專利名稱：：基于區(qū)域控制偏差和機(jī)組發(fā)電偏差的調(diào)度反饋控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于電力信息系統(tǒng)的改造領(lǐng)域，特別涉及一種基于區(qū)域控制偏差和機(jī)組發(fā)電偏差的調(diào)度反饋控制系統(tǒng)。具體是通過實(shí)時采集湖北電網(wǎng)區(qū)域控制偏差和湖北省內(nèi)機(jī)組的發(fā)電偏差，結(jié)合超短期負(fù)荷預(yù)測，建立起考慮負(fù)荷偏差、區(qū)域控制偏差和機(jī)組發(fā)電偏差的新型反饋控制系統(tǒng)，指導(dǎo)湖北電網(wǎng)實(shí)時調(diào)度，提高整個湖北電網(wǎng)的控制性能考核指標(biāo)。
背景技術(shù)：
：電力系統(tǒng)中，發(fā)電功率和負(fù)荷用電功率必須時時刻刻保持平衡，電網(wǎng)才能穩(wěn)定運(yùn)行，電能質(zhì)量才能得到保障。發(fā)電功率(麗)=用電負(fù)荷功率(麗公式1我國電網(wǎng)是按地區(qū)劃分的，省份間的電力可以相互調(diào)節(jié)，由省級電網(wǎng)調(diào)度中心負(fù)責(zé)，省間交換功率反映該省和其它省份的電力交換情況，這一指標(biāo)會影響到其他省份電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，因此，對于省級電網(wǎng)來說，上述公式l可以具體化為本省機(jī)組發(fā)電功率+省間交換功率=本省用電負(fù)荷功率……公式2根據(jù)以上公式2，可以導(dǎo)出省間交換功率=本省用電負(fù)荷_本省機(jī)組發(fā)電功率............公式3因此，可以表述為電力平衡的常用考核標(biāo)準(zhǔn)之一是區(qū)域控制偏差A(yù)CE(AreaControlError)。ACE=AP+K*Af.............................................公式4)其中，AP代表省間交換功率偏差，K是一個設(shè)定的常數(shù)，Af代表系統(tǒng)實(shí)時頻率與標(biāo)準(zhǔn)頻率50Hz之間的偏差。在實(shí)際中，一般以一段時間內(nèi)ACE的平均值作為考核依據(jù)。I15分鐘ACE平均值I<給定值..............................公式5由于系統(tǒng)實(shí)時頻率是在標(biāo)準(zhǔn)頻率周圍，呈現(xiàn)隨機(jī)變化，在一段時間內(nèi)，K*Af的平均值接近于0;因此，15分鐘ACE平均值的大小，主要取決于省間交換功率偏差A(yù)P的變化。上述考核標(biāo)準(zhǔn)，要求在一段時間內(nèi)，省電力調(diào)度中心把本省的交換功率偏差均值控制在一定范圍之內(nèi)。具有以下特點(diǎn)1)允許偏差的在一定范圍內(nèi)存在；2)并不要求時時刻刻保證偏差為O，在15分鐘內(nèi)，若前5分鐘呈現(xiàn)正向偏差可以通過在之后的IO分鐘內(nèi)使該指標(biāo)呈現(xiàn)負(fù)向偏差，從而將15分鐘均值"拉回"到允許范圍內(nèi)，將電網(wǎng)的ACE指標(biāo)控制在一個接近0的可容忍范圍之內(nèi)。公式1中的"本省機(jī)組發(fā)電"可以進(jìn)一步分解本省機(jī)組發(fā)電=可控機(jī)組發(fā)電+不可控機(jī)組發(fā)電.....................公式6由此，又有以下公式推導(dǎo)可控機(jī)組發(fā)電+不可控機(jī)組發(fā)電+省間聯(lián)絡(luò)線交換=本省負(fù)荷............