适用于ACE分段控制的AGC机组动态组合调配方法和装置与流程

本发明涉及电力系统自动发电控制(Automatic Generation Control，AGC)技术领域，具体而言，涉及一种适用于AGC区域控制偏差(Area Control Error，ACE)分段控制的AGC机组动态组合调配方法和装置。

背景技术：

电能的生产、传输、供应和消费必须在同一时刻完成，因此电力调度机构必须随时跟踪并及时响应负荷变化，通过对发电机组的有效调控，满足电力供需平衡，确保电力系统安全稳定运行。

由于电力系统负荷瞬息万变，依靠人工操作无论从响应速度还是调控精度都难以满足安全、优质、经济运行需要，必须采用自动化的调控手段，目前广泛采用的技术是AGC。

为实时反映电力系统有功功率供需平衡状况，AGC相关技术定义并设置了一个重要的计算参数，称为区域控制偏差(Area Control Error，ACE)。基于控制性能标准(Control Performance Standard，CPS)，相关技术给出的表达式为：

ACE＝20B_iΔf+ΔP_c

其中：B_i为电力系统控制区域i的频率系数(MW/0.1Hz)，Δf为电力系统频率偏差(Hz)，ΔP_c为相邻互联电力系统之间的联络线有功功率偏差(MW)；Δf＝f-f_s，f为电力系统当前频率，f_s为电力系统标准频率；ΔP_c＝P_c-P_s，P_c为联络线当前有功功率，P_s为联络线计划有功功率。正的ACE反映供大于求，负的ACE反映供不应求。

AGC的基本功能和作用是通过对发电机组有功功率的自动调控，使ACE趋于0，实现电力供需平衡。为有效组织可调控的发电资源，平稳而迅速地消除电力供需不平衡偏差，避免在减小ACE的过程中出现过调或欠调，相关技术以ACE的严重程度划分了控制区段，包括死区、正常调节区、辅助调节区和协作调节区。根据ACE各控制区段对调节速率和调节容量的需求，需要组织一定数量的AGC机组组合成正常调节、辅助调节和协作调节梯队，分别承担ACE各控制区段的调节任务。

对应于电力系统的负荷变化，电力调度机构在编制日前发电计划时，通常按控制区域最大负荷的2％～5％进行估算并预留相应的发电容量作为备用，包括AGC机组的调节备用。由于不同机组的调节容量和调节速率不尽相同，不同类型机组的调节性能差异更大，因此相关技术未能针对ACE各控制区段的调节需求安排调节备用容量，没有在日前发电计划中指定ACE各控制区段的AGC机组组合或机组数量，只能由值班调度员凭经验进行人工调配，实施难度大、劳动强度高；在运行过程中，随着机组有功功率的变化，其增、减功率的范围(即上、下可调节容量)随之改变，调节速率也可能随着运行工况的不同而发生改变，值班调度员难以准确、及时、全面掌握各个机组当前的调节性能，随时进行合理调配，因而存在机组组合不合理、协调能力不充裕、需求响应不匹配或调节备用资源浪费等问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种适用于ACE分段控制的AGC机组动态组合调配方法和装置，以解决上述的问题。

在本发明的实施例中提供了一种适用于ACE分段控制的AGC机组动态组合调配方法，包括：

实时检测AGC机组当前的有功功率上、下可调节容量和上、下调节速率其中：和分别为机组i的有功功率上、下限，p_i为机组i的有功功率，和分别为机组i在Δt时间内增、减的有功功率变化量，i为大于0的整数；

按照各个AGC机组的上、下调节性能(即：调节速率和可调节容量)进行降序排序，分别形成上调节响应能力机组序位表(g_i)⁺和下调节响应能力机组序位表(g_i)-；

按机组响应能力优先顺序分别从上、下调节响应能力机组序位表(g_i)⁺和(g_i)-的候选机组中逐一选取控制区段x的AGC机组，分别判断本轮选取的机组组合是否满足需求响应条件：

$\underset{i=m}{\overset{n}{\Σ}}\left|{\mathrm{\Δp}}_i^{MAX}\right|\≥P_{x}and\underset{i=m}{\overset{n}{\Σ}}\left|r_i^{+}\right|\≥R_x$

$\underset{i=m}{\overset{n}{\Σ}}\left|{\mathrm{\Δp}}_i^{MIN}\right|\≥P_{x}and\underset{i=m}{\overset{n}{\Σ}}\left|r_i^{-}\right|\≥R_x$

