基于系统辨识的火电机组AGC性能考核指标计算与预测方法技术方案

本发明专利技术公开了基于系统辨识的火电机组AGC性能考核指标计算与预测方法，包括：以机组实际运行数据为基础，建立输入为负荷指令和输出为实发功率的一阶延迟惯性模型，采用所建立模型中的参数计算机组AGC性能考核指标；通过建立机组不同AGC指令值与其对应的机组AGC性能考核指标K1、K2、K3之间的非线性回归模型，利用所建立的非线性回归模型实现对机组AGC考核结果进行预测分析。本发明专利技术通过建立机组AGC考核指标与机组AGC指令之间的非线性回归模型，实现了对机组AGC考核指标进行预测的功能，克服了当前无法对机组AGC性能进行预测的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
基于系统辨识的火电机组AGC性能考核指标计算与预测方法
本专利技术涉及火电机组指标计算及预测
，特别是涉及基于系统辨识的火电机组AGC性能考核指标计算与预测方法。
技术介绍
自动发电控制(AutomaticGenerationControl，简称AGC)技术是维持电网发电与负荷实时平衡，保证电力系统稳定与安全运行的重要技术手段。自动发电控制通过自动控制程序实现对控制区内发电机组功率的重新调节分配，来应对控制区内负荷的动态变化，保持交换功率的动态平衡，实现电网稳定运行。在当前厂网分离的电力市场环境下，可提供AGC服务的各个发电企业是独立的市场主体，不直接对电网安全稳定运行负责。因此，为保证电网安全稳定运行制定了针对涉网机组提供AGC服务的技术规范，要求参与调频调峰的涉网机组提供AGC服务时必须达到规定的技术要求，同时也制定了相应考核指标和相应的奖罚机制，通过评估确定机组AGC性能规范机组AGC服务，通过奖惩机制调动发电企业提供AGC服务的积极性。为保障华北电力系统安全、优质、经济运行，维护电力企业的合法权益，促进电网经营企业和并网发电厂协调发展，根据《发电厂并网运行管理规定》(电监市场[2006]42号)和《并网发电厂辅助服务管理暂行办法》，华北电监局于2009年初制定了《华北区域发电厂并网运行管理实施细则》和《华北区域并网发电厂辅助服务管理实施细则》(以下简称：两个细则)。其中，《华北区域并网发电厂辅助服务管理实施细则》详细规定了机组AGC考核指标及其计算方法，明确了机组AGC考核指标主要包括调节速率K1、调节精度K2和响应时间K3，以三个参数的加权平均值作为机组AGC考核的具体结果。当前，两个细则中所提出的机组AGC考核指标计算方法存在计算结果不准确、抗干扰能力差以及无法对机组AGC性能进行预测等问题。具体表现为：1)现有的AGC考核指标计算方法在计算机组调节速率K1时，会导致同一系统在同等条件下对应不同幅值的输入信号其调节速率K1值不相同的问题。因此现有机组AGC考核指标中关于K1的计算方法难以正确反映机组的调节速率，会致使机组AGC考核结果出现偏差。2)现有的AGC考核指标计算方法在计算机组调节精度K2时，只选取了机组平稳状态下的少数数据点进行计算分析，没有考虑全部实发功率线的点，导致调节精度K2计算抗随机干扰能力差。3)现有的AGC考核指标计算方法在计算机组响应时间K3时，采用机组依据AGC指令可靠地跨出与调节方向一致的调节死区时所用的时间，该时间的选择受噪声干扰较大，判断过程受人为主观性影响较大，没有明显的参照标准，导致机组响应时间K3计算精度较差。4)现有的AGC考核指标计算方法无法实现机组AGC性能的预测，难以为电网调度与机组AGC性能优化提供理论支撑与数据支持。总之，现有的计算方法存在计算结果不准确、受外部干扰影响较大和受主观影响较大等缺陷，影响了机组AGC考核结果的科学合理性，阻碍了发电企业积极参与AGC考核、提高机组AGC性能的热情，在一定程度上制约了电网建设与发展。综上所述，现有技术存在对火电机组AGC性能考核指标计算与预测不精确的问题，尚缺乏有效的解决方案。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了基于系统辨识的火电机组AGC性能考核指标计算与预测方法，本专利技术以机组负荷指令作为输入，机组实发功率作为输出建立传递函数模型，采用传递函数模型的闭环稳态时间来计算机组的调节时间K1值。故本专利技术计算结果准确可靠，计算高效、便捷。基于系统辨识的火电机组AGC性能考核指标计算与预测方法，包括：以机组实际运行数据为基础，建立输入为负荷指令和输出为实发功率的一阶延迟惯性模型，采用所建立模型中的参数计算机组AGC性能考核指标；通过建立机组不同AGC指令值与其对应的机组AGC性能考核指标K1、K2、K3之间的非线性回归模型，利用所建立的非线性回归模型实现对机组AGC考核结果进行预测分析。进一步的，在建立所述一阶延迟惯性模型之前，以机组在若干个AGC指令参考值条件下稳定运行时长大于设定时间的实发功率数据为基础，以相应的AGC指令参考值为系统输入，以机组实发功率为系统输出，采用系统辨识方法建立AGC指令与机组实发功率之间的确定性定常线性离散系统模型。进一步的，所述系统辨识方法包括但不限于ARX方法、神经网络、最小二乘法及模糊辨识法。进一步的，所述一阶惯性延迟模型由确定性定常线性离散系统模型转化而成，以在若干个AGC指令参考值条件下所建立的一阶惯性延迟模型参数分别计算机组的AGC考核指标，包括：调节速率K1、调节精度K2和响应时间K3。