（电力系统及其自动化专业论文）大区互联电网自动发电控制agc控制策略研究.pdf

第三章详细介绍了北美自动发电控制的性能标准c p s d c s ，比较了北美与 欧洲自动发电控制的性能控制标准，提出了基于c p s d c s 标准的现行a g c 系统 改造方案，建立了两区域互联系统的仿真模型，对c p s d c s 控制器控制性能效 果进行了分析比较，c p s d c s 控制器作为a g c 系统的辅助控制，能够使a g c 系 统运行性能达到n e r c 推行的c p s d c s 标准，充分发挥大电网的运行优势。 第四章分析了大区互联电网a 6 c 在电力市场下数学模型，仿真了在电力市 场各种运行条件下对系统的动态响应，尤其是发电公司、配电公司违约对系统 频率的影响。 。 第五章比较了北美新英格兰，英国电力市场辅助服务的运营状况，作了技 术分析。对我国电力市场下辅助服务提出几点建议。 第六章建立了基于神经网络控制的单区域自动发电控制仿真模型，比较了 常规p i d 控制和神经网络控制对单区域a g c 的动态响应，仿真结果表明神经嘲 络控制更具有鲁棒性。 本文对自动发电控制a g c 中的热点研究问题，用建立数学模型仿真分析的 研究方法，达到了课题预期结果，本文有较高的理论水平和应用价值。 关键词：自动发电控制控制性能标准电力市场辅助服务神经 网络负荷频率控制 i l s t u d y o fa g c c o n t r o ls t r a t e g yi n i n t e r c o n n e c t e dp o w e r s y s t e m m a j o r ： e l e c t r i cp o w e r s y s t e ma n di t sa u t o m a t i o n g r a d u a t e ：l iz h e n ga d v i s o r ：j id o n g t h e5 0 0 k ve l e c t r i cp o w e rn e t sh a v er e p l a c e dt h e2 2 0 k ve l e c t r i c p o w e r n e t sa n dt r a n s f o r m e da n de x c h a n g e dt h ep o w e re n e r g yi nb i ga r e a p o w e rs y s t e mf r o mt h ep e r i o do f “n i n e f i v e ”i ti st h em o s ti m p o r t a n t t h i n gi np o w e rs y s t e mt h a tr e g u l a t i n ga n de l e v a t i n gt h es t r u c t u r eo ft h e p o w e rs y s t e m a n d t r a n s f o r m i n g t h e e n e r g y f r o mw e s tt oe a s ti nt h e “t e n f i v e ”p l a n t h ef i r s t5 0 0 k va cp r o j e c tb e t w e e ne a s t n o r t ha n d h u a b e ip o w e rs y s t e mh a sb e e nm a d ei nc h i n ai n2 0 0 0 t h es e a s o ne n e r g y i ng u a n g x ia n dy u n n a na n dg u i z h o uh a sb e e nt r a n s p o r t e dt og u a n g d o n g i nt h es o u t hi n t e r c o n n e c t e d p o w e rs y s t e m t h ee x c h a n g i n ge n e r g y i n p o w e rs y s t e mh a ss h a r p l yi n c r e a s e df r o mm o n g x i t oj i n g j u n t a n ga n d f r o mh u a z h o n gt oh u a d o n g w i t ht h ed e v e l o p m e n to ft h et h r e eg o r g e s p r o j e c t ，t h ep o w e rs y s t e mi nm a n yp r o v i n c e ss h a l lb ec o n n e c t e di nc h i n a t h er e f o r mo fd e t a c h i n gg e n e r a t o r sf r o mp o w e r g r i da n dc o m p e t i n g t h ep r i c ea m o n gg e n e r a t i o nc