一种快慢协调自动发电控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种快慢协调自动发电控制方法及装置，属于电力系统运行控制领域。其中，所述方法包括：建立自动发电控制AGC模型的状态空间方程；通过将逆变器机组的AGC控制指令设置成多段阶跃信号，将控制周期均匀分割为多个子周期，从而对状态空间方程离散化；将离散化后的状态空间方程作为约束条件，建立快慢协调自动发电控制随机优化模型并转化为确定性优化模型；求解确定性优化模型，得到AGC模型控制输入向量的优化结果，以实现当前控制周期对同步机组和逆变器机组的自动发电控制。本发明专利技术可以充分挖掘逆变器机组的快速功率响应能力，实现快慢不同异质发电资源的协调配合，从而提高电网的二次调频控制效果，提升电网安全运行水平。平。平。

【技术实现步骤摘要】
一种快慢协调自动发电控制方法及装置


[0001]本专利技术属于电力系统的运行控制
，具体涉及一种快慢协调自动发电控制方法及装置。

技术介绍

[0002]随着电力系统中新能源机组占比的不断提高，传统电源逐渐退出运行导致电力系统备用不足，因此需要新能源机组参与频率控制提供备用支撑。电力系统的二次调频控制(也叫自动发电控制，Automatic Generation Control，AGC)需要考虑大量新能源并网带来的影响：一是风电、光伏具有较强的随机性和波动性，致使功率扰动更加频繁；二是风电、光伏和储能等机组通过逆变器设备并网，其内部快速的电磁暂态特性使之具有很好的功率调节能力。传统的控制方法将慢速的同步机组和快速的逆变器机组视为同质发电资源，下发相同类型的功率调节指令，无法充分挖掘逆变器机组的快速调节潜力。此外，现有基于模型预测控制技术的AGC方法没有考虑单个控制周期内部的控制效果，且未考虑扰动预测误差对控制的影响。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是为克服已有技术的不足之处，提出了一种快慢协调自动发电控制方法及装置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种快慢协调自动发电控制方法，其特征在于，包括：建立自动发电控制AGC模型的状态空间方程，其中所述AGC模型的控制输入向量包括同步机组的控制输入向量和逆变器机组的控制输入向量；通过将所述逆变器机组的AGC控制指令设置成多段阶跃信号，将控制周期均匀分割为多个子周期，从而对所述状态空间方程进行离散化；其中，所述同步机组AGC指令保持为单段阶跃信号；将离散化后的所述状态空间方程作为约束条件，建立快慢协调自动发电控制随机优化模型；将所述快慢协调自动发电控制随机优化模型转化为确定性优化模型；求解所述确定性优化模型，得到所述AGC模型的控制输入向量的优化结果，以实现当前控制周期对所述同步机组和所述逆变器机组的自动发电控制。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述状态空间方程表达式如下：式中，x(t)表示AGC模型t时刻的状态向量，表示t时刻的状态向量关于时间t的微分量，u(t)表示AGC模型t时刻的控制输入向量，表示t时刻传输时延后的控制输入向量，w(t)表示AGC模型t时刻的扰动向量；表示AGC模型的状态矩阵，表示AGC模型的控制输入矩阵，表示AGC模型的扰动输入矩阵；其中：x(t)＝[Δf(t) ΔP
G
(t)
T ΔP
E
(t)
T
]
T
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2a)ΔP
G
(t)＝[
…ꢀ
ΔP
vi
(t) ΔP
mi
(t)
ꢀ…
]
T
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2b)ΔP
E
(t)＝[
…ꢀ
ΔP
mj
(t)
ꢀ…
]
T
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2c)u(t)＝[ΔP
cG
(t)
T ΔP
cE
(t)
T
]
T
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2d)ΔP
cG
(t)＝[
…ꢀ
ΔP
ci
(t)
ꢀ…
]
T
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2f)ΔP
cE
(t)＝[
…ꢀ
ΔP
cj
(t)
ꢀ…
]
T
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2g)(2g)w(t)＝ΔP
