一种适用于电力系统动态仿真的自动发电控制系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力系统技术领域，具体涉及一种适用于电力系统动态仿真的自动发 电控制系统及方法。
【背景技术】
[0002] 自动发电控制(Automatic Generation Control，AGC)系统属于电力系统二次调 频的范畴，是在能量管理系统(EMS)与发电机组协调控制系统（CCS)的基础上，以电网频率 或区域电网联络线功率为控制目标的一种电网闭环控制手段。在区域交直流混联电网中， 自动发电控制系统以区域电网作为控制单元，每个区域电网AGC系统对本区内的电厂和机 组的出力进行控制。它的任务可以归纳为如下三项：
[0003] (1)维持系统频率为额定值，在正常稳态运行工况下，其允许频率偏差在正负 (0.05~0.2)Hz之间，视系统容量大小而定。
[0004] (2)控制本地区与其他地区之间联络线上的交换功率为协议规定的数值。
[0005] (3)在满足系统安全性约束条件下，对发电量实行经济调度控制（Economic Dispatch Control，EDC)〇
[0006] 随着我国电力工业的飞速发展，区域电网的互联已不可避免。因此，研究并探索区 域互联系统AGC控制策略与技术，确保电网的频率质量，已是面临的非常现实的课题。
[0007] 根据我国电网"统一调度、分级管理"的网省调运行模式，网调是系统调峰、调频的 指挥者和责任者。一般来说，网调的直调电厂都是分布在各省内的主要大电厂，具有良好的 调频能力，网调控制区内一般无负荷区。根据这一特点，随着互联电网建设发展和控制要求 的提高，各区域电网都已经积极使用AGC进行电网的自动控制，优化电网的运行质量，减轻 调度员的工作压力。
[0008] 电网的运行要求发、输、配、用等环节的连续性，在实际电网中进行大量试验不但 耗费人力物力，而且也会威胁电网运行的安全。因此，为了研究电网正常运行和故障后自动 发电控制系统的策略及其控制特性对电网的影响，采用电力系统时域仿真的方法进行分析 是一种重要的手段。
[0009] 在电力系统全过程动态仿真中，AGC能够对交直流混联的大规模区域电网进行以 下方面的研究：
[0010] (1)研究电网在日常运行中应对负荷随机变化的情况下对频率和区域联络线功率 的调控能力。
[0011] (2)研究交流系统发生短路故障及切机、切负荷情况下AGC的调节特性以及研究和 验证AGC控制策略。
[0012] (3)研究直流发生单双极闭锁后的AGC调节特性以及AGC与FLC(频_艮制控制）的 配合策略。
[0013] (4)研究系统一次调频、二次调频备用容量及备用分布对电网二次调频效果的影 响。
[0014] (5)研究AGC系统关键参数(如B系数、死区、增益系数等)对系统二次调频的影响;B 系数即电网自然频率相应系数(BXISHU)。
[0015] 在现有的时域仿真软件中，电力系统计算分析软件包(PSD-BPA)、电力系统分析综 合程序（power system analyses software package，PSASP)等暂态稳定计算程序适合计 算秒级的动态过程，对于AGC系统的调节过程设计的分钟及小时级过程的仿真速度和精度 均有限制;全过程动态仿真程序具有变步长仿真的能力，可以在仿真速度和模型的完备性 上满足AGC研究的需要。在现有的全过程动态仿真程序中，已经具有AGC系统的模型，但结构 和功能均存在局限性，已经不能很好的适应电力系统实际使用的AGC系统，尤其是基于 0PEN3000 的 AGC系统。
[0016] 因此，随着自动发电控制系统在电力系统生产运行中的广泛应用，AGC系统的结构 和功能也有了长足的发展，需要在电力系统仿真程序中开发和完善与现有AGC系统的结构 和功能相匹配的自动发电控制系统。
【发明内容】
[0017](-)要解决的技术问题
[0018] 有鉴于此，本发明的主要目的是结合AGC系统的结构和电力系统动态仿真程序的 特点，在全过程动态仿真程序原有工作的基础上，提出一种适用于电力系统动态仿真的自 动发电控制系统及方法，以在结构和功能上更好地匹配实际电力系统的AGC系统，并能够更 加准确地仿真AGC系统在电网正常运行和收到扰动后的调节特性。