o m p a n i e sh a sb e e nm a d ei n19 9 8 t h e r eb e e n f o r m a l l yf o u n d e d 5g e n e r a t o rg r o u p sa n d2p o w e r g r i dc o r p o r a t i o n sa n d4 a n c i l l a r y b u s i n e s s g r o u p s i n2 0 0 2 t h i se m b o d i e dt h e c h i n ae n e r g y i n d u s t r y f r o mt h e v e r t i c a l l yi n t e g r a t e du t i l i t y t ot h er e s t r u c t u r e d e n v i r o n m e n t w i t ht h e d e v e l o p m e n to ft h e e l e c t r i c i t ym a r k e t ，t h e r ea r es e v e r a l a u t og e n e r a t i o nc o n t r o l ，t h e s ei s i n t e r c o n n e c t e d p o w e rg r i d a n dt h e h e a tp o i n t si nm o d i f y i n gt h eg e n e r a l a s f o l l o w s ：s t u d yo fa g cc o n t r o l i j j s t r a t e g yi ni n t e r c o n n e c t e dp o w e rs y s t e m ；s t u d yo fd i s t r i b u t e dr e g u l a t e d c o n t r 0 1a b o u ta g c ：t h ei m p l e m e n t a t i o na b o u tt h ec o n t r o lm o d eo ft b c ； t h en e w t e c h n i q u ea p p l i c a t i o ni na g c ；t h ep r o d u c t i o no f t h ec o o r d i n a t i o n a u t o m a t i cs y s t e m ( s c a d a a g c e m s d t s d m s t m s ) t h i sp a p e ra l s o s i m u l a t et h eh e a tq u e s t i o n sw i t hm a t l a bs o f t w a r e i nc h a p t e r1 ，t h eh e a tp r o b l e m sa n dt h eb a c k g r o u n do ft h i st h e s i sa r e s u m m a r i z e d ，a sw e l l a st h e d e v e l o p m e n to ft h i ss u b j e c ti nc h i n aa n d f o r e i g nc o u n t r i e s t h ef o u n d a t i o n t h e o r y o fa g ci si n t r o d u c e di n c h a p t e r 2 t h e h a r d w a r ea n ds o f t w a r et e c h n i q u ea b o u ta g ci sp r e s e n t e d a t1 a s t s e v e r n l o p t i m a lc o n t r o lm e t h o d su s e di na g c i sc o m p a r e d i n c h a p t e r3 ，t h i sp a p e rc o m p a r e st h et w ot y p e s o fa g cc o n t r o l p e r f o r m a n c e s t a n d a r dr e l e a s e d b yn o r t ha m e r i c a ne l e c t r i cr e l i a b i l i t y c o u n c i l ( n e r c ) t h e ya r ec p ca n dc p s d c s t h ei m p r o v e m e n tm e t h o d o ft h en o w a d a y sa g c s y s t e mb a s e do fc p s d c ss t a n d a r d si sp r o p o s e d t h es i m u l a t i o nm o d e lo ft h et w oa