公式74可控機(jī)組發(fā)電=本省負(fù)荷_不可控機(jī)組發(fā)電_省間聯(lián)絡(luò)線交換實(shí)時調(diào)度中，上式右端各項(xiàng)的實(shí)際值都可能與計(jì)劃值產(chǎn)生偏差，因此需要針對各種偏差，相應(yīng)的調(diào)整本省可控機(jī)組的發(fā)電出力計(jì)劃，抵消各類偏差的影響，以便滿足發(fā)電、負(fù)荷的實(shí)時平衡。當(dāng)前，電力調(diào)度的一般模式(如圖1所示)，包括3個主要步驟，1)確定本地發(fā)電需求的調(diào)整量；2)對調(diào)整量進(jìn)行經(jīng)濟(jì)調(diào)度，將所需的發(fā)電變化量根據(jù)各種原則分配給各個發(fā)電機(jī)組；3)修改后的發(fā)電計(jì)劃下發(fā)至機(jī)組。其中，本地發(fā)電需求的確定方法，主要根據(jù)電力負(fù)荷平衡公式而確定。現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)本地發(fā)電需求調(diào)整量=負(fù)荷偏差-不可控機(jī)組的計(jì)劃偏差_省間聯(lián)絡(luò)線的偏差..公式8以上方案，在理論上是一種"無差"調(diào)節(jié)，即針對出現(xiàn)的偏差，給出對應(yīng)的調(diào)整量，以消除偏差。但該方案，在實(shí)際中會遇到以下兩方面問題1)電網(wǎng)當(dāng)前的考核標(biāo)準(zhǔn)，允許一段時間內(nèi)存在一定的調(diào)節(jié)偏差，因?yàn)楫?dāng)前電網(wǎng)的考核標(biāo)準(zhǔn)并不要求時時刻刻偏差為零，而是要求一段時間內(nèi)的累計(jì)偏差在一定范圍內(nèi)，見公式5，現(xiàn)實(shí)中上述公式8的無差調(diào)節(jié)，并不能滿足現(xiàn)行調(diào)度考核的要求。2)電廠的調(diào)節(jié)具有滯后性，公式8的無差調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)的前提是發(fā)電廠能夠嚴(yán)格、準(zhǔn)時地按照發(fā)電計(jì)劃調(diào)整發(fā)電出力。但在實(shí)際中，電廠的發(fā)電出力變化與發(fā)電計(jì)劃相比，往往存在滯后的現(xiàn)象。電廠調(diào)節(jié)的滯后性，既有技術(shù)因素，也有人為因素技術(shù)因素是指因?yàn)椴煌l(fā)電機(jī)組維修保養(yǎng)狀況、燃煤質(zhì)量的不同，而造成機(jī)組調(diào)節(jié)速率不能達(dá)到額定技術(shù)指標(biāo)。人為因素是指電廠出于自身經(jīng)濟(jì)利益的考慮，不愿意頻繁調(diào)節(jié)機(jī)組發(fā)電出力；此外，由于增加發(fā)電出力可以增加電廠發(fā)電收入，因此發(fā)電廠對于增加出力的調(diào)度命令的反應(yīng)往往比減出力命令更及時。因此本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是1)對原有實(shí)時調(diào)度的控制目標(biāo)進(jìn)行修正，滿足當(dāng)前電網(wǎng)調(diào)度考核標(biāo)準(zhǔn)的要求；2)考慮實(shí)際中發(fā)電機(jī)組調(diào)節(jié)普遍具有滯后性這一客觀現(xiàn)實(shí)，提出相應(yīng)的修正策略。