一種基于同步協(xié)調(diào)控制的火電廠全功率控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電網(wǎng)控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于同步協(xié)調(diào)控制的火電廠全功率 控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國(guó)電網(wǎng)發(fā)展步入以"大容量、高參數(shù)、自動(dòng)化"為標(biāo)志的新階段，電力系統(tǒng)自 動(dòng)發(fā)電控制(AGC)技術(shù)和自動(dòng)電壓控制(AVC)技術(shù)已成為調(diào)度自動(dòng)化的必要手段。通過(guò)自動(dòng) 發(fā)電控制系統(tǒng)來(lái)及時(shí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組的輸入功率，維持電網(wǎng)的有功功率平衡，保 證電力系統(tǒng)的頻率在允許的頻率范圍內(nèi)。同時(shí)，通過(guò)自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)來(lái)及時(shí)調(diào)節(jié)各個(gè)廠 站內(nèi)的無(wú)功出力，維持電網(wǎng)的無(wú)功電壓平衡，確保電網(wǎng)電壓在允許的安全范圍之內(nèi)。從某種 意義上來(lái)說(shuō)，火電廠的全功率控制系統(tǒng)不僅是現(xiàn)代電網(wǎng)控制中心維持電源和負(fù)荷兩者功率 平衡和維持電網(wǎng)無(wú)功電壓平衡的一種有效技術(shù)手段，也是保證電能質(zhì)量的主要方法和重要 措施，可以提高電網(wǎng)運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性。
[0003] 目前火電廠的全功率控制系統(tǒng)一般都是自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)系統(tǒng)和自動(dòng)電壓控制 (AVC)系統(tǒng)互相獨(dú)立，是一個(gè)異步控制過(guò)程。由自動(dòng)發(fā)電控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)有功功率的自動(dòng)跟蹤 調(diào)節(jié)，維持電網(wǎng)的有功功率平衡和系統(tǒng)頻率在允許范圍，而由自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)電 網(wǎng)的無(wú)功電壓平衡和火電廠內(nèi)各機(jī)組的無(wú)功合理分配。在實(shí)際應(yīng)用中，由于二者是異步控 制過(guò)程，在機(jī)組是恒功率因數(shù)運(yùn)行方式下，自動(dòng)發(fā)電控制系統(tǒng)在對(duì)機(jī)組進(jìn)行有功功率調(diào)節(jié) 的時(shí)候，由于沒(méi)有考慮需要同時(shí)對(duì)機(jī)組的無(wú)功功率進(jìn)行同步協(xié)調(diào)控制，因而機(jī)組無(wú)功功率 也會(huì)隨著有功功率變化而變化，改變了無(wú)功電壓平衡狀態(tài)，進(jìn)而會(huì)造成系統(tǒng)電壓的波動(dòng)，影 響到系統(tǒng)電壓的平穩(wěn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 基于【背景技術(shù)】存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種基于同步協(xié)調(diào)控制的火電廠全 功率控制方法。
[0005] 本發(fā)明提出的一種基于同步協(xié)調(diào)控制的火電廠全功率控制方法，包括以下步驟：
[0006] Sl、預(yù)設(shè)自動(dòng)發(fā)電控制系統(tǒng)的負(fù)荷優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，負(fù)荷優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)為：
[0007]