r e ap o w e rs y s t e mi s d e v e l o p e d t h e n e wc o n t r o i p e r f o r m a n c er e s u l t s a r ed i s c u s s e d r e s u l t so fs i m u l a t i o n s h o wt h a tt h e p r o p o s e d m e t h o di s s i m p l e a n da v a i l a b l e t h i sn e w e f f e c t i v ec o n t r o lm e t h o dm a k e sa g c s y s t e mi nt h eb i ga r e ap o w e rg r i d r e a c hc p s d c ss t a n d a r d s ， t h em a t h e m a t i cm o d e lo ft h ee l e c t r i c i t ym a r k e to fa g ci s p r o p o s e d i nc h a p t e r4 t h i sp a p e rd e v e l o p e daf r a m e w o r kf o rn e wm a r k e ts t r u c t u r e t ou n d e r s t a n da g c i m p l e m e n t a t i o ni nt h ep r i c e - b a s e do p e r a t i o n t h r e e s e t so fc a s ea r er e p o r t e d t h i ss t u d i e si l l u s t r a t eh o wt os i m u l a t eb i l a t e r a l a n dp o o l e ob a s e dt r a n s a c t i o n sr e s p e c t i v e l yi nt h en e wm a r k e t p l a c e i n c h a p t e r5 ，t h ep o l i c y o ft h e a n c i l l a r y s e r v i c eb e t w e e n n e w e n g l a n dm a r k e ta n de n g l a n dm a r k e ti sc o m p a r e d t h es u g g e s t i o n a b o u tt h ea n c i l l a r ys e r v i c ei nc h i n ai sl i s t e d t h es i m u l a t i o na g cm o d e lb a s e di nn e u r a ln e t w o r k sh a v eb e e n a p p l i e dv e r ys u c c e s s f u l l yi nc h a p t e r6 t h es i m u l a t i o nr e s u l tp r e s e n t st h i s n e u r a ln e t w o r k sc o n t r o l l e rh a sm o r er o b u s ts t a b i l i t y i v t h i sp a p e ra n a l y s e st h eh e a tp o i n t sw i t hm a t h e m a t i cm e t h o d sa n d m a k e sm a t h e m a t i cm o d e la n dp r o p o s e st h en e ws u g g e s t i o n t h i s p a p e r h a st h eh i g hl e v e lo f t h e o r ya n dt h eg o o dv a l u eo fa p p l i c a t i o n k e yw o r d s ：a u t o m a t i cg e n e r a t i o nc o n t r o l ；c o n t r o lp e r f o r m a n c es t a n d a r d e l e c t r i c i t ym a r k e t ；a n c i l l a r ys e r v i c e ；l o a df r e q u e n c yc o n t r o l v 型! ! ! 查兰堡主兰竺堡兰! ! ! ! ! ! 第一章绪论 1 1大区互联电网a g o 研究的意义 1 。1 1 大区互联电网a g o 功能的提出 电力系统自动化技术沿着元件一局部一子系统( 岛) 一管理系统的道路发 展。理论发展可以分为3 个阶段，6 0 年代以前处在经典理论阶段：七八十年代 注入了控制论，形成了以计算机为基础的现代理论阶段；9 0 年代以后注入经济 理论，丽到达电力市场理论阶段。