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有實(shí)時調(diào)度方案的不足，提出一種基于區(qū)域控制偏差和機(jī)組發(fā)電偏差的調(diào)度反饋控制系統(tǒng)，其特征在于，調(diào)度反饋控制系統(tǒng)包括ACE和發(fā)電偏差的調(diào)度反饋控制器分別連接機(jī)組發(fā)電考核系統(tǒng)、ACE皿數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、超短期負(fù)荷預(yù)測連接，機(jī)組發(fā)電考核系統(tǒng)與電廠工作站通過電力專用數(shù)據(jù)網(wǎng)相連；ACE實(shí)時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)再與電網(wǎng)能量控制系統(tǒng)連接，超短期負(fù)荷預(yù)測再連接至電網(wǎng)歷史庫和調(diào)度生產(chǎn)管理系統(tǒng)，ACE和發(fā)電偏差的調(diào)度反饋控制器將計(jì)劃修改下發(fā)至各電廠，調(diào)度反饋控制系統(tǒng)包含HPDL320服務(wù)器1臺，調(diào)度工作站3臺，用于電網(wǎng)調(diào)度員操作，電廠工作站每電廠1臺，用于接收調(diào)度計(jì)劃，其中服務(wù)器與調(diào)度工作站，通過電網(wǎng)調(diào)度局域網(wǎng)相連，服務(wù)器與電廠工作站通過電5力專用數(shù)據(jù)網(wǎng)相連；所述服務(wù)器端采用HP-Unix，工作站采用RedhatLi皿x作為操作系統(tǒng)，開發(fā)語言Qt3.2.6，C++;具體操作是在當(dāng)前調(diào)度的實(shí)時調(diào)度流程中，增加一個確定發(fā)電修正量的環(huán)節(jié)，將可控機(jī)組發(fā)電調(diào)整量與發(fā)電修正量相疊加，確定可控機(jī)組的綜合調(diào)整量。所述確定發(fā)電修正量的反饋控制環(huán)節(jié)，包括以下幾個l)控制目標(biāo)設(shè)置根據(jù)當(dāng)前電網(wǎng)考核標(biāo)準(zhǔn)的要求，將控制目標(biāo)設(shè)置為電網(wǎng)15分鐘ACE均值的絕對值，小于給定的考核標(biāo)準(zhǔn)；2)針對電網(wǎng)ACE實(shí)時值的采集和反饋控制策略建立電網(wǎng)ACE實(shí)時采集系統(tǒng)，采集相關(guān)的頻率、聯(lián)絡(luò)線計(jì)劃、聯(lián)絡(luò)線的實(shí)時數(shù)據(jù)，計(jì)算電網(wǎng)"每1分鐘的ACE指標(biāo)值"，并建立相應(yīng)的反饋控制策略；3)針對機(jī)組發(fā)電滯后性的采集和反饋控制策略建立機(jī)組發(fā)電考核系統(tǒng)，采集各機(jī)組發(fā)電出力的實(shí)時數(shù)據(jù)，與計(jì)劃數(shù)據(jù)進(jìn)行比照，實(shí)時計(jì)算機(jī)組發(fā)電出力與發(fā)電計(jì)劃的偏差，分析其滯后性的特點(diǎn)，并建立起有針對性的"提前量"設(shè)置策略和"過調(diào)節(jié)策略"；4)反饋控制策略的構(gòu)建反饋控制策略的構(gòu)建如下面表1所示。表1反饋控制策略將主要考慮以下幾方面的問題<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>控制策略設(shè)置意義設(shè)置依據(jù)實(shí)際設(shè)置ACE反饋量和發(fā)電偏差反饋量的關(guān)系根據(jù)其物理意義，協(xié)調(diào)兩個反饋參數(shù)之間的關(guān)系；綜合反饋量=AXACE偏差+BX發(fā)電偏差，其中A和B為線性疊加系數(shù)根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷隨時間變化曲線，進(jìn)行分類分段處理連續(xù)上升段、連續(xù)下降段、趨勢轉(zhuǎn)折段、平穩(wěn)段；對反饋控制的當(dāng)前周期、前3個和后1個控制周期(總共5周期25分鐘)所屬的分段進(jìn)行判斷；根據(jù)當(dāng)前周期和前3后1，總共5周期的負(fù)荷特性，排列組合可得不同的情況；根據(jù)每種情況下，ACE偏差與機(jī)組發(fā)電偏差的關