若不满足需求响应条件，继续进行下一轮选取判断；若机组序位表中已无机组可取，则发出相应的警示信息；若满足需求响应条件，则结束对控制区段x的机组选取，分别将上调节响应能力机组序位表(g_i)⁺和下调节响应能力机组序位表(g_i)^-中选取的机组m至机组n组合成控制区段x的上调节机组表和下调节机组表其中：和分别为机组i的有功功率上、下可调节容量，r_i⁺和r_i^-分别为机组i的上、下调节速率，m为选取的首台机组，n为选取的末台机组，i、m、n为大于0的整数，P_x为ACE控制区段x的调节容量需求，R_x为ACE控制区段x的调节速率需求，x表示ACE的正常调节区N、辅助调节区A或协作调节区C；以此类推，相继形成参与ACE正常调节、辅助调节、协作调节的上调节机组表和下调节机组表

上述方法还包括：基于所述ACE正常调节、辅助调节、协作调节机组表，按照ACE分段控制策略，设定各台机组的控制方式，该控制方式包括偏差调节、辅助调节、协作调节和基点调节方式；其中：同一台机组可以作为ACE某控制区段的上调节和下调节机组，但不能同时作为其他控制区段的上调节或下调节机组；机组序位表中剩余的候选机组按给定的有功功率目标值以基点调节方式运行，暂不参与ACE调节。

在本发明的实施例中提供了一种适用于ACE分段控制的AGC机组动态组合调配装置，包括：

AGC机组的上、下可调节容量和上、下调节速率检测模块，用于实时检测AGC机组当前的有功功率上、下可调节容量和上、下调节速率其中：和分别为机组i的有功功率上、下限，p_i为机组i的有功功率，和分别为机组i在Δt时间内增、减的有功功率变化量，i为大于0的整数；

AGC机组的上、下调节性能排序模块，用于按照各个机组的上、下调节性能(即：调节速率和可调节容量)进行降序排序，分别形成上调节响应能力机组序位表(g_i)⁺和下调节响应能力机组序位表(g_i)^-；

ACE各控制区段机组动态组合调配模块，用于确定ACE正常调节、辅助调节、协作调节区段的上调节机组表和下调节机组表包括：按机组响应能力优先顺序分别从上、下调节响应能力机组序位表(g_i)⁺和(g_i)^-的候选机组中逐一选取控制区段x的AGC机组，分别判断本轮选取的机组组合是否满足需求响应条件：

$\underset{i=m}{\overset{n}{\Σ}}\left|{\mathrm{\Δp}}_i^{MAX}\right|\≥P_{x}and\underset{i=m}{\overset{n}{\Σ}}\left|r_i^{+}\right|\≥R_x$

$\underset{i=m}{\overset{n}{\Σ}}\left|{\mathrm{\Δp}}_i^{MIN}\right|\≥P_{x}and\underset{i=m}{\overset{n}{\Σ}}\left|r_i^{-}\right|\≥R_x$

若不满足需求响应条件，继续进行下一轮选取判断；若机组序位表中已无机组可取，则发出相应的警示信息；若满足需求响应条件，则结束对控制区段x的机组选取，分别将上调节响应能力机组序位表(g_i)⁺和下调节响应能力机组序位表(g_i)^-中选取的机组m至机组n组合成控制区段x的上调节机组表和下调节机组表其中：和分别为机组i的有功功率上、下可调节容量，r_i⁺和r_i^-分别为机组i的上、下调节速率，m为选取的首台机组，n为选取的末台机组，i、m、n为大于0的整数，P_x为ACE控制区段x的调节容量需求，R_x为ACE控制区段x的调节速率需求，x表示ACE的正常调节区N、辅助调节区A或协作调节区C；以此类推，相继形成参与ACE正常调节、辅助调节、协作调节的上调节机组表和下调节机组表

上述ACE各控制区段机组动态组合调配模块还包括：机组控制方式设定单元，用于基于所述ACE正常调节、辅助调节、协作调节机组表，按照ACE分段控制策略，设定各台机组的控制方式，该控制方式包括偏差调节、辅助调节、协作调节和基点调节方式；其中：同一台机组可以作为ACE某控制区段的上调节和下调节机组，但不能同时作为其他控制区段的上调节或下调节机组；机组序位表中剩余的候选机组按给定的有功功率目标值以基点调节方式运行，暂不参与ACE调节。

本发明实施例提供的方法和装置，通过AGC机组调节性能的实时检测，ACE正常调节、辅助调节、协作调节机组的择优选取、动态组合，使ACE各控制区段的机组响应能力与该区段的调节需求相匹配，为ACE分段控制提供机组组合协调梯队，避免了人工调配存在的机组组合不合理、协调能力不充裕、需求响应不匹配或调节备用资源浪费等问题，可优化调节备用资源配置，充分发挥各种AGC机组的协调效能，有效提升CPS规定的运行指标。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例所提供的一种适用于ACE分段控制的AGC机组动态组合调配方法的流程图；

图2示出了本发明实施例所提供的一种适用于ACE分段控制的AGC机组动态组合调配装置的结构框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1所示的一种适用于ACE分段控制的AGC机组动态组合调配方法的流程图，该方法包括以下步骤：