7 0 年代中期，运用系统工程理论将现代理论 的技术成果有机地组织在一起便形成了e m s ，并随电力工业的改革而发展【1 。 电力系统自动化主要技术进步表现在：4 0 年代将数据展现在模拟盘上增 强了调度员对实际系统运行变化的感知能力，5 ( 3 年代自动发电控制( a g c ) 将调 度员从频繁的操作中解脱出来，电网调度自动化系统概念的提出是在5 0 年代中 期，这标志着现代电网自动化的开始 2 。以前只有远动装置及机电式的调频装 置不成为系统。6 0 年代初，有些电力公司和用数字计算机实现电力系统经济 调度，开始了计算机在调度中的应用。在1 9 6 5 年美国东北部大停电后，多数电 力公司意识到依靠运动装置在模拟盘上显示信息的方式已远不能满足复杂电两 安全运行的要求，开始把计算机系统的应用从以考虑经济为主转移至以安全为 主出现了所谓电网s c a d a 系统。这是电网调度自动化形成系统的一个台阶。 具有代表性的系统是美国b p a 的迪特茂调度中心。这一阶段延续至7 0 年代。 电网自动调频和有功功率经济分配的装置和自动调节系统不再独立存 在，而是以a g c e d c 软件包的形式和s c a d a 系统结合，成为s c a d a a g c e d c 系统，这是s c a d a 系统出现后的电网调度自动化系统中第一次功媵综合。 电力公司在6 0 年代末提出了用s c a d a 采集的实讨信息对电力系统的扰动 进行在线快速分析计算，用以解决电网运行方式的在线研究和事故跳阐后果的 预测。从7 0 年代初开始，为了解决由于电网不- f 观察带来韵潮流计算不收敛， 发展了各种基础算法，开发了网络拓扑、外部网络等值、超短期母线负萄预计、 状态估计等一系歹1 j 软件，建立可计算钓所谓可观察区，将s c 勰a 采集到有误差 的“生数据”转变成潮流计算收敛的”熟数据”，建立了熟数据库。在这基 础上开发了调度员在线潮流、开断仿真积校正控制等所谖电啜感级应用软锋 婴型查堂堡主兰垡丝苎! ! 竺! ! ( p a s ) 。p a s 投运后，电网运行方式的改变以及当前运行方式下遇到大扰动时的 后果就可以通过p a s 自动预计出来。网络熟数据库的建立，为各种电力系统的 优化软件，如线损修正、无功优化、最优潮流等的开发提供了条件。自从p a s 综合到电网调度自动化系统，形成了s c a d a a g c e d c p a s 系统后，电网调度 自动化系统从s c a d a 系统升级为能量管理系统( e 舾) 。除了p a s 从算法到软件本 身的研究外，还有运行e m s 必需的支持软件的研究和开发。在s c a d a 系统中， 不存在多种应用的数据库相互调用和统一维护问题，调度员的操作只是调用画 面，并不需要对数据库进行删除、插入、修改等操作，因此，在单一的s c a d a 系统中，数据库的建立和管理都采用文件方式，由程序员来修改数据库。在e m s 中，由于多种应用的出现，调度员需要在屏幕上设定各种故障方式，开发支持 软件系统的要求就提出来了。由于商用关系数据库管理系统( 如o r a c l e 等) 都无 法满足实时要求，于是各大系统公司花了大量人力和时间来开发支持软件系统。 p a s 工程化后，在线调度员培训仿真器( d t s ) 褥到了发展，并综合到e m s 中，根据d i l i a c o 的统计，1 9 8 5 年后各国投运的e m s 中有4 0 包含了d t s ，有 的公司建立了大型培训中心，如法国的e d f ，采用了离线的培训仿真。 随着计算机技术、控制技术、通信技术和电力电子技术的不断发展，“电 力系统自动化”无论其内涵或外延都发生了巨大的变化。如今电力系统已经成 为一个c c c p e 的统一体即计算机( c o m p u t e r ) 、控制( c o n t r 0 1 ) 、通信 ( c o m m u n i c a t i o n ) 和电力电子( p o w e re l e c t r o n i c s ) 的产生、输送、分配装置以 及电力电子装置。当然，在2 1 世纪，不掌握电力市场知识便很难承担电力调度 工作。 根据等强度的概念，自动化设备所占的投资比例虽然不大，但其重要性与 主设备同样，而且先进的自动装置不仅, - i d a 改善一次主设备的运行状况，提高其 运行效率，甚至可以推迟或避免新建一些主设备，节省数额可观的一次设备投 资。 电力系统产生的电能必须与消费的电能实时平衡，这只能靠自动调节和控 制装置来维持。这种平衡不仅要在正常的稳态运行时而且要在各种扰动状态下 从毫秒级到分钟级都能实现这一要求。 1 1 ，2 电力市场对大区互联电网a r o 功能的挑战 近年来，电网发展面临着新形势，一场电力体制变革的浪潮席卷全球。主 2 鲤型查兰堡主兰竺丝兰! ! 旦! ：! 要内容包括所有制的变革和电力管理体制变革两大方面。各国都在根据自己的 国情采取变革措施。其核心是在电力部门引入竞争机制、打破垄断，具体的做 法有；发电、输电、配电分离；放松管制( d e r e g u l a t i o n ) ：开放上网( o p e n a c c e s s ) ；电力转供( p o w e rw h e e l i n g ) 等，这些做法是相互关联的。