(guān)系，確定兩種反饋量的線性疊加系數(shù)A和B，發(fā)電偏差提前量和過調(diào)節(jié)策略的設(shè)置針對電廠發(fā)電滯后性特點(diǎn)，通過設(shè)置調(diào)節(jié)提前量和過調(diào)節(jié)策略，抵消發(fā)電滯后性的影響觀察測算不同水、火電機(jī)組時間滯后量；測算不同負(fù)荷時段最合理的過調(diào)節(jié)比例在水、火電機(jī)組設(shè)置不同的提前調(diào)節(jié)量；本發(fā)明的有益效果是與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的積極效果本發(fā)明是在實(shí)時調(diào)度系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加了基于區(qū)域控制偏差A(yù)CE指標(biāo)和發(fā)電偏差指標(biāo)的反饋控制環(huán)節(jié)，取得以下的積極效果1.建立了基于電網(wǎng)ACE指標(biāo)采集和反饋控制系統(tǒng)，將實(shí)時調(diào)度目標(biāo)與電網(wǎng)考核標(biāo)準(zhǔn)相聯(lián)系，更好地滿足電網(wǎng)考核的需要；2.建立了基于電廠實(shí)時發(fā)電考核的發(fā)電偏差采集和反饋控制系統(tǒng)，對現(xiàn)實(shí)中普遍存在的因技術(shù)因素和人為因素引起的發(fā)電滯后性進(jìn)行了分析處理，提高了實(shí)時調(diào)度的效果。3.以本發(fā)明為核心技術(shù)所建立的湖北電網(wǎng)實(shí)時平衡調(diào)度自2009年8月投入運(yùn)行以來，電網(wǎng)考核成績得到明顯改善，證明了本發(fā)明所帶來的經(jīng)濟(jì)、社會效益。圖1為當(dāng)前實(shí)時調(diào)度的一般流程圖。圖2為本地發(fā)電調(diào)整量的確定步驟。圖3為實(shí)時調(diào)度流程的改進(jìn)。圖4發(fā)電修正量的反饋控制系統(tǒng)原理圖。圖5為搭建的調(diào)度反饋控制系統(tǒng)示意圖。具體實(shí)施例方式本發(fā)明提出一種基于區(qū)域控制偏差和機(jī)組發(fā)電偏差的調(diào)度反饋控制系統(tǒng)。下面結(jié)合附圖予以說明。7圖5所示為搭建調(diào)度反饋控制系統(tǒng)，調(diào)度反饋控制系統(tǒng)包括ACE和發(fā)電偏差的調(diào)度反饋控制器分別連接機(jī)組發(fā)電考核系統(tǒng)、ACE實(shí)時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、超短期負(fù)荷預(yù)測連接，機(jī)組發(fā)電考核系統(tǒng)與電廠工作站通過電力專用數(shù)據(jù)網(wǎng)相連；ACE實(shí)時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)再與電網(wǎng)能量控制系統(tǒng)連接，超短期負(fù)荷預(yù)測再連接至電網(wǎng)歷史庫和調(diào)度生產(chǎn)管理系統(tǒng)，ACE和發(fā)電偏差的調(diào)度反饋控制器將計(jì)劃修改下發(fā)至各電廠，調(diào)度反饋控制系統(tǒng)包含HPDL320服務(wù)器1臺，調(diào)度工作站3臺，用于電網(wǎng)調(diào)度員操作，電廠工作站每電廠1臺，用于接收調(diào)度計(jì)劃，其中服務(wù)器與調(diào)度工作站，通過電網(wǎng)調(diào)度局域網(wǎng)相連，服務(wù)器與電廠工作站通過電力專用數(shù)據(jù)網(wǎng)相連；所述服務(wù)器端采用HP-Unix，工作站采用RedhatLi皿x作為操作系統(tǒng)，開發(fā)語言Qt3.2.6，C++;具體操作