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CPS标准下的AGC控制策略研究

作　者: 李挺
导　师: 雷霞; 李先明
学　校: 西华大学
专　业: 电气工程
关键词: 自动发电控制 CPS标准 经济调度 辅助服务
分类号: TM76
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


随着我国电力工业的飞速发展，电网规模不断增大，互联范围逐渐加深，维持电力系统频率的稳定和联络线交换功率的平衡显得越来越重要。自动发电控制(AGC)的主要功能是当系统负荷发生扰动时通过调整发电机组出力，实现区域电网之间任意时刻电能的供需平衡，从而将系统频率和联络线交换功率维持在计划值，并使每台发电机组最经济地带负荷。在我国电力市场化的改革逐步深入的背景下，如何提高电能质量,降低发电成本，实现对电力系统的经济调度,成为近年来自动发电控制的热门话题。CPS(Control Performance Standard)标准是北美可靠性委员会（NERC）于1997年提出的互联电网自动发电控制最新控制标准策略。与原来的A1和A2标准相比，CPS标准更着眼于频率质量和一个控制区域在频率偏差控制方面的长期表现，从而更为合理地鼓励各控制区域积极参与调整联合系统的运行频率。在新的CPS标准下，频率的合格率有了很大的提高，但极小的频率波动依然可能导致AGC机组的频繁调节，使得机组的磨损加大，增加其发电成本。另一方面，在省网对省调进行CPS考核的背景下，在控制策略上不能一味地追求CPS的考核率，因此如何降低发电成本和考核罚款也是自动发电控制中应该考虑的重要问题。首先，文章介绍了自动发电控制的发展背景，对电力系统调频与自动发电控制基本原理作了概述，并详细介绍了自动发电控制的评价标准，即A标准和CPS标准。然后对传统的CPS控制器的优