尽管一些国 家通过变革已收到降低电价、改善服务的实效，但我们应当冷静地对这种变革 的利弊得失进行深入的研究分析：微观经济学的模型能否应用于电力系统? 市 场能否自动实现电力资源优化配置? 最重要的问题是竞争的电力市场是否会降 低电网的可靠性 5 。 在电力市场运行机制下，原来电力公司发电、输电、配电统一经营、规划 与运行等集中于统一的垄断结构下的体制，分解为独立的实体：发电公司、输 电公司和配电公司，参与竞争。不同的发电公司，包括独立电能生产者，在发 电侧实行竞争，从而降低上网电价；配电公司主要是二方面的工作：一是改革 负荷曲线，二是鼓励用户节约用电：输电系统独立经营管理，为发电公司和用 户提供转送电能的服务，像铁路一样公平转送电力，收取费用。这样一个开放 和鼓励竞争的运行环境增加了运行规划的不确定性，使电力系统运行复杂化， 运行方式快速多变。 电力市场并不意味着放弃统一调度。电网控制中心的运德人员必须面对众 多的、有时是互相矛盾的目标来做出决策。最明显的就是要在商业效益和电网 安全之间求得平衡，这样必须充分利用先进的信息技术和在线决策支持工具， 为电力市场的运行提供良好的环境。现代控制中心( 调度机构) 的功能将集系统 运行与市场管理于一体，电网调度既是运行指挥中心又是电能交易中心，所处 理的信息量和所提供的服务项目的规模将是前所未有的。 电力市场的理论问题集中在电价上，目标是将电力系统一切行为都用费用 表示，而现在不能定量计算的项目很多，如：峰谷电价的计算依据水电电 价计算，季节电价的计算；无功电费的计算；检修费用的计算；备用费 用的计算；输电费用的计算；接网费用的计算：事故损失计算等。 电力市场软件系统分为三大部分：市场管理与信息发布、合同管理与电费 结算和扩展e m s 。扩展e m s 包括实时发电控制、运行计划、网络分析和输电服 务4 部分。显然，市场管理与信息发布系统以及合同管理与电费结算系统也可 以融入e m s 。面向电力市场的e m s 应用软件的修改量是巨大的：改造原有的 应用软件，如发电计划、机组组合和负荷预测等：增加新的应用软件，主要 3 粤型查兰堡主堂垡堡苎! 兰! 塑! 是针对输电服务和辅助服务任务，例如晟大输电能力计算、生产成本计算、输 电费用计算、辅助服务费用计算和输电路径优化等软件 6 。应当强调指出，这 场变革已经对电力系统的规划、设计、建设、运行、维护产生了重大和深远的 影响，提出了一系列有待解决的新问题，要求把电网建设为“灵活、丌放的电 网”。 1 。2 国内大区互联电网a g c 的研究状况 现阶段，我国电网调度运行以下重点、热点问题：全国联网及三峡电站投 产后的调度运行问题、电力市场及调度交易中心的建设与运行问题、厂网分开 后电力系统的安全运行及管理问题、电力二次系统的安全防护问题等 7 】。 大区互联电网在电网调度研究方向主要是： 1 、大区互联电网系统频率和功率控制策略、方法和考核标准的研究，a g c 分层分级控制与协调，t b c 控制模式的实际应用； 2 、智能操作票管理系统研究与应用； 3 、d t s 系统联网技术的研究及其在联合反事故演习中的应用： 4 、电网典型事故分析； 5 、调度值班运行管理系统的新技术开发及应用。 大区互联电网在电力市场研究方向主要是： l 、电力市场模式( 特别是区域市场) 及电力市场体系的研究； 2 、电力市场环境下的风险分析及安全防范； 3 、互联电网联络线a g c 控制策略参数及评价标准： 4 、电力市场技术支持系统的功能、接口、平台、标准、通信规约、安全防 护等技术的研究与实践； 5 、实用的负荷预测方法。 大区互联电网在电网运行方式研究方向主要是： 1 、全国联网、大区互联系统对运行控制的要求、采取的对策( 包括安控、 a x i c 、相量测量、s v c 等措施的设计、应用等) ； 2 、依据电力系统稳定导则，对电网的深入分析、研究及采取的对策( 包 括定量分析、故障概率分析等) ； 3 、电网设备参数数据库的开发、研究及应用； 4 、电力系统新技术的研究与应用( 包括先进计算软件的引进、开发、应用 4 四川大学硕士学位论文( 2 0 0 3 ) 等) 。 大区互联电网在电网调度自动化方向研究主要是： 1 、调度自动化系统( 包括s c a d a e m s d t s d m s t m s ) 的开发与实施； 2 、 ( 区域) 电力市场技术支持系统的研究、开发与实施： 3 、调度生产管理系统的开发及应用； 4 、厂站自动化系统的新技术的研究与应用； 5 、调度数据网络组网方案及安全防护的研究与实施； 6 、适应厂网分离及电力市场模式的调度自动化系统运行管理的新方法、新 思路。 1 2 1 国内大区互联电网a g c 产品生产商现状及展望 国内公司有：南瑞电网公司、电科院科东公司、银河科技、东方电子、鲁 能积成电子公司、清华大学调度自动化研究所等。 一般情况下具有以下特点： 1 基于图形界面的智能化支撑环境。 充分考虑用户的方便性，让用户花费的维护工作量最小。电力系统模型完 全在厂站单线图上建立，网络拓扑数据库由程序自动生成，图上动态数据也可 自动标定，避免人为错误，减轻工作量，使系统工程化程度大大提高。