如圖2、圖3所示，是在當(dāng)前調(diào)度的實(shí)時調(diào)度流程中，增加一個確定發(fā)電修正量的環(huán)節(jié)，將可控機(jī)組發(fā)電調(diào)整量與發(fā)電修正量相疊加，確定可控機(jī)組的綜合調(diào)整量；圖2中，由超短期負(fù)荷預(yù)測和日前負(fù)荷預(yù)測來預(yù)測負(fù)荷偏差；由不可控機(jī)組實(shí)時計(jì)劃和不可控機(jī)組日前計(jì)劃確定計(jì)劃偏差；以及由聯(lián)絡(luò)線實(shí)時計(jì)劃和聯(lián)絡(luò)線日前計(jì)劃確定聯(lián)絡(luò)線偏差；以這三種偏差決定本地發(fā)電需求調(diào)整量。圖3所示為實(shí)時調(diào)度改進(jìn)的流程。通過可控機(jī)組發(fā)電調(diào)整量、發(fā)電修正量決定可控機(jī)組綜合調(diào)整量，再經(jīng)過經(jīng)濟(jì)核算，調(diào)度計(jì)劃下發(fā)至機(jī)組。圖4所示為發(fā)電修正量的反饋控制系統(tǒng)原理圖。具體通過實(shí)時采集湖北電網(wǎng)區(qū)域控制偏差和湖北省內(nèi)機(jī)組的發(fā)電偏差，結(jié)合超短期負(fù)荷預(yù)測，建立起考慮負(fù)荷偏差、區(qū)域控制偏差和機(jī)組發(fā)電偏差的新型反饋控制系統(tǒng)，指導(dǎo)湖北電網(wǎng)實(shí)時調(diào)度，提高整個湖北電網(wǎng)的控制性能指標(biāo)。確定發(fā)電修正量的反饋控制原理包括環(huán)節(jié)1)控制目標(biāo)設(shè)置為根據(jù)當(dāng)前電網(wǎng)考核標(biāo)準(zhǔn)的要求，將控制目標(biāo)設(shè)置為電網(wǎng)15分鐘ACE均值的絕對值，小于給定的考核標(biāo)準(zhǔn)；2)針對電網(wǎng)ACE實(shí)時值的采集和反饋控制策略建立電網(wǎng)ACE實(shí)時采集系統(tǒng)，采集相關(guān)的頻率、聯(lián)絡(luò)線計(jì)劃、聯(lián)絡(luò)線的實(shí)時數(shù)據(jù)，計(jì)算電網(wǎng)"每1分鐘的ACE指標(biāo)值"，并建立相應(yīng)的反饋控制策略；3)針對機(jī)組發(fā)電滯后性的采集和反饋控制策略建立機(jī)組發(fā)電考核系統(tǒng)，采集各機(jī)組發(fā)電出力的實(shí)時數(shù)據(jù)，與計(jì)劃數(shù)據(jù)進(jìn)行比照，實(shí)時計(jì)算機(jī)組發(fā)電出力與發(fā)電計(jì)劃的偏差，分析其滯后性的特點(diǎn)，并建立起有針對性的"提前量"設(shè)置策略和"過調(diào)節(jié)策略"；4)由反饋控制策略控制電網(wǎng)作出運(yùn)行。權(quán)利要求一種基于區(qū)域控制偏差和機(jī)組發(fā)電偏差的調(diào)度反饋控制系統(tǒng)，其特征在于，調(diào)度反饋控制系統(tǒng)包括ACE和發(fā)電偏差的調(diào)度反饋控制器分別連接機(jī)組發(fā)電考核系統(tǒng)、ACE實(shí)時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、超短期負(fù)荷預(yù)測連接，機(jī)組發(fā)電考核系統(tǒng)與電廠工作站通過電力專用數(shù)據(jù)網(wǎng)相連；ACE實(shí)時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)再與電網(wǎng)能量控制系統(tǒng)連接，超短期負(fù)荷預(yù)測再連接至電網(wǎng)歷史庫和調(diào)度生產(chǎn)管理系統(tǒng)，ACE和發(fā)電偏差的調(diào)度反饋控制器將計(jì)劃修改下發(fā)至