步骤S102，实时检测AGC机组当前的有功功率上、下可调节容量和上、下调节速率r_i⁺、r_i^-，其中：和分别为机组i的有功功率上、下限，p_i为机组i的有功功率，和分别为机组i在Δt时间内增、减的有功功率变化量，i为大于0的整数；

步骤S104，按照各个机组的上、下调节性能(即：调节速率和可调节容量)进行降序排序，分别形成上调节响应能力机组序位表(g_i)⁺和下调节响应能力机组序位表(g_i)^-；

步骤S106，按机组响应能力优先顺序分别从上、下调节响应能力机组序位表(g_i)⁺和(g_i)^-的候选机组中逐一选取控制区段x的AGC机组，分别判断本轮选取的机组组合是否满足需求响应条件：

$\underset{i=m}{\overset{n}{\Σ}}\left|{\mathrm{\Δp}}_i^{MAX}\right|\≥P_{x}and\underset{i=m}{\overset{n}{\Σ}}\left|r_i^{+}\right|\≥R_x$

$\underset{i=m}{\overset{n}{\Σ}}\left|{\mathrm{\Δp}}_i^{MIN}\right|\≥P_{x}and\underset{i=m}{\overset{n}{\Σ}}\left|r_i^{-}\right|\≥R_x$

根据判断结果动态组织并形成ACE各控制区段的上、下调节机组表，分别参与相应区段的上、下调节，具体包括：若不满足需求响应条件，继续进行下一轮选取判断；若机组序位表中已无机组可取，则发出相应的警示信息；若满足需求响应条件，则结束对控制区段x的机组选取，分别将上调节响应能力机组序位表(g_i)⁺和下调节响应能力机组序位表(g_i)^-中选取的机组m至机组n组合成控制区段x的上调节机组表和下调节机组表其中：和分别为机组i的有功功率上、下可调节容量，r_i⁺和r_i^-分别为机组i的上、下调节速率，m为选取的首台机组，n为选取的末台机组，i、m、n为大于0的整数，P_x为ACE控制区段x的调节容量需求，R_x为ACE控制区段x的调节速率需求，x表示ACE的正常调节区N、辅助调节区A或协作调节区C；以此类推，相继形成参与ACE正常调节、辅助调节、协作调节的上调节机组表和下调节机组表本实施例中ACE的控制区段包括：正常调节区，辅助调节区，协作调节区；其中，正常调节区用N标识，辅助调节区用A标识，协作调节区用C标识。

上述步骤还包括：基于所述ACE正常调节、辅助调节、协作调节机组表，按照ACE分段控制策略，设定各台机组的控制方式，该控制方式包括偏差调节、辅助调节、协作调节和基点调节方式；其中：同一台机组可以作为ACE某控制区段(即ACE中的任一个控制区段)的上调节和下调节机组，但不能同时作为其他控制区段的上调节或下调节机组(例如：当同一台机组i作为ACE的正常调节区的上调节和/或下调节机组时，则不可以再作为辅助调节区或者协作调节区的上调节或下调节机组)；机组序位表中剩余的候选机组按给定的有功功率目标值以基点调节方式运行，暂不参与ACE调节(即指机组序位表中没有被选取的机组不参与本次ACE的控制区段的调节与控制，按照预先给定的有功功率目标值以基点调节方式运行)。

本实施例的方法，通过实时检测AGC机组当前的上、下可调节容量和上、下调节速率，按照各个机组的上、下调节速率和可调节容量进行降序排序，依据AGC机组的响应能力择优选取、动态组合ACE正常调节、辅助调节、协作调节机组，使ACE各控制区段的机组响应能力与该区段的调节需求相匹配，自动形成满足ACE分段控制需要的机组组合协调梯队，避免了人工调配存在的机组组合不合理、协调能力不充裕、需求响应不匹配或调节备用资源浪费等问题，可优化调节备用资源配置，充分发挥各种AGC机组的协调效能，有效提升CPS规定的运行指标。

对应于上述方法，本发明实施例还提供了一种适用于ACE分段控制的AGC机组动态组合调配装置，参见图2，该装置包括以下模块：

AGC机组的上、下可调节容量和上、下调节速率检测模块32，用于实时检测AGC机组当前的有功功率上、下可调节容量和上、下调节速率其中：和分别为机组i的有功功率上、下限，p_i为机组i的有功功率，和分别为机组i在Δt时间内增、减的有功功率变化量，i为大于0的整数；

2)AGC机组的上、下调节性能排序模块34，用于按照各个机组的上、下调节性能(即：调节速率和可调节容量)进行降序排序，分别形成上调节响应能力机组序位表(g_i)⁺和下调节响应能力机组序位表(g_i)^-；