一个新 上的系统可以在很短的时间内建立起来，大大缩短了工程工期。 2 开放分布式。 软件设计和开发遵循国际开放式标准，采用w i n d o w s 界面，采用面向对象 的设计和编程方法，采用t c p i p 网络通讯协议和s q l 数据库访问语言，系统模 块化程度高，可扩充性好。 3 跨平台 可灵活选择u n i x 、w i n d o w sn t 、l i n u x 操作系统，推荐优越的”u n i x 服务 器+ n t 工作站”的跨平台方案。 4 系统配置灵活方便。 可选用d i g i t a la l p h a 服务器工作站、s u n 服务器工作站、h p 服务器 工作站和各种高档微机，系统规模可以从单台机器到多台机器、单种机型到混 合机型任意选择。系统配置方案可根据用户实际需要灵活改变，完全满足不同 用户需求，性能价格比极高。 坚! ! ! 查兰壁主兰堡堡兰! ! ! 塑1 5 灵活选择当前流行的各种大型数据库。 根据用户的实际需要，可选择如：o r a c l e 、s y b a s e 、s o ls e r v e r 、m ys q l 等。 6 一体化。 集s c a d a 、e m s 和d t s 应用于一体。用户只需维护一套系统，所有应用就可 以正常进行。 7 系统安全性和可靠性极高。 双网、双机、双电源冗余配置，系统的关键节点，如网络设备、数据采集 工作站、服务器均采用双倍冗余配置，采用磁盘r a i d 技术。 1 3 国外大区互联电网a g c 的研究现状及展望 1 3 1国外大区互联电网a g o 辅助服务的研究状况 辅助服务并无公认定义，通常是指为实现能量输送所需的所有措施，包括 调度、系统控制、调节、备用、电压与无功控制等，主要用于保证供电可靠性 和电能质量。在传统电力工业中，发、输、配电都属于同一个电力公司，发电 机提供龟能还是辅助服务由系统调度员根据需要确定，所有成本统一核算，由 用户分摊，不存在单独核算各种辅助服务成本和单独计费的问题。而在电力市 场环境下，发、输电分属不同公司，各发电公司均要实现盈利最大化，发电机 提供电能或是辅助服务就与其价格密切相关。这样，如何适当确定辅助服务的 成本及价格就成为重要的问题。辅助服务不是新事物而是在电力市场环境下 提出了新问题。 电力市场环境下辅助服务的获取和成本分摊是广为关心的问题，尽管已做 了不少研究工作，仍有很多理论问题没有解决。 随着电力市场在国外的逐步形成和不断深入，a g c 的研究不局限于运行调 度问题，行政和经济隶属关系的变化、利益主体的多元化等因素将增加a g c 控 制的复杂性。电力市场条件下的a g c 等辅助服务的问题得到越来越多的关注， 成为电力市场理论研究人员、电力市场规则制定人员等正在研究的熟点问题之 一a 许多专家学者工程技术人员在辅助服务问题上作了很多工作。文献 1 4 一1 7 介绍了电力市场环境下的种以价格为基础的a g c 模拟器。文献n 8 ) 从实时电 6 哩查兰堡主兰堡堡壅! ! ! 塑! 价理论出发，分析讨论了运用价格杠杆控制系统频率的问题。文献 1 9 提出了在 电力市场条件下，电网a g c 辅助服务市场化实现方法。 1 3 2 国外大区互联电网a g c 控制和考核标准的研究状况 大区互联电网系统频率和功率控制策略、方法和考核标准的研究，a g c 分 层分级控制与协调，t b c 控制模式的实际应用，也是大区互联电网a g c 研究的热 点。 n e r c 在1 9 9 7 年2 月1 日用c p s d c s ( c o n t r o l p e r f o r m a n c e s t a n d a r d d i s t u r b a n c ec o n t r o ls t a n d a r d ) 标准替代了c p c ( c o n t r o l p e r f o r m a n c ec r i t e r i a ) 标准。目前国内各网省调e m s 的a g c 软件的控制性能 基本上是基于c p cl t 3 标准设计的。在现有条件下，从c p c 旧标准过渡到c p s d c s 新标准，是大电网互联a g c 控制的必然趋势 2 0 一2 3 。 1 3 3国外大区互联电网a g c 产品生产商状况 国外公司有：瑞士a b b 公司、加拿大c a e 公司、瑞士阿尔斯通公司、德国 西门子公司、美国h a t h a w a y 公司、美国e s c a 公司等。 i 加拿大c a e 公司 2 0 0 1 年7 月河北省电力公司又从加拿大c a e 公司，现更名为s n c - l a v a l l n 公司引进了代表国际先进水平的e m s ，河北南部电网的a g c3 - 作水平也不断提 高达到了国家电力公司实用化和创一流水平的要求该软件使用了国际上较 通用的n e r c 准则对a g c 进行性能监视。其中a g c 子系统是加拿大c a e 公司第3 代能量管理系统的一个重要组成部分。该系统通用广泛功能强大开放性好在 世界上很多国家都有着广泛的应用。 深圳特发信息股份公司代理加拿大c a e 公司的分布式r t u 等产品，有较强 的市场竞争力。