各電廠，調(diào)度反饋控制系統(tǒng)包含HPDL320服務(wù)器1臺，調(diào)度工作站3臺，用于電網(wǎng)調(diào)度員操作，電廠工作站每電廠1臺，用于接收調(diào)度計(jì)劃，其中服務(wù)器與調(diào)度工作站，通過電網(wǎng)調(diào)度局域網(wǎng)相連，服務(wù)器與電廠工作站通過電力專用數(shù)據(jù)網(wǎng)相連；所述服務(wù)器采用HP-Unix，工作站采用RedhatLinux作為操作系統(tǒng)，開發(fā)語言Qt3.2.6，C++；具體操作是在當(dāng)前調(diào)度的實(shí)時調(diào)度流程中，增加一個確定發(fā)電修正量的環(huán)節(jié)，將可控機(jī)組發(fā)電調(diào)整量與發(fā)電修正量相疊加，確定可控機(jī)組的綜合調(diào)整量。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于區(qū)域控制偏差和機(jī)組發(fā)電偏差的調(diào)度反饋控制系統(tǒng)，其特征在于，所述確定發(fā)電修正量的反饋控制環(huán)節(jié)，包括以下幾個1)控制目標(biāo)設(shè)置根據(jù)當(dāng)前電網(wǎng)考核標(biāo)準(zhǔn)的要求，將控制目標(biāo)設(shè)置為電網(wǎng)15分鐘ACE均值的絕對值，小于給定的考核標(biāo)準(zhǔn)；2)針對電網(wǎng)ACE實(shí)時值的采集和反饋控制策略建立電網(wǎng)ACE實(shí)時采集系統(tǒng)，采集相關(guān)的頻率、聯(lián)絡(luò)線計(jì)劃、聯(lián)絡(luò)線的實(shí)時數(shù)據(jù)，計(jì)算電網(wǎng)"每1分鐘的ACE指標(biāo)值"，并建立相應(yīng)的反饋控制策略；3)針對機(jī)組發(fā)電滯后性的采集和反饋控制策略建立機(jī)組發(fā)電考核系統(tǒng)，采集各機(jī)組發(fā)電出力的實(shí)時數(shù)據(jù)，與計(jì)劃數(shù)據(jù)進(jìn)行比照，實(shí)時計(jì)算機(jī)組發(fā)電出力與發(fā)電計(jì)劃的偏差，分析其滯后性的特點(diǎn)，并建立起有針對性的"提前量"設(shè)置策略和"過調(diào)節(jié)策略"；反饋控制策略的構(gòu)建如下面表1所示。表1反饋控制策略將主要考慮以下幾方面的問題<table>tableseeoriginaldocumentpage2</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage3</column></row><table>全文摘要本發(fā)明公開了屬于電力系統(tǒng)控制技術(shù)的改進(jìn)領(lǐng)域，特別涉及一種基于區(qū)域控制偏差和機(jī)組發(fā)電偏差的調(diào)度反饋控制系統(tǒng)。具體是通過建立電網(wǎng)ACE實(shí)時采集系統(tǒng)，采集相關(guān)的頻率、聯(lián)絡(luò)線計(jì)劃、聯(lián)絡(luò)線的實(shí)時數(shù)據(jù)，計(jì)算電網(wǎng)“每1分鐘的ACE指標(biāo)值”，結(jié)合超短期負(fù)荷預(yù)測，建立起考慮負(fù)荷偏差、區(qū)域控制偏差和機(jī)組發(fā)電偏差的新型反饋控制系統(tǒng)，指導(dǎo)電網(wǎng)實(shí)時調(diào)度并建立相應(yīng)的反饋控制策略。文檔編號H02J3/00GK101777764SQ20101003361公開日2010年7月14日申請日期2010年1月5日優(yōu)先權(quán)日2010年1月5日發(fā)明者劉勇,劉敦楠,周世平,楊先勇,蔡敏,詹學(xué)磊,車方毅,邵立政,鄒圣權(quán)申請人:華北電力大學(xué);湖北省電力公司