进一步的，在采用ARX系统辨识方法建立AGC指令与机组实发功率之间的确定性定常线性离散系统模型时，具体方法为：将AGC指令与机组实发功率作为输入输出建立自动发电控制系统模型，并用差分方程的形式表示；对上述差分方程进行Z变换，在零初始条件下输出变量的Z变换对输入变量的Z变换之比则为AGC指令与机组实发功率之间的Z传递函数；根据位移算子与运算子之间的关系将Z传递函数转换为确定性定常线性系统离散时间模型。进一步的，考虑到机组运行过程中会受到不同的随机干扰，因此确定性定常线性系统离散时间模型还应具有随机噪声干扰项，该模型可转换为随机性定常线性系统离散时间模型。进一步的，将通过ARX系统辨识方法建模得到的定常线性系统离散时间模型转换为一阶延迟惯性模型，然后再由该连续模型中的参数计算机组考核指标，一阶延迟惯性模型具体为：进一步的，所述调节速率K1是衡量机组从一个工作点变化到另一个工作点所需要的时间长短，一阶延迟惯性模型输入和输出分别是负荷指令和实发功率，因此其闭环稳态时间可以表征实发功率对负荷指令的调节速率，即：K1＝4TP1TP1为闭环稳态时间。进一步的，所述一阶延迟惯性模型其静态增益可以表明AGC在调节过程中实发功率对负荷指令的跟随精度，且静态增益计算简单可靠，因此采用静态增益来衡量调节精度。即：K2＝Kp其中，Kp为静态增益。进一步的，一阶延迟惯性模型其延迟时间可以表明实发功率对负荷指令的响应快慢，连续系统的延迟时间指响应曲线第一次达到其终值一半所需的时间，因此采用延迟时间参数作为响应时间考核指标，即：K3＝Td其中，Td为延迟时间参数。进一步的，应用中所获得的考核指标和其对应的负荷指令进行多项式曲线拟合，得到拟合公式中的系数，只要给定AGC指令值，便可通过拟合公式获得机组相应的AGC考核指标，实现对机组AGC性能的预测。进一步的，对机组AGC性能的预测时，也可使用插值的方法。本方法以机组AGC指令、实发功率等日常运行数据建立ARX模型，通过将所建立ARX模型变换为一阶惯性纯滞后连续模，采用所得到的连续系统模型计算机组AGC性能指标K1、K2和K3，具有计算便捷高效、计算结果客观准确、抗干扰能力强等优点。同时，本方法通过建立机组AGC指令与其对应的K1、K2、K3值之间的非线性回归模型，实现了对机组AGC考核指标进行预测的目的，从而可以为电网和发电厂实行控制策略调整和调度指令优化提供参考。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1)本专利技术以机组负荷指令作为输入，机组实发功率作为输出建立传递函数模型，采用传递函数模型的闭环稳态时间来计算机组的调节时间K1值。故本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于系统辨识的火电机组AGC性能考核指标计算与预测方法，其特征是，包括：以机组实际运行数据为基础，建立输入为负荷指令和输出为实发功率的一阶延迟惯性模型，采用所建立模型中的参数计算机组AGC性能考核指标；通过建立机组不同AGC指令值与其对应的机组AGC性能考核指标K1、K2、K3之间的非线性回归模型，利用所建立的非线性回归模型实现对机组AGC考核结果进行预测分析。

【技术特征摘要】
1.基于系统辨识的火电机组AGC性能考核指标计算与预测方法，其特征是，包括：以机组实际运行数据为基础，建立输入为负荷指令和输出为实发功率的一阶延迟惯性模型，采用所建立模型中的参数计算机组AGC性能考核指标；通过建立机组不同AGC指令值与其对应的机组AGC性能考核指标K1、K2、K3之间的非线性回归模型，利用所建立的非线性回归模型实现对机组AGC考核结果进行预测分析。2.如权利要求1所述的基于系统辨识的火电机组AGC性能考核指标计算与预测方法，其特征是，在建立所述一阶延迟惯性模型之前，以机组在若干个AGC指令参考值条件下稳定运行时长大于设定时间的实发功率数据为基础，以相应的AGC指令参考值为系统输入，以机组实发功率为系统输出，采用系统辨识方法建立AGC指令与机组实发功率之间的确定性定常线性离散系统模型。3.如权利要求2所述的基于系统辨识的火电机组AGC性能考核指标计算与预测方法，其特征是，所述系统辨识方法包括但不限于ARX方法、神经网络、最小二乘法及模糊辨识法。4.如权利要求2所述的基于系统辨识的火电机组AGC性能考核指标计算与预测方法，其特征是，所述一阶惯性延迟模型由确定性定常线性离散系统模型转化而成，以在若干个AGC指令参考值条件下所建立的一阶惯性延迟模型参数分别计算机组的AGC考核指标，包括：调节速率K1、调节精度K2和响应时间K3。5.如权利要求3所述的基于系统辨识的火电机组AGC性能考核指标计算与预测方法，其特征是，在采用ARX系统辨识方法建立AGC指令与机组实发功率之间的确定性定常线性离散系统模型时，具体方法为：将AGC指令作为输入，实发功率作为输出，建立自动发电控制系统模型，用差分方程的形式来表示；对上述差分方程进行Z变换，在零初始条件下输出变量的Z变换对输入变量的...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵岩，王建东，高嵩，庞向坤，李军，杨子江，韩英昆，孟祥荣，李克雷，颜庆，林波，于庆彬，路宽，毕贞福，王文宽，姚常青，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司电力科学研究院，山东科技大学，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：山东,37