[0019] (二)技术方案
[0020] 为达到上述目的，本发明提供了一种适用于电力系统动态仿真的自动发电控制系 统，该自动发电控制系统包括电网侧AGC模块、电厂侧AGC模块和机组侧AGC模块，其中：
[0021] 电网侧AGC模块，用于采集和计算区域电网的频率以及区域联络线交换功率，计算 区域总调节功率和区域控制偏差功率，并根据区域总调节功率选择不同的控制策略，计算 和分配区域AGC中各电厂或机组承担的进行AGC调节的期望功率，并下发到电厂侧AGC模块 及机组AGC模块；
[0022] 电厂侧AGC模块，用于接收电网侧AGC模块发送的进行AGC调节的期望功率，根据电 厂内各机组负荷分配的经济性和安全性等策略，将该期望功率分配到电厂内每台机组，并 下发给各机组的机组侧AGC模块；
[0023] 机组侧AGC模块，用于接收电网侧AGC模块或电厂侧AGC模块发送的AGC期望功率， 经过限幅、速率限制等环节的处理，计算得到该机组的目标功率，下发到机组协调控制系统 或调速器。
[0024] 上述方案中，该电网侧AGC模块包括滤波器模块、区域控制偏差计算模块、区域总 调节功率计算模块、动态死区模块、AGC网侧控制策略选择模块和电网侧AGC控制器，其中：
[0025] 滤波器模块，用于过滤外部输入的电网频率和联络线功率的高频分量，输出滤波 后的电网频率和联络线功率至区域控制偏差计算模块；
[0026] 区域控制偏差计算模块，用于根据接收的滤波后的电网频率和联络线功率计算区 域控制偏差(ACE)数值，输出至电网侧AGC控制器，并将滤波后的电网频率和联络线功率以 及ACE数值一并输出至区域总调节功率计算模块；
[0027] 区域总调节功率计算模块，用于采用接收的ACE数值、电网频率和联络线功率计算 区域总调节功率Pr，并输出至动态死区模块；
[0028] 动态死区模块，用于根据当前时刻以及前序时刻的区域总调节功率进行死区的判 断，并将经过死区环节修正后的区域总调节功率Pr输入到AGC网侧控制策略选择模块；
[0029] AGC网侧控制策略选择模块，用于根据修正后的区域总调节功率Pr进行CPS标准 (control performance standard)的考核，并判断AGC所处的控制器控制区，将当前AGC控 制器的控制区指令发送至电网侧AGC控制器；
[0030] 电网侧AGC控制器，用于根据当前的控制区指令处理接收自区域控制偏差计算模 块的ACE数值，输出电网内所有机组的总期望调节功率，并分配到相应的电厂侧AGC模块和 机组侧AGC模块。
[0031] 上述方案中，所述区域总调节功率计算模块计算区域总调节功率PR采用如下公 式：
[0032]
[0033] 其中，Pp为调节功率中的比例分量，P:为调节功率中的积分分量，Pcps为调节功率中 的CPS分量;GP为比例增益系数，在A控制策略下取值略大于1，以保证ACE过零，在CPS控制策 略下可直接取1 ;EACE为ACE值;G:为积分增益系数;IACE为当前考核时段累计的ACE积分值，单 位Mffh ;GGPS为频率增益系数，单位Mff/Ο. ΙΗζ; Δ F为频率偏差，单位Hz。
[0034] 上述方案中，该电厂侧AGC模块包括备用容量及功率偏差计算模块、期望功率分配 策略选择模块和期望功率分配模块，其中：
[0035] 备用容量及功率偏差计算模块，用于采集各机组备用容量以及前次未分配功率， 计算总备用容量及总未分配功率，并输出至期望功率分配策略选择模块和期望功率分配模 块；
[0036] 期望功率分配策略选择模块，用于根据当前机组出力以及设定的机组功率分配原 则选择机组之间期望功率分配策略，供功率分配控制器进行分配；
[0037] 期望功率分配模块，用于在各机组间分配电厂总的期望功率，将各机组的期望功 率下发到各机组侧AGC控制模块。
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