基于NARX神经网络预测及模糊控制的互联电网CPS鲁棒控制策略研究

对于传统CPS控制策略难以满足互联电力系统对鲁棒性和适应性的要求,提出了一种将NARX神经网络预测算法和模糊逻辑控制器相结合的控制方法。配合CPS下的传统PI控制器,根据CPS控制参数的预测值与当前值之间的偏差值,实现对AGC机组的预控制。利用Matlab的Simulink仿真软件建立了一个双区域电力系统的控制模型。仿真结果表明,新的控制方法不仅达到了改善CPS控制效果的目的,并且提高了CPS1,CPS2指标的考核率,减少了机组的调节次数,降低了运行费用,取得了一定的经济效益。     

CPS标准下的AGC控制策略改进研究

对传统的CPS控制策略的优缺点以及存在的问题进行分析,围绕如何提高CPS的控制效果,引入了新的判断条件即区域控制偏差与频率偏差的乘积因子,通过对其进行计算来判断机组状态是否对系统的频率恢复有利,从而控制AGC机组的调节动作。用Simulink仿真软件建立了一个单区域电力系统的控制模型,仿真结果表明,引入新的判断条件后的控制策略不仅能够更好的实现CPS考核标准,使系统的频率保持在规定范围内,而且降低了AGC机组的动作次数,降低了系统的运行成本,具有重要的实用性。     

CPS标准下的AGC控制策略改进研究

对传统的CPS控制策略的优缺点以及存在的问题进行分析,围绕如何提高CPS的控制效果,引入了新的判断条件即区域控制偏差与频率偏差的乘积因子,通过对其进行计算来判断机组状态是否对系统的频率恢复有利,从而控制AGC机组的调节动作.用Simulink仿真软件建立了一个单区域电力系统的控制模型,仿真结果表明,引入新的判断条件后的控制策略不仅能够更好的实现CPS考核标准,使系统的频率保持在规定范围内,而且降低了AGC机组的动作次数,降低了系统的运行成本,具有重要的实用性.     

满足互联电网CPS标准的AGC最小调节容量研究

分析了确定电力系统自动发电控制(automatic generation control,AGC)机组调节容量的主要因素,提出将AGC最小调节容量的获取转换为最小调节速率的获取。根据电力系统实际运行情况和控制性能评价标准(control performance standard,CPS)考核要求,建立基于现代内点理论的互联电网CPS标准下的AGC最小调节速率的数学模型,确定解算条件,导出含互补约束条件的非线性规划算法。该方法能够确定不同时段最优AGC机组调节容量,协调不同特性机组的运行,从而保证电力系统安全稳定经济运行,同时很好地兼顾电网运行的可靠性和市场运营的经济性。大量的仿真实验和比较算例表明所提方法的可行性和实用性。     

基于CPS标准的火电机组AGC模糊优化控制策略

根据自动发电控制基本原理与电力系统负荷-频率控制的一般过程,将传统火电机组再热汽轮机及其调速器系统的开环模型优化为串级系统模型,利用MATLAB/Simulink仿真平台,分别采用传统比例-积分-微分(proportion integration differentiation,PID)控制和模糊优化控制策略进行比较分析,在改进的控制性能标准(control performance standard,CPS)下对控制策略进行检验,结果表明参数自整定的模糊PID控制下CPS滚动值的波动范围小,同时控制指标也有明显提升。     

BF-PSO算法在电网CPS标准经济考核中的应用

对于如何减少调度控制性能标准CPS(control performance standard)的考核罚款及机组的运行成本,提出了一种基于混合粒子群优化的细菌觅食算法BF-PSO(bacterial foraging-particle swarm optimization)自整定PI控制。文中首先详细介绍了粒子群算法和细菌觅食算法的基本原理,在结合两种算法的基础上,以发电成本和考核罚款之和最小为目标提出了一种新的PI整定方法,通过Matlab的Simulink仿真软件建立了一个多区域电力系统的CPS考核系统模型,对优化前后的控制效果进行了对比,仿真结果说明新的控制方法在保持CPS控制效果的基础上,实现了对电网的经济调度。     

发电厂调节性能考核的新方法

在南方区域电力系统中采用控制性能标准(CPS)对区域内省级电力系统的自动发电控制(AGC)系统运行性能进行评价,并制定了相应的经济考核方法.以该方法为基础,在CPS计算公式中加入容量系数,把CPS考核方法推广到发电机组,并将省级的考核电量分解到相关电厂,以促进其改善运行性能.这种方法与现有CPS考核方法的思路一致,且侧重于机组较长时间段的调节性能,避免直接对机组动态性能指标如调节速率和调节精度的测定,方法简单,容易实现.     