，B表示全廠總的標(biāo)準(zhǔn)煤耗量，Bi表示第i臺(tái)機(jī)組的標(biāo)準(zhǔn)煤耗 量，P1表示第i臺(tái)機(jī)組的有功功率，F(xiàn)1(P1)表示第i臺(tái)機(jī)組的煤耗特性方程，η表示全廠并列運(yùn) 行機(jī)組數(shù)量；
[0008] S2、預(yù)設(shè)負(fù)荷優(yōu)化分配的安全約束條件，安全約束條件為：
[0009] 其中，？_表示全廠總有功負(fù)荷目標(biāo)值，Pimin表示第i 臺(tái)機(jī)組承擔(dān)功率的下限值，Pimax表示第i臺(tái)機(jī)組承擔(dān)功率的上限值；
[0010] S3、結(jié)合負(fù)荷優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)和安全約束條件構(gòu)建自動(dòng)發(fā)電控制系統(tǒng)的負(fù)荷優(yōu)化分 配模型；
[0011] S4、根據(jù)優(yōu)化分配模型，計(jì)算全廠總的標(biāo)準(zhǔn)煤耗量B最小時(shí)各機(jī)組的有功功率 計(jì)算值，并根據(jù)Pimin < Pi < Pimax確定各機(jī)組的有功功率Pi對(duì)應(yīng)的有功功率目標(biāo)值 P i agc t arg et ；
[0012] S5、根據(jù)預(yù)設(shè)的功率因數(shù)計(jì)算模型，結(jié)合各機(jī)組的有功功率目標(biāo)值P1^t arg et計(jì) 算無(wú)功協(xié)調(diào)控制目標(biāo)功率因數(shù)eGS& ;
[0013] S6、分別將各機(jī)組的有功功率目標(biāo)值Pmt arg et和無(wú)功協(xié)調(diào)控制目標(biāo)功率因數(shù) cos仍,下發(fā)至各機(jī)組的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。
[0014] 優(yōu)選地，步驟Sl中，設(shè)置全廠各機(jī)組煤耗特性為:Bi = Fi(Pi)=ai+biPi+CiPi2。
[0015] 優(yōu)選地，步驟S4中，全廠各并列機(jī)組以同一耗量微增率運(yùn)行時(shí)，全廠總的標(biāo)準(zhǔn)煤耗 量B最小。
[0016] 優(yōu)選地，步驟S4具體分為以下步驟：
[0017] S41、根據(jù)優(yōu)化分配模型，計(jì)算全廠總的標(biāo)準(zhǔn)煤耗量B最小時(shí)各機(jī)組的有功功率P1 的計(jì)算值；
[0018] S42、根據(jù)有功功率Pi的計(jì)算值，令超過(guò)復(fù)合限定值的有功功率Pi承擔(dān)邊界負(fù)荷，當(dāng) agc_t arg et Pi min，當(dāng) Pi > Pimax 時(shí)，取Pi_ agc_t arg et Pi max；
[0019] S43、排除承擔(dān)邊界負(fù)荷的機(jī)組，對(duì)余下的機(jī)組返回步驟S41再進(jìn)行優(yōu)化分配計(jì)算， 直至獲得全部機(jī)組的有功功率目標(biāo)值Py gC^t _ et。
[0020] 優(yōu)選地，步驟S4中根據(jù)負(fù)荷優(yōu)化分配模型，通過(guò)構(gòu)造格朗日函數(shù)，求取在負(fù)荷平衡 條件下的目標(biāo)函數(shù)的極小值；
[0021] 格朗日函數(shù)為
）λ為拉格朗日因子。
[0022] 優(yōu)選地，功率因數(shù)計(jì)算模型為
為機(jī)組的目標(biāo)功率因數(shù)。
[0023] 優(yōu)選地，機(jī)組的目標(biāo)功率因數(shù)CQS根據(jù)各機(jī)組的無(wú)功功率實(shí)時(shí)值計(jì)算。
[0024] 本發(fā)明提供的一種基于同步協(xié)調(diào)控制的火電廠全功率控制方法，在機(jī)組處于恒功 率因數(shù)運(yùn)行方式下，全廠自動(dòng)發(fā)電控制系統(tǒng)根據(jù)主站下發(fā)的全廠有功功率目標(biāo)值，通過(guò)等 耗量微增率分配策略，優(yōu)化計(jì)算出各臺(tái)機(jī)組的有功功率目標(biāo)值，同時(shí)根據(jù)各機(jī)組的無(wú)功功 率實(shí)時(shí)值，計(jì)算出維持機(jī)組當(dāng)前無(wú)功功率對(duì)應(yīng)的目標(biāo)功率因數(shù)，再將機(jī)組有功功率目標(biāo)值 和目標(biāo)功率因數(shù)同時(shí)下發(fā)至機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，完成有功功率和無(wú)功功率的同步協(xié)調(diào)控 制，保證了在對(duì)機(jī)組進(jìn)行有功功率控制過(guò)程中，同時(shí)維持了無(wú)功功率平衡和系統(tǒng)電壓的平 穩(wěn)。
