基于时滞模型预测控制算法的网络化AGC研究

针对网络化自动发电控制(AGC)系统通信延迟的不确定性和数据丢包问题,提出一种基于时滞模型预测控制(MPC)算法的网络化AGC系统,该方法采用计及通信延时的互联电网时滞动态状态方程作为MPC的原始预测模型,以最优加权算法预测通信延时;并在MPC滚动优化目标函数中增加输出量预测值变化量,以减少发电机组调节次数。利用MPC多步超前预测控制功能,在执行机构信号接收端设置缓存器存储控制量预测序列,作为网络偶发数据包丢失时的备用次优控制信号。通过对两区域互联电网网络化AGC系统的仿真分析,仿真结果表明该方法能确保在随机通信延迟下网络化AGC具有优异的动态响应性能,该系统对通信延迟变化具有良好的适应性和较强的鲁棒性。     

一种考虑风电渗透率变化的AGC方法

新能源发电渗透率的提高给传统自动发电控制(automatic generation control,AGC)带来了新的挑战。数据研究表明,风电渗透率的改变会对AGC系统的参数产生影响,在此基础,提出一种基于系统补偿的AGC方法,在AGC参数不能及时在线整定的情况下,能降低对系统稳定性的影响。首先,构建含有风电的区域互联AGC系统模型;然后,讨论了当风电渗透率发生变化时,AGC系统参数的调整依据;在此基础上,设计补偿环节与传统模型预测控制器(model predictive controller,MPC)形成串联结构,以消除当风电渗透率发生变化时,由于参数不匹配对AGC效果的不利影响;最后,通过仿真验证了所提方法的可行性和有效性,仿真结果表明:当风电渗透率发生变化时,通过补偿环节参数的调整能够有效消除其对系统参数的影响,从而获取更好的频率控制效果。     

基于MPC算法的互联电网负荷频率控制

自动发电控制(AGC)是互联电网进行有功调频的首要方法,研究提出了一种基于模型预测控制(MPC)的互联电力系统负荷频率控制(LFC)设计方法。利用MPC算法使得由发电机参数摄动和负荷扰动形成的电网频率波动减小。为验证所提出方案的有效性,建立三区域互联电力系统频率响应模型并仿真,将MPC算法与常规的PID算法控制效果进行比较。结果表明,在负荷扰动、参数摄动和有通信延迟的情况下,MPC技术对互联电网的负荷频率控制性能均优于PID控制。     

含风电的交直流互联电网AGC两级分层模型预测控制

随着大规模风电接入交直流互联电网,传统的自动发电控制(AGC)方法难以有效地抑制风功率波动带来的频率稳定问题。为此,提出基于两级分层模型预测的AGC策略。该两级分层控制方法在下层对多个区域电网采用分散式模型预测控制;在上层对下层分散的控制器采用动态协调控制方式。以含多电源的两区域交直流互联电网AGC模型为例,仿真结果表明:与集中式模型预测控制和分散式模型预测控制方法相比,文中所提控制策略不仅对频率和联络线功率等具有良好的控制效果,还兼具高可靠性。     

多区域互联电网主要联络线AGC控制性能评价指标

针对目前华中—华北交流特高压互联电网中特高压联络线呈现出较大的随机功率波动这一实际问题,结合控制性能标准(CPS)和T(联络线)标准的基本原理,提出了一种多区域互联电网主要联络线自动发电控制(AGC)的控制性能评价指标,简称MT指标。该指标能够较好地评价大区电网中各子区域(如各省级电网)对主要联络线功率波动控制的贡献。在此基础上,以MT指标为控制目标设计了抑制主要联络线随机功率波动的控制器。仿真结果显示,在该指标下设计的控制器能够很好地抑制主要联络线随机功率波动。     

互联电网AGC的分数阶PID控制

控制性能标准(CPS)下的互联电网自动发电控制(AGC)的控制策略已经取得一些进展.分数阶PID的较强的鲁棒性和非线性适应能力的特征已引起研究人员关注.文中研究了将分数阶PID应用于互联电网AGC控制的问题,并且总结了参数λ、μ的整定规律.仿真结果表明,互联电网AGC的分数阶PID控制系统具有鲁棒性强和非线性适应能力好的优点,并且在CPS指标考核上也比传统PID控制器强.     

基于串级PI-(1+PD)算法的含飞轮储能互联电网AGC控制器设计

针对传统控制器存在的响应速度较慢、超调较大及鲁棒性较差等问题,提出一种基于串级PI-(1+PD)算法的含飞轮储能互联电网AGC控制器设计方法。首先,建立含飞轮储能的两区域互联电网AGC系统模型,模拟飞轮储能联合火电机组参与AGC的过程。然后,设计一种基于串级PI-(1+PD)算法的AGC控制器。外环采用PI控制,内环采用带滤波系数的(1+PD)控制。在保证系统稳态性能的前提下,提高动态响应速度和抗扰能力,并通过粒子群算法的迭代寻优获得最优的控制器参数。最后,基于Matlab/Simulink进行算例仿真分析。结果表明：与传统PID控制和PI-PD控制相比,所提方法不仅具有更快的响应速度与更小的超调量,而且增强了系统抵御内部参数摄动的鲁棒性。     

考虑风机虚拟惯性的预测优化PIDD2自动发电控制方法

风电的大规模渗透,使分布式发电系统的自动发电控制(automatic generation control, AGC)必须应对自然环境不确定性所带来的影响,构建了风电机组参与频率调节的区域互联电网AGC模型;然后,对风机虚拟惯性的控制特性进行了分析,将其应用于短时负荷波动的快速响应;在此基础上,提出一种对带有二阶微分的比例积分微分控制器(proportional integral differential plus second order derivative, PIDD2)进行预测优化的控制策略。通过建立含PIDD2控制器的AGC模型,采用预测算法计算该系统的最优预测序列,并据此调整PIDD2控制器的参考信号,从而获取最优的AGC效果。仿真结果表明:在大规模风电渗透的AGC系统中,所提方法能有效解决传统固定参数PID控制器对系统动态变化所表现的不适应性问题。     