超速风电机组的改进频率控制方法

开发风电机组的控制潜力向电力系统提供频率控制成为对风力发电的新要求。传统的针对超速风电机组的频率控制方法没有考虑对风电机组旋转动能的有效利用,缺乏根据风电机组运行状态对频率控制器参数进行整定的方法,尚未充分发挥风电机组的频率控制能力。因此,提出了超速风电机组的改进频率控制方法,将超速风电机组的转子旋转动能用于降低系统频率变化率,超速减载功率用于系统一次调频,提出了考虑风电机组运行状态的频率控制器参数整定方法。仿真结果表明,提出的控制方法能够充分利用风电机组的旋转动能和减载功率提升系统频率控制效果,同时防止风电机组过度响应,有利于风电机组安全运行。     

基于协同控制的独立电力系统频率响应优化控制策略

以传统小火电机组为主的独立电力系统由于系统低惯性和火电机组存在固有延时,导致系统动态频率稳定性差。针对此问题,提出含辅助频率优化控制器的机组协调调频方案。首先借鉴风电机组利用转子动能快速调频的思想,将独立电力系统内的部分机组改造为变速恒频机组。然后在分析变速恒频机组惯量控制调频的基础上,以控制流形动态收敛为目标,基于协同控制理论,推导了惯量控制中附加功率的控制律。最后通过配合机组惯量控制利用变速恒频机组转子动能,实现对系统频率变化的快速响应。以某工业园区的独立电力系统为例进行仿真,对比分析所提方法和其他方法下的系统频率指标,仿真结果表明：所提控制策略能快速响应系统频率波动,改善了系统频率响应特性。     

有源配电网信息物理系统混合仿真平台设计方法及其算例实现

随着电网信息流-能量流的深度耦合,有源配电网正逐渐成为信息空间与物理空间深度交互的电力信息物理系统(cyber physical system,CPS)。延时、丢包、拥堵、恶意攻击等问题导致电力系统的故障分析愈发复杂,传统的有源配电网仿真方法无法保证其仿真分析的精确性及实时性。该文分析了现有的配电网仿真技术研究现状,基于RT-LAB、DSP嵌入式系统、OPNET网络仿真环境以及配电网主站系统,设计了能量流与信息流深度交互的新型有源配电网CPS混合仿真平台,详细阐述仿真平台的整体架构,以及底层控制单元、泛能监测控制器、网络仿真单元、系统运行控制单元等重要组成部分的运行原理与构建方式。针对有源配电网CPS的分布式电源协同控制等算例进行仿真分析,结果验证了该仿真技术的有效性和合理性。     

扰动控制性能评价标准在福建电网的应用

简要介绍了华东电网正在推行的控制性能标准(control performance standard,CPS)/扰动控制标准(disturbance control standard,DCS),以及基于CPS/DCS的系统扰动控制性能评价及考核办法。提出在福建电网采用自动发电控制(automatic generation control,AGC)机组及非AGC机组按照正常速率或紧急速率自动调节,或采用人工调节相结合的DCS控制策略。建立了基于CPS/DCS的AGC控制策略中4个控制器之间的协调机制,并根据华东电网CPS/ DCS考核结果对各控制器的控制修正系数进行优化。在福建电网EMS系统中完成了DCS控制策略及AGC控制策略的功能开发,最后通过福建电网实际发生的扰动对该策略进行了验证。     

基于CPS统计特性的自适应自动发电控制策略

提出了基于CPS统计特性的自适应自动发电控制(AGC)策略,对自适应控制系统结构和CPS/DCS控制器的设计均进行了阐述,重点阐述了可随电网结构、运行方式和实际需要变化的自适应CPS控制参数调节规律。该自适应AGC策略的设计完全面向NARI所提出的控制性能标准(CPS)控制规律,解决了NARI控制规律中参数自动整定问题,并可快速、简便地在电网公司现有的AGC系统上升级实现。借鉴引用了以经济性和指标性为主的优化控制方法。研究表明,该自适应AGC策略可在保证CPS考核合格率的同时有效减轻发电厂的调节压力。     

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.     

