[发明专利]基于功率变化量和高速机端功率量测的自动发电控制方法

说明书

基于功率变化量和高速机端功率量测的自动发电控制方法，将现有电网调度自动化系统中自动发电控制(AGC)模块的输出指令由发电机组目标有功功率更改为有功功率变化量，同时将发电机DEH的定功率有功功率输入更改为来自于AGC主站的功率变化量与实时10毫秒级量测的机端有功功率之和。相应地对被调度机组的数目、机组的选择方法、装置的量程设置采用不同于常规AGC的方法；对于已投运的不能修改输入量和控制逻辑的DEH，增加了发电机功率指令转换器，在DEH之外实现对机端功率的10毫秒级跟踪。为避免在通信故障等情况下，功率变化量不能及时更新的缺点，在功率转换器中增加了判断输入的功率变化量是否有效的逻辑。

技术领域

本申请属于电力系统调度自动化领域，特别涉及一种发电机自动发电控制方法。

背景技术

自动发电控制(AGC)是电网调度自动化系统EMS的核心模块之一，它完成电网内发电机的功率分配，维持电网频率在50Hz附近，有时还需要维持控制区电网与外网间的交换功率在指定范围内。典型自动发电控制系统的实现方法如下：布置于调度控制中心EMS平台上的自动发电控制模块作为自动发电控制主站即AGC主站通过计算其测量到的电网频率与50Hz的偏差以及联络线功率与指定值的偏差，计算出全网发电机需要改变的总出力又称区域控制偏差(ACE)，然后按照一定的规则(例如按照等微增率的经济调度规则或者按照机组容量比例分摊规则)将区域控制偏差分配到控制区域内各个可以参与自动发电控制的发电机组，简称AGC机组(注：AGC机组可以接收AGC主站的有功功率指令，并按照指令的要求发出规定数量的有功功率)；各AGC机组分担的有功功率变化量与AGC主站从EMS平台的SCADA模块获得的该机组当前有功功率相加得到该发电机组在下一指令周期内的期望功率，并将该期望有功功率下发给发电机组的数字电液调节控制系统，即DEH；得到该功率指令的发电机组在得到新的功率指令前(称这段时间为机组的指令周期)，将通过DEH和DCS(即分散控制系统)控制系统利用发电机组的汽门调节(一次调频能力)和锅炉燃烧系统调节(二次调频能力)来跟踪实现发电机出力维持该设定值。关于典型自动发电控制的实现方法请参见电力系统教科书或者参见由刘维烈主编的2006年4月由中国电力出版社出版的书《电力系统调频与自动发电控制》。

在大电网中虽然调度主站的AGC指令周期为4秒左右，但是考虑到发电机组锅炉燃烧系统对指令的跟踪能力，通常对于一台发电机组来说，其指令周期接近1分钟，即AGC通过轮流给不同机组下功率调节指令，保证各机组有足够的时间响应其得到的功率指令；在孤立运行的小电网中，由于发电机组数量可能只有两三台，在考虑机组蓄汽可以在短时间内响应DEH功率指令的情况下，在频率偏移50Hz很大的情况下，调度主站AGC也可以给同一台机组在几秒(例如短至5秒)的时间里连续下发指令。无论在何种情况下，发电机组在指令周期内都将利用DEH跟踪已得到的指令，尽可能保持指令所规定的机械有功功率的输出，即使机端电负荷功率已经发生了大的变化，也仍然使机械功率维持调度下发的功率目标值，这就造成以下问题：

(1)在大电网中，当机组功率不能送出时引起暂态稳定问题。当机组的出线发生短路或开断，机组的电磁功率变得很小，无法送出大量电能，而机械功率维持近乎不变，这导致机组转子转速飞升，进而可能导致机组与大电网失去同步。

(2)在小的孤立电网中，引起机组的频率稳定问题。孤立运行的小电网，由于短路导致负荷线路开断损失大负荷，此时机组仍然维持原发电功率，则会导致机组转速迅速上升，引起超速保护动作等频率问题。(注：对于大电网，大的负荷线路的开断损失的负荷会被多个机组承担，因此很难引起大的频率偏移)

(3)在小电网中有大的负荷突然投入时，发电机转速会降低，一次调频会令发电机增加出力，但是DEH对原AGC指令的跟踪，会降低发电机增加出力的速度。