3)ACE各控制区段机组动态组合调配模块36，用于确定ACE正常调节、辅助调节、协作调节区段的上调节机组表和下调节机组表包括：按机组响应能力优先顺序分别从上、下调节响应能力机组序位表(g_i)⁺和(g_i)^-的候选机组中逐一选取控制区段x的AGC机组，分别判断本轮选取的机组组合是否满足需求响应条件：

$\underset{i=m}{\overset{n}{\Σ}}\left|{\mathrm{\Δp}}_i^{MAX}\right|\≥P_{x}and\underset{i=m}{\overset{n}{\Σ}}\left|r_i^{+}\right|\≥R_x$

$\underset{i=m}{\overset{n}{\Σ}}\left|{\mathrm{\Δp}}_i^{MIN}\right|\≥P_{x}and\underset{i=m}{\overset{n}{\Σ}}\left|r_i^{-}\right|\≥R_x$

若不满足需求响应条件，继续进行下一轮选取判断；若机组序位表中已无机组可取，则发出相应的警示信息；若满足需求响应条件，则结束对控制区段x的机组选取，分别将上调节响应能力机组序位表(g_i)⁺和下调节响应能力机组序位表(g_i)^-中选取的机组m至机组n组合成控制区段x的上调节机组表和下调节机组表其中：和分别为机组i的有功功率上、下可调节容量，r_i⁺和r_i^-分别为机组i的上、下调节速率，m为选取的首台机组，n为选取的末台机组，i、m、n为大于0的整数，P_x为ACE控制区段x的调节容量需求，R_x为ACE控制区段x的调节速率需求，x表示ACE的正常调节区N、辅助调节区A或协作调节区C；以此类推，相继形成参与ACE正常调节、辅助调节、协作调节的上调节机组表和下调节机组表

上述ACE各控制区段机组动态组合调配模块36还包括：机组控制方式设定单元，用于基于所述ACE正常调节、辅助调节、协作调节机组表，按照ACE分段控制策略，设定各台机组的控制方式，该控制方式包括偏差调节、辅助调节、协作调节和基点调节方式；其中：同一台机组可以作为ACE某控制区段的上调节和下调节机组，但不能同时作为其他控制区段的上调节或下调节机组；机组序位表中剩余的候选机组按给定的有功功率目标值以基点调节方式运行，暂不参与ACE调节。

本实施例的装置，通过实时检测AGC机组当前的上、下可调节容量和上、下调节速率，按照各个机组的上、下调节速率和可调节容量进行降序排序，依据AGC机组的响应能力择优选取、动态组合ACE正常调节、辅助调节、协作调节机组，使ACE各控制区段的机组响应能力与该区段的调节需求相匹配，自动形成满足ACE分段控制需要的机组组合协调梯队，避免了人工调配存在的机组组合不合理、协调能力不充裕、需求响应不匹配或调节备用资源浪费等问题，可优化调节备用资源配置，充分发挥各种AGC机组的协调效能，有效提升CPS规定的运行指标。

上述装置的各个模块作为能量管理系统(Energy Management System，EMS)ACG功能的组成部分连续运行。具体地，AGC机组的上、下可调节容量和上、下调节速率检测模块32自厂站端测控装置确认收到AGC发出的调节指令之时起，至预期响应时间结束之时止，按AGC数据采集采样周期(≤6s)连续跟踪、记录AGC机组的有功功率，然后计算出AGC机组的上、下调节响应速率和当前的上、下可调节容量；紧随其后，AGC机组的上、下调节性能排序模块34和ACE各控制区段机组动态组合调配模块36按预定功能执行，完成一次ACE各控制区段机组的动态组合调配。

以上实施例通过AGC机组调节性能的实时检测，ACE正常调节、辅助调节、协作调节机组的择优选取、动态组合，使ACE各控制区段的机组响应能力与该区段的调节需求相匹配，为ACE分段控制提供机组组合协调梯队，避免了人工调配存在的机组组合不合理、协调能力不充裕、需求响应不匹配或调节备用资源浪费等问题，可优化调节备用资源配置，充分发挥各种AGC机组的协调效能，有效提升CPS规定的运行指标。

由上述内容可知，以上实施例的方法和装置中，实时检测AGC机组当前的上、下可调节容量和上、下调节速率；按照各个机组的上、下调节速率和可调节容量进行降序排序；依据AGC机组的响应能力择优选取、动态组合ACE正常调节、辅助调节、协作调节机组，使ACE各控制区段的机组响应能力与该区段的调节需求相匹配，自动形成满足ACE分段控制需要的机组组合协调梯队。本发明避免了人工调配存在的机组组合不合理、协调能力不充裕、需求响应不匹配或调节备用资源浪费等问题，可优化调节备用资源配置，充分发挥各种AGC机组的协调效能，有效提升控制性能标准(Control Performance Standard，CPS)规定的运行指标。

本发明实施例还提供了与上述方法和装置对应的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。