頻帶和CPS標(biāo)準(zhǔn)的改進(jìn)以保證頻率質(zhì)量有很大的幫助，減少單元數(shù)量調(diào)控，減少調(diào)整量。

雖然CPS標(biāo)準(zhǔn)的提高有利于單位的調(diào)整，頻率質(zhì)量有一定的下降，所以頻帶的大小需要考慮頻率合格率指標(biāo)?？蓽p少頻帶減少單位數(shù)量來調(diào)整，減少調(diào)節(jié)量，同時也要確保符合評審標(biāo)準(zhǔn)的合格率。頻率大小的確定是調(diào)節(jié)能力，負(fù)荷的大小密切相關(guān)，和AGC調(diào)節(jié)性能的實(shí)際電網(wǎng)，需要在電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行中進(jìn)一步研究。此外，頻率控制的目標(biāo)是擴(kuò)展頻帶，ε1，ε10是需要改變的，如何改變的問題；改進(jìn)CPS指標(biāo)資格要求，可以進(jìn)行更深入的理論與實(shí)踐研究。

［1］馬溪原，吳耀文，方華亮，孫元章.采用改進(jìn)細(xì)菌覓食算法的風(fēng)/光/儲混合微電網(wǎng)電源優(yōu)化配置［J］.中國電機(jī)工程學(xué)報.2011（25）

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TM76

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1003-5168（2015）-12-0082-2