基于特高压和超高压直流互联的送端电网AGC系统控制策略

采用基于特高压和超高压直流的电网异步联网方式对现有的自动发电控制(AGC)系统控制策略和电网频率控制的适应性问题逐步显现.为分析直流系统异步联网方式对电网AGC系统控制策略带来的影响,结合直流系统负荷的频率静态特性及其附加频率控制器的动态特性,分析了区域电网AGC对控制区设置、控制模式选择以及与直流附加频率控制器的适应性的影响,并对目前国内广泛应用的控制性能评价标准(CPS)控制策略适应性进行探讨.基于PSD-FDS平台进行直流系统与AGC的频率控制仿真验证和实际工程应用,结果表明基于特高压和超高压直流互联的送端电网AGC控制策略能够较好地适应异步互联电网,为异步联网方式下AGC系统控制策略制定和优化提供参考.     

省级电网AGC控制策略研究

区域电网互联主要任务是:保持电网频率质量,改善机组调控性能,从而发挥大电网运行的优越性.立足于省级电网调度控制,介绍了国内AGC发展和控制现状.以重庆电网为例详细探讨了目前省级电网AGC控制方案中的不足,从三个方面提出改进策略.将全网机组分三大类:日前计划机组、超短期负荷预测机组和联络线AGC机组.在调度中应用15 min超短期负荷预测技术,并在各种机组间采用协调控制方案.经现场运行验证,有效提高了重庆电网AGC调节品质.     

互联电网AGC控制研究进展

综述了互联电网AGC控制研究进展。归纳并分析了6个研究方向:基于经典控制器的结构与参数优化的AGC控制;基于模糊控制器及改进的AGC控制;基于CPS信息的AGC控制;多类型发电机组协调下的AGC控制;利用SMES的AGC控制;利用TCPS的AGC控制。     

华北、东北联网后华北电网自动发电控制(AGC)及其考核的实现

介绍了基于CC－2000平台的自动发电控制（AGC）的特点和华北、东北联网后华北电网AGC所采用的控制方式和控制策略。互联电网和跨大区电网的AGC采用联络线频率偏差控制方式和按北美可靠性委员会（NERC）CPS标准控制与考核是必然趋势。建议对互联电网和跨大区电网的AGC采用CPS标准控制与考核问题作深入研究。     

互联电网CPS标准下的自动发电控制策略

阐述了互联电网控制性能评价标准(CPS)下的自动发电控制(AGC)策略。提出了CPS调节功率分量这一新概念,并将其与比例分量和积分分量相结合,构成区域总调节功率。进一步根据区域控制偏差(ACE)和频率偏差的大小与方向,对区域总调节功率予以修正,以进一步提高CPS指标。最后提出了根据区域总调节功率而不是ACE来划分AGC控制区域的方法。这些控制策略有利于提高电网频率控制质量,体现了紧急情况下互联电网各AGC控制区之间的相互支援,在多个大电网的实际应用中取得了良好的效果。     

基于双层MPC的多源孤岛微网经济运行控制策略

含有柴油发电机、光伏发电单元和储能单元的孤岛微网为偏远地区的能源供给提供了有效的解决途径,但是由于光伏出力与负荷需求的双重不确定性,目前尚缺乏行之有效的能量控制策略以同时保证孤岛微网的供电可靠性与经济性。如何在不间断供电的基础上,实现多源孤岛微网的经济运行已是电网公司亟待解决的新问题。为此,提出了一种基于双层模型预测控制(Model Predictive Control, MPC)的多源孤岛微网经济运行控制策略,以实现运行成本最小化,同时减小负荷和光伏功率波动带来的不利影响。通过仿真分析中国西北某村的经济运行成本验证了所提控制策略的有效性。     

基于信息物理系统融合的广域互联电网阻尼控制策略

随着信息通信技术在电网中的广泛应用,紧密融合电网与信息通信的电力信息物理系统(Cyber-Physical Power System, CPPS)为广域互联电网间的低频振荡抑制提供了便利。在电力系统海量运行数据的基础上,提出CPPS广域阻尼控制(Wide-Area Damping Control, WADC)策略。其采用可变遗忘因子最小二乘法来辨识物理系统模型,并基于此模型由广义预测控制算法(Generalized Predictive Control, GPC)生成决策控制指令。进一步地,建立通信补偿机制来补偿信息系统延时、丢包、乱序对物理系统运行的不利影响。通过Matlab和Visual Studio建立CPPS联合仿真平台来分析电力系统和信息系统的交互影响。以16机5区系统为例进行仿真,结果表明建立的CPPS联合仿真模型能够有效地模拟物理系统与信息系统的交互影响。所提出的CPPS广域阻尼控制策略,在信息系统的不利影响下,能够有效抑制电力系统低频振荡。     

多区域自动发电控制软件的开发与应用

随着全国联网和“西电东送”的进行，互联电网和跨大区电网实现自动发电控制(AGC)成为目前国内电网调度自动化领域研究的重点。作者基于CC-2000调度自动化平台开发了多区域控制的AGC软件，介绍了多区域控制AGC软件的数据库结构、控制程序各模块及用户界面。2002年9月，该软件已在贵州电网投入实际运行，达到预期控制目标，条件成熟后将在国家电力调度中心投入运行。该软件的研究对三峡电力系统和跨大区电网AGC的实施有着重要的现实意义。