加拿大的c a e 公司在秦山三期核电工程中承担总包商。甘肃省 调的电网调度自动化二期工程采用加拿大c a e 公司的e m s 系统，已实现的s c a d a 功能可采集2 6 个厂站的实时信息，g m s 功能可对八盘峡电厂实施自动发电控制， n a s 功能可对全网进行网络分析。 2 瑞士阿尔斯通公司 世界上鲜见的巨型水电站计算机监控系统第一批硬件设备于2 0 0 3 年3 月 4 日由瑞士阿尔斯通公司空运至三峡工地。这为三峡电站第一批机组如期投产 7 型型查堂堡主堂垡笙壅! ! 竺! ! 发电提供了保障。三峡左岸电站计算机监控系统，是三峡电厂全面实现自动化 过程控制和管理的核心，由长江水利委员会设计院设计。该套监控系统的监控 对象包括了左岸电站中所有设备。由于机组容量大，控制监视对象多，计算机 监控系统的输出输入信息采集点总量多达3 9 0 0 多个，是目前已实现一流自动化 水平的葛洲坝电站的4 倍多。这套系统是于2 0 0 0 年通过国际公开招标采购的。 瑞士阿尔斯通公司中标。 3 美国o s i 公司 江西电网于1 9 9 9 年引进了美国o s i 公司的e m s 软件，其中的o p e n a g c 已 投入实际运行，正服务于电力生产 美国o s i s o f t 软件公司开发的工厂实时数据集成、应用平台p i ( p l a n t i n f o r m a t i o ns y s t e m ) ，是实时数据库，它同o r a c l e 和s y b a s e 的关系数据库 有截然不同的区别。是电力生产企业全厂实时信息集成的最佳选择。作为电厂 底层控制网络和上层管理信息系统网络连接的桥梁，p i 在电厂信息集成( 管控 一体化) 中扮演着特殊和重要的角色。一方面，p i 用于电厂数据的自动采集、 存储和监视。作为大型实时数据库和历史数据库，p i 可在线存储每个工艺过程 点的多年数据。它提供了清晰、精确的操作画面，用户既可浏览电厂当前的生 产情况，也可回顾过去的生产情况。可以说，p i 对于电厂的生产运行来说就如 同飞机上的“黑匣子”一样。 山东电力研究院是美国o s i 公司在电力行业的代理。智网科技也代理美 国o s i 公司的实时数据库系统p is y s t e m ，有广阔的市场前景。华北计算技术 研究所的太极计算机公司代理美国o s i 公司产品。 4 美国h a t h a w a y 公司 美国加利弗利亚州电力市场工程采用了美国h a t h a w a y 公司的自动化产品。 目前与河南恩达高科公司合作生产配电自动化产品。与北京四方公司合作成立 北京哈德威四方公司生产电力系统自动化产品。淄博牵引电机集团有限公司与 美国h a t h a w a y 公司合资的淄博科汇电气有限公司， 1 3本文所作的工作 l 大区互联电网a g c 频率和功率控制策略、方法和考核标准的研究 本文提出了对现行a g c 系统基于c p s d c s 标准进行改造的方案，建立了两 堕型查兰堡圭兰堡堡苎：! ! 塑! 区域互联系统的仿真模型，对c p s d c s 控制器控制超道磁储能s m e s 装置的性能 效果进行了分析比较，c p s d c s 控制器作为a g c 系统的辅助控制，能够使a g c 系统运行性能达到n e r c 推行的c p s d c s 标准，充分发挥大电网的运行优势。本 文的研究为现行的a g c 系统运行要达到c p s d c s 新标准的控制策略提供了一种 有效的方法。 2 在电力市场下的大区互联电网a g c 动态仿真研究 自动发电控制a g c 系统频率控制是电力系统运行的一项重要内容，如何实 现市场环境下的系统频率稳定控制也是电力市场面临的挑战之一。当前我国的 模拟电力市场采用与频率挂钩的电价来辅助系统频率控制，取得了一些好的效 果，但也存在潜在的稳定性问题。 本文建立了电力市场环境下大区互联电网a g c 仿真模型，仿真了发电公司 违约和配电公司违约时对a g c 的动态响应，仿真结果表明了在多区域电力系统 环境下，采用t b c 控制方式，发电公司和配电公司违约只能对该区域的发电公 司和配电公司有稳态影响，而对其它区域的发电公司和配电公司没有稳态影响。 仿真结果可以明显看出发电公司和配电公司违约对电力系统的暂态响应影响很 大，引起系统频率偏差较大。 本文建议在电力市场条件下引入电力市场辅助服务。建立严格有效的奖惩 机制，减少违约对电力系统稳定运行的影响。 3 电力市场中自动发电控制的辅助服务比较分析 本文比较了美国纽约、加州、新英格兰，英国、挪威、阿根廷电力市场环 境下辅助服务，结合我国电力市场的改革情况，对我国建立电力市场辅助服务 市场提出了建议。对电力市场辅助服务市场中的a g c 辅助服务进行了详尽的技 术分析。 4 基于神经网络控制的自动发电控制仿真研究 本文建立了基于神经网络控制的单区域自动发电控制仿真模型，比较了常 规p i d 控制和神经网络控制对单区域a g c 的动态响应，仿真结果表明神经网络 控制更具有鲁棒性。 