基于现代内点理论的互联电网控制性能评价标准下的AGC控制策略

分析电力系统中现有电力系统自动发电控制(automatic generation control,AGC)策略的运行情况和存在问题。根据电力系统实际运行情况和控制性能评价标准(control performance standard,CPS)考核要求,提出基于现代内点理论的互联电网CPS标准下的AGC控制策略,建立相应的最优化数学模型,确定解算条件,导出含互补约束条件的非线性规划算法。大量的仿真实验和比较算例表明所提的AGC控制策略能有效地减少AGC机组的下令次数,大幅度提高CPS指标,保证电网频率质量和安全运行,降低电网调节成本,实现电网运行的精细化管理。该成果已在广西电网投入开环运行。     

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。     

互联电网AGC分层控制与CPS控制策略

通过分析网调和所辖各省调构成的中国互联电网的特点,提出了基于联络线和频率偏差控制(TBC)模式下的网省调自动发电控制(AGC)分层控制与协调技术;重点讨论了CPS考核标准下新的AGC控制策略。这些处理方法有利于提高电网频率控制质量,并体现在紧急情况下各AGC控制区域之间的相互支援,在多个网省调的实际应用中取得了良好的效果。     

特高压联络线AGC控制策略模型

近年来,中国特高压输电工程的投运,对自动发电控制系统进行有效控制带来了新的挑战。数字仿真是进行系统分析的有效手段,但是,在全过程仿真程序中,还没有一种合适的特高压联络线控制策略模型。针对华北—华中互联电网的1 000 kV特高压交流联络线功率控制动态仿真问题,结合以联络线功率控制为目标的AGC控制性能评价标准——T标准,根据特高压联络线控制的要求和现场运行经验,借鉴CPS标准控制策略模型,根据特高压联络线的输送功率偏差与区域控制偏差ACE的乘积,以及乘积量在电网送端控制区和受端控制区的不同特点,提出了一种基于T标准的自动发电控制策略模型。在全过程动态仿真程序PSD-FDS中进行了模型开发实现。使用实际电网数据证明该模型的有效性,证实T标准策略的控制效果比CPS标准策略有所提高。     

分布式电源集群控制与电力信息实时仿真研究

随着智能电网的发展,大量高渗透率的分布式电源以集群形式接入电网,通信网络与电力网络耦合不断加深,电力信息物理系统(Cyber-physical system, CPS)的架构不断完善。针对高比例分布式电源集群区域电网,提出了基于多代理一致性的群内自治和群间协调结合的分层协同控制方案。为了全面考虑通信系统对集群控制的影响,搭建了基于RT-LAB和OPNET的电力信息实时仿真平台,准确反映通信网络性能以及精确模拟策略的发出、通信、延时及响应全过程。另外,实现了控制器硬件在环,针对所提集群控制策略开发了集群控制器硬件。在CPS架构下通过不同通信场景下集群算例的仿真,验证了集群控制策略的有效性和本仿真平台的可行性和准确性。     

基于CPS考核标准的专家控制器的设计及其在负荷频率控制中应用

针对CPC控制性能标准存在的不足,本文在对NERC所采用的CPS新标准的研究的基础上,对大区域互联电网中的负荷频率控制采用了专家PID控制器的设计。专家的规则主要由两部分组成,一部分来自于对CPS标准的分析和实践经验,另一部分则是根据PID控制器的动态特性并结合负荷频率控制的实际情况获得。鉴于控制过程是一两区域的互联电网模型,因此首先对系统进行了鲁棒性分析,在此基础上应用分散控制对系统进行专家控制器的设计。通过仿真实验表明:专家经验和知识应用,提高了系统负荷频率控制的品质,在专家规则中适当引入CPS考核标准的要求,在一定程度上可以提高整个电网CPS/DCS的合格率,并且能够减少发电机组不必要的磨损。     

控制性能标准在广东电网中的应用

南方电网各控制区域开始实施新的控制性能标准（CPS）,文章简要介绍了CPS考核标准,分析了CPS考核标准下的广东电网的控制策略,介绍了CPS参数对罚电量的影响,以及广东电网CPS调控难点,最后就进一步提高广东电网考核指标提出了一些建议。