[發(fā)明專利]一種互聯(lián)電網(wǎng)AGC調(diào)頻統(tǒng)一控制器及控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410261151.2
• 申請日: 2014-06-12
• 公開（公告）號: CN104037772A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 單茂華;田偉;鄢蜜昉;姚建國
• 申請（專利權(quán)）人: 國家電網(wǎng)公司;中國電力科學(xué)研究院;國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院
• 主分類號: H02J3/06
• 分類號: H02J3/06;H02J3/24;H02J3/38
• 代理公司: 北京安博達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種互聯(lián)電網(wǎng)AGC調(diào)頻統(tǒng)一控制器及控制方法，更具體涉及一種應(yīng)對大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)接入的互聯(lián)電網(wǎng)AGC調(diào)頻統(tǒng)一控制器及控制方法。?

背景技術(shù)：

目前，風(fēng)力發(fā)電在我國已進(jìn)入快速發(fā)展階段，并網(wǎng)容量和裝機(jī)容量均已位居世界第一。大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)后，風(fēng)電出力的隨機(jī)性和間歇性特性使得互聯(lián)電網(wǎng)負(fù)荷頻率(LFC)控制不僅需要平衡負(fù)荷波動功率，同時也需要平衡來自風(fēng)電的“負(fù)”負(fù)荷不規(guī)則的波動，電網(wǎng)的源荷雙側(cè)波動給電網(wǎng)的調(diào)度運(yùn)行控制帶來新的挑戰(zhàn)。?

一般情況下，如果沒有特別的控制措施，風(fēng)電幾乎不能對一次調(diào)頻作出任何貢獻(xiàn)，風(fēng)電在15min～1h的時間尺度的波動性使傳統(tǒng)形式的發(fā)電機(jī)組如火電機(jī)組的負(fù)荷跟蹤過程更加困難，從而影響到其調(diào)頻控制能力。因此，除了需要提供更多的旋轉(zhuǎn)備用容量或者是對應(yīng)的可中斷負(fù)荷，保證調(diào)頻控制所需的容量外，必須結(jié)合風(fēng)電的特點(diǎn)，研究并提出適應(yīng)于大規(guī)模風(fēng)電接入的互聯(lián)電網(wǎng)負(fù)荷頻率控制方法，以改進(jìn)傳統(tǒng)的有功調(diào)度與控制手段。?

眾所周知，AGC系統(tǒng)是目前LFC控制的主要技術(shù)手段，一般設(shè)計成每3-5秒計算一次區(qū)域控制誤差A(yù)CE，確保頻率誤差保持在允許范圍之內(nèi)，同時控制區(qū)域不平衡過零，至少每10分鐘一次(A1/A2標(biāo)準(zhǔn))。目前我國也有部分網(wǎng)省電網(wǎng)采用CPS標(biāo)準(zhǔn)。但不論是采用哪一個標(biāo)準(zhǔn)，AGC控制都是基于頻率在整個控制區(qū)是相等的基本假設(shè)。嚴(yán)格的說，這種假設(shè)僅僅是在系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)下才成立。而且，目前的AGC控制采用分區(qū)控制模式，AGC機(jī)組都是基于本區(qū)域電網(wǎng)ACE而?作出調(diào)節(jié)，但是隨著風(fēng)電等大規(guī)模接入電網(wǎng)，持續(xù)和快速的功率波動導(dǎo)致系統(tǒng)功率不平衡頻度增大，互聯(lián)電網(wǎng)頻率和聯(lián)絡(luò)線潮流隨機(jī)波動也隨之加大。因此必須重新審視當(dāng)前高風(fēng)電滲透下的電網(wǎng)AGC控制方法，以提高AGC系統(tǒng)的控制性能。?

