[发明专利]一种互联电网AGC调频统一控制器及控制方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种互联电网AGC调频统一控制器及控制方法，更具体涉及一种应对大规模风电并网接入的互联电网AGC调频统一控制器及控制方法。 

背景技术：

目前，风力发电在我国已进入快速发展阶段，并网容量和装机容量均已位居世界第一。大规模风电并网后，风电出力的随机性和间歇性特性使得互联电网负荷频率(LFC)控制不仅需要平衡负荷波动功率，同时也需要平衡来自风电的“负”负荷不规则的波动，电网的源荷双侧波动给电网的调度运行控制带来新的挑战。 

一般情况下，如果没有特别的控制措施，风电几乎不能对一次调频作出任何贡献，风电在15min～1h的时间尺度的波动性使传统形式的发电机组如火电机组的负荷跟踪过程更加困难，从而影响到其调频控制能力。因此，除了需要提供更多的旋转备用容量或者是对应的可中断负荷，保证调频控制所需的容量外，必须结合风电的特点，研究并提出适应于大规模风电接入的互联电网负荷频率控制方法，以改进传统的有功调度与控制手段。 

众所周知，AGC系统是目前LFC控制的主要技术手段，一般设计成每3-5秒计算一次区域控制误差ACE，确保频率误差保持在允许范围之内，同时控制区域不平衡过零，至少每10分钟一次(A1/A2标准)。目前我国也有部分网省电网采用CPS标准。但不论是采用哪一个标准，AGC控制都是基于频率在整个控制区是相等的基本假设。严格的说，这种假设仅仅是在系统处于平衡状态下才成立。而且，目前的AGC控制采用分区控制模式，AGC机组都是基于本区域电网ACE而 作出调节，但是随着风电等大规模接入电网，持续和快速的功率波动导致系统功率不平衡频度增大，互联电网频率和联络线潮流随机波动也随之加大。因此必须重新审视当前高风电渗透下的电网AGC控制方法，以提高AGC系统的控制性能。 

目前，提升互联电网LFC的有功AGC控制性能研究备受关注。早在20世纪50年代，Kirchmayer根据经典控制理论中的传递函数原理，提出了互联系统LFC的数学模型，研究了PI控制方法；1970年，Elgerd和Fosha首次把现代控制理论应用于互联系统的LFC问题，后续有许多学者在此基础上提出了二次型最优的控制(LQR)方法，该方法放松了系统频率等状态的稳态假设，突破了AGC控制只能在系统处于稳态的应用约束，同时实现了系统控制性能指标如ACE指标以及控制输入成本的平方和最小的优化目标。但是从区域电网ACE控制角度来看，该方法是一种有差调节。文献[高宗和，滕贤亮，张小白.适应大规模风电接入的互联电网有功功率控制[J].电力系统自动化，2010，34(17)：37-41.]针对我国互联电网提出了集中式AGC控制的构想，通过平等地调动网内优质调频电源，以应对大规模风电并网的有功控制挑战，但该文并没有讨论具体的控制模型与算法。 

发明内容：

本发明的目的是提供一种互联电网AGC调频统一控制器及控制方法，该方法具有调用资源经济、方便，减小风电波动后电网有功功率平衡的恢复时间，提高了电网频率的控制品质。 

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种互联电网AGC调频统一控制器，所述控制器适用于大规模风电并网接入的互联电网调频统一控制器；所述控制器包括累加器、分别与所述累加器相连的扰动抑制器和镇定补偿器；通 过所述镇定补偿器与所述累加器相连的状态观测器；所述状态观测器与所述扰动抑制器相连。 

本发明提供的一种一种互联电网AGC调频统一控制器，所述扰动抑制器的输入信号是互联电网各控制区的区域控制偏差ACE量测向量与ACE目标参考向量的差值；所述镇定补偿器的输入信号是来自所述状态观测器输出的电网系统的状态向量；所述状态观测器的输入信号是来自所述累加器的输出信号与ACE量测向量；所述累加器的输入信号包括扰动抑制器的输出信号和镇定补偿器的输出信号；所述累加器的输出信号为调频统一控制器的AGC机组的控制信号。 

本发明提供的包含上述技术方案的所述的控制器的控制方法，根据不同的控制性能评价标准，确定ACE目标参考向量y_{ace_ref}；所述控制性能评价标准包括A标准控制性能标准和CPS1标准控制性能标准。 

本发明提供的另一优选的一种所述的控制方法，所述A标准控制性能标准确定ACE目标参考向量Y_{ace_ref}＝0。 

本发明提供的再一优选的一种所述的控制方法，所述CPS1标准控制性能标准的ACE目标参考向量y_{ace_ref}按照如下步骤确定：