e
(t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2j)(2j)(2j)
式中，Δf(t)表示t时刻电力系统的频率偏差，ΔP
G
(t)表示t时刻同步机组的状态向量，ΔP
E
(t)表示t时刻逆变器机组的状态向量，ΔP
vi
(t)、ΔP
mi
(t)分别表示t时刻第i台同步机组的汽门开度增量和机械功率增量，ΔP
mj
(t)表示t时刻第j台逆变器机组的电功率增量，ΔP
cG
(t)、ΔP
cE
(t)分别表示t时刻同步机组和逆变器机组的控制输入向量，(t)分别表示t时刻同步机组和逆变器机组的控制输入向量，分别表示t时刻传输时延后同步机组和逆变器机组的控制输入向量，ΔP
ci
(t)、ΔP
cj
(t)分别表示t时刻第i台同步机组和第j台逆变器机组的控制输入变量，别表示t时刻第i台同步机组和第j台逆变器机组的控制输入变量，分别表示t时刻传输时延后第i台同步机组和第j台逆变器机组的控制输入变量，τ
i
、τ
j
分别表示第i台同步机组和第j台逆变器机组的传输时延，ΔP
e
(t)表示t时刻电力系统的扰动功率；状态矩阵的维度是(1+2N
g
+N
e
)
×
(1+2N
g
+N
e
)，矩阵被分成9个子矩阵，即式(3a)中的到N
g
为同步机组总数，N
e
为逆变器机组总数，H
sys
表示电力系统的总惯量，D
sys
表示电力系统的负荷阻尼系数，R
i
、T
Gi
、T
Ti
、F
i
分别表示第i台同步机组的下垂系数、调速器时间常数、涡轮机时间常数、涡轮机比例系数，D
j
、T
Ej
分别表示第j台逆变器机组的下垂系数、等效调速器时间常数；(X)
i
表示行向量的第i列或列向量的第i行或对角矩阵的第i个对角元，0
m
×
n
表示m
×
n的零矩阵，上标T表示转置，分别表示控制输入矩阵中与同步机组对应的子矩阵和与逆变器机组对应的子矩阵。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述状态空间方程进行离散化，包括：记AGC的控制周期为T
c
，将每个控制周期的逆变器机组的AGC指令均匀划分成N
s
个子片段，每个子片段的持续时间为T
s
，则T
c
＝N
s
×
T
s
，即AGC控制周期被均匀分割成N
s
个子周期，每个子周期持续时间为T
s
，得到离散状态空间方程如下：式中，分别表示AGC系统状态向量、控制输入向量、扰动向量在第n个控制周期的第k个子周期的值，下标n表示控制周期索引，上标k表示控制周期内子周期索引；N
p
是模型预测控制中预测的步数；A表示离散时间的状态矩阵，B
u
分别表示对应于上一控制子周期控制输入向量和当前控制子周期控制输入向量的控制输入矩阵，B
w
表示离散时间的扰动输入矩阵；其中：其中：其中：其中：B
u
＝[B
G B
E
]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6e)(6e)(6e)式中，分别表示矩阵中与同步机组对应的子矩阵和与逆变器机组对应的子矩阵，B
G
、B
E
分别表示矩阵B
u
中与同步机组对应的子矩阵和与逆变器机组对应的子矩阵，I表示单位矩阵，表示矩阵的逆矩阵。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述快慢协调自动发电控制随机优化模型的目标函数为控制效果和控制成本之和的最小化，表达式如下：式中，将所有分别按照时间顺序排列并分别用x
l
,u
l
代替，x
l
,u
l
分别为第l步的AGC系统状态向量、控制输入向量；矩阵γ是成本系数，取值大于零；R是
控制成本矩阵，该矩阵为对角矩阵，每一个对角元取对应机组可调容量的倒数；N
p
是模型预测控制中预测的步数，N
c
是模型预测控制中控制的步数；所述快慢协调自动发电控制随机优化模型的约束条件包括：
‑
Δf
lim
≤(Δf)
l
≤Δf
lim
,l＝1,
…
,N
p
×
N
s
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8b)(8b)(8b)(8b)
‑
Rd
i
≤(ΔP
mi
)
l
‑
(ΔP
mi
)
l
‑1≤Ru
i
,l＝1,
…
,N
p
×
N
s
ꢀ...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴文传，沈宇康，田健，孙树敏，程艳，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司，
类型：发明
国别省市：