目前，提升互聯(lián)電網(wǎng)LFC的有功AGC控制性能研究備受關(guān)注。早在20世紀(jì)50年代，Kirchmayer根據(jù)經(jīng)典控制理論中的傳遞函數(shù)原理，提出了互聯(lián)系統(tǒng)LFC的數(shù)學(xué)模型，研究了PI控制方法；1970年，Elgerd和Fosha首次把現(xiàn)代控制理論應(yīng)用于互聯(lián)系統(tǒng)的LFC問題，后續(xù)有許多學(xué)者在此基礎(chǔ)上提出了二次型最優(yōu)的控制(LQR)方法，該方法放松了系統(tǒng)頻率等狀態(tài)的穩(wěn)態(tài)假設(shè)，突破了AGC控制只能在系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)的應(yīng)用約束，同時實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)控制性能指標(biāo)如ACE指標(biāo)以及控制輸入成本的平方和最小的優(yōu)化目標(biāo)。但是從區(qū)域電網(wǎng)ACE控制角度來看，該方法是一種有差調(diào)節(jié)。文獻(xiàn)[高宗和，滕賢亮，張小白.適應(yīng)大規(guī)模風(fēng)電接入的互聯(lián)電網(wǎng)有功功率控制[J].電力系統(tǒng)自動化，2010，34(17)：37-41.]針對我國互聯(lián)電網(wǎng)提出了集中式AGC控制的構(gòu)想，通過平等地調(diào)動網(wǎng)內(nèi)優(yōu)質(zhì)調(diào)頻電源，以應(yīng)對大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)的有功控制挑戰(zhàn)，但該文并沒有討論具體的控制模型與算法。?

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的是提供一種互聯(lián)電網(wǎng)AGC調(diào)頻統(tǒng)一控制器及控制方法，該方法具有調(diào)用資源經(jīng)濟(jì)、方便，減小風(fēng)電波動后電網(wǎng)有功功率平衡的恢復(fù)時間，提高了電網(wǎng)頻率的控制品質(zhì)。?

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種互聯(lián)電網(wǎng)AGC調(diào)頻統(tǒng)一控制器，所述控制器適用于大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)接入的互聯(lián)電網(wǎng)調(diào)頻統(tǒng)一控制器；所述控制器包括累加器、分別與所述累加器相連的擾動抑制器和鎮(zhèn)定補(bǔ)償器；通?過所述鎮(zhèn)定補(bǔ)償器與所述累加器相連的狀態(tài)觀測器；所述狀態(tài)觀測器與所述擾動抑制器相連。?

本發(fā)明提供的一種一種互聯(lián)電網(wǎng)AGC調(diào)頻統(tǒng)一控制器，所述擾動抑制器的輸入信號是互聯(lián)電網(wǎng)各控制區(qū)的區(qū)域控制偏差A(yù)CE量測向量與ACE目標(biāo)參考向量的差值；所述鎮(zhèn)定補(bǔ)償器的輸入信號是來自所述狀態(tài)觀測器輸出的電網(wǎng)系統(tǒng)的狀態(tài)向量；所述狀態(tài)觀測器的輸入信號是來自所述累加器的輸出信號與ACE量測向量；所述累加器的輸入信號包括擾動抑制器的輸出信號和鎮(zhèn)定補(bǔ)償器的輸出信號；所述累加器的輸出信號為調(diào)頻統(tǒng)一控制器的AGC機(jī)組的控制信號。?

本發(fā)明提供的包含上述技術(shù)方案的所述的控制器的控制方法，根據(jù)不同的控制性能評價標(biāo)準(zhǔn)，確定ACE目標(biāo)參考向量y_{ace_ref}；所述控制性能評價標(biāo)準(zhǔn)包括A標(biāo)準(zhǔn)控制性能標(biāo)準(zhǔn)和CPS1標(biāo)準(zhǔn)控制性能標(biāo)準(zhǔn)。?

本發(fā)明提供的另一優(yōu)選的一種所述的控制方法，所述A標(biāo)準(zhǔn)控制性能標(biāo)準(zhǔn)確定ACE目標(biāo)參考向量Y_{ace_ref}＝0。?

本發(fā)明提供的再一優(yōu)選的一種所述的控制方法，所述CPS1標(biāo)準(zhǔn)控制性能標(biāo)準(zhǔn)的ACE目標(biāo)參考向量y_{ace_ref}按照如下步驟確定：?