9 四川大学硕士学位论文( 2 0 0 3 ) 第二章大区互联电网自动发电控制基本理论 2 1 自动发电控制基本原理 2 1 1 自动发电控制a g c 的一般过程 自动发电控制( a g c ) 是能量管理系统( e m s ) 中最重要的控制功能。它的投 入将提高电网频率质量，提高经济效益和管理水平。自动发电控制在“当今世 界已是普遍应用的成熟技术，是一项综合技术”。我国几个主要电力系统在6o 年代初都试验过自动频率调整( a f c ) ，而到了9 0 年代直接引进的自动发电控制 还未能全部正常运行，实现真正的a g c 还有艰巨路程 2 4 。 专8 1 t 嫡 负荷 c 图2 - 2 扰动后一次调节的频率变化 ：千 2 0 4 0商“一8 0 t 0 0 一 实际出力额定出， 图2 - 3a g c 对调速器的二次调节 图2 1 表示某一联合电力系统，由3 个区域及3 条联络线组成。各区域 内部有较强的联系，各区域间有较弱的联系。正常情况下，各区域应负责调整 自己区域内的功率平衡。例如，在图2 一l 的区域b 中接入一个新的负荷时，开 始联合电力系统全部汽轮机的转动惯性提供能量，整个联合电力系统的频率下 降。系统中所有机组调节器动作，加大出力，提高频率到某一水平，这时整个 电力系统发电与负荷达到新的平衡( 图2 - 2 ) 。一次调节留下了频率偏差f 和净交换功率偏差，a g c 因此而动作。提高区域b 的发电功率，恢复频率到达 正常值( f 0 ) 和交换功率到计划值，这就是所谓的二次调节( 图2 3 ) 。此 婴业查兰堡主堂竺堡塞! ! ! 塑! 外，a g c 将随时间调整机组出力执行发电计划( 包括机组启停) ，或在非预计 的负荷变化积累到一定程度时按经济调度原则重新分配出力，这就是所谓的三 次调节。 从a g c 来说，一次调节是系统的自然特性，希望快速而平稳：二次调节 不仅考虑机组的调节特性，还要考虑到安全( 备用) 和经济特性：三次调节则 主要考虑安全和经济，必要的话甚至可以校验网络潮流的安全性。这些调节所 设定的周期随区域控制误差( a c e ) 的大小而不同，一般数据采集( s c a d a ) 采样 周期为l 2s ，自动发电控制( a g c ) 启动周期为4 8 s ，经济调度的启动周期 由几秒钟到几分钟甚至几十分钟。自动发电控制通过一个闭环控制系统实现。 自动发电控制从s c a d a 获得实时测量数据，计算出各电厂或各机组的控制命 令，再通过s c a d a 送到各电厂的电厂控制器。由电厂控制器调节机组功率，使 之跟踪a g c 的控制命令。 2 1 2 自动发电控制 g c 中a o e 的计算 l a c e 等式 a c e = ( n i 一n i ，) 一l o f l ( f 一f 日) 一，m ( 2 一1 ) n i ：联络线交换功率实际值；n i 。：联络线交换功率计划值：b ：频偏系数：f ： 频率实际值：f s ：频率计划值：i 。：电量误差 2 共有机组 共有机组是多个控制区域共有的机组，控制区域x 与控制区域y 有共有机 组。1 # 机组在控制区域x ，2 机组在控制区域y ，控制区域a c e 计算要反映出这 两台机组的关系，反映2 # 机组与x 区域的关系，反映l # 机组与y 区域的关系。 ( 1 ) 虚拟联络线 共有机组按照虚拟联络线方式。联络线交换功率计划值n i ，保持不变，联 络线交换功率实际值n i 。变为：n i ，一i 。一i 。， i j o u s ：共有机组从外部区域发电进入该控制区域的功率：i 。：共有机组从 内部区域发电进入外部区域的功率：外部区域发电进入该控制区域的功率为负。 该控制区域的发电功率流出到外部区域为正。 例子：假定控制区域x 的# 1 机组发电4 0 0 m w ：1 0 0 m w 属于x 区域，3 0 0 m w 属于 y 区域，假定控制区域y 的# 2 机组发电3 0 0 m w ：5 0 m w 属于x 区域。2 5 0 m w 属于y 区 域，虚拟联络线的a c e 等式变为：控制区域x ：n i = n i 。一( 5 0 ) - 3 0 0 ，控制区域y ： l i 婴型查堂堡主堂垡堕苎! ! ! 塑! n i 。= n i 。一( 一3 0 0 ) 一5 0 。 ( 2 ) 动态计划值 共有机组按照动态计划值方式。n i 联络线交换功率计划值保持不变， n i 。联络线交换功率实际值变为：n i 。+ i 。+ i 。 n i 。：联络线交换功率实际值，i 一：共有机组从外部区域发电进入该控制 区域的功率，i 一。：共有机组从内部区域发电进入外部区域的功率。外部区域 发电流入该控制区域的功率为负。该控制区域的发电功率流出到外部区域为正。 例子：假定控制区域x 的# l 机组发电4 0 0 m w ：i o o m w 属于x 区域。3 0 0 姗属 于y 区域，假定控制区域y 的# 2 机组发电3 0 0 m w ；5 0 m w 属于x 区域，2 5 0 m w 属于 y 区域。 虚拟联络线的a c e 等式变为：控制区域x ：n i s = n i ；一5 0 + 3 0 0 ，控制区域y ： n i 。= n i 。一3 0 0 + 5 0 。 3 辅助调节服务 一个控制区域接管另一个控制区域部分或全部调节服务，且没有修改联络 线计划值或实际值，这种