[0025] 本發(fā)明在火電廠自動(dòng)發(fā)電控制和自動(dòng)電壓控制的異步控制過(guò)程中，通過(guò)在對(duì)各機(jī) 組進(jìn)行有功功率控制的同時(shí)，對(duì)各機(jī)組無(wú)功功率進(jìn)行同步協(xié)調(diào)控制，解決了在有功功率控 制過(guò)程中會(huì)造成機(jī)組無(wú)功功率波動(dòng)的問(wèn)題，有效的提高了火電廠全功率控制過(guò)程中系統(tǒng)電 壓的穩(wěn)定性，提升了并網(wǎng)點(diǎn)電壓安全運(yùn)行水平。
【附圖說(shuō)明】
[0026] 圖1為本發(fā)明提出的一種基于同步協(xié)調(diào)控制的火電廠全功率控制方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 參照?qǐng)D1，本發(fā)明提出的一種基于同步協(xié)調(diào)控制的火電廠全功率控制方法，包括以 下步驟：
[0028] S1、預(yù)設(shè)自動(dòng)發(fā)電控制系統(tǒng)的負(fù)荷優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，負(fù)荷優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)為：
[0029] (1)
[0030] B表示全廠總的標(biāo)準(zhǔn)煤耗量，Bi表示第i臺(tái)機(jī)組的標(biāo)準(zhǔn)煤耗量，Pi表示第i臺(tái)機(jī)組的 有功功率，F(xiàn) 1(P1)表示第i臺(tái)機(jī)組的煤耗特性方程，η表示全廠并列運(yùn)行機(jī)組數(shù)量。
[0031] 本實(shí)施方式中，負(fù)荷優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)為以供電煤耗作為負(fù)荷優(yōu)化目標(biāo)的數(shù)學(xué)模型， 其以各機(jī)組的負(fù)荷即有功功率Pi，（ i = 1，2，...，η)作為決策變量。本實(shí)施方式中，通過(guò)對(duì)機(jī) 組運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行二次函數(shù)擬合得到全廠各機(jī)組煤耗特性為：
[0032] Bi = Fi(Pi) =ai+biPi+CiPi2 (2)
[0033] i = l，2, · · ·，n，ai、bi、Ci為各機(jī)組煤耗特性參數(shù)。
[0034] 將公式(2)代入(1)可得：
[0035] (3)
[0036] 本實(shí)施方式中，對(duì)火電廠進(jìn)行功率控制的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)最小的全廠總的標(biāo)準(zhǔn)煤耗 量。負(fù)荷優(yōu)化分配的數(shù)學(xué)函數(shù)模型可以表示為：
[0037] (4.)
[0038] S2、預(yù)設(shè)負(fù)荷優(yōu)化分配的安全約束條件，安全約束條件為：
[0039]
且Pimin < Pi < Pimax (5)
[0040] 其中，Psum表示全廠總有功功率目標(biāo)值，Pimin表示第i臺(tái)機(jī)組承擔(dān)功率的下限值， Pimax表示第i臺(tái)機(jī)組承擔(dān)功率的上限值。
[0041] 本實(shí)施方式中，安全約束條件由兩個(gè)條件組成，其中：
b系統(tǒng)的負(fù)荷平 衡約束，該約束條件使得任何時(shí)段，全廠投入廠級(jí)負(fù)荷優(yōu)化分配的并列運(yùn)行機(jī)組在進(jìn)行負(fù) 荷優(yōu)化分配時(shí)，必須保證電網(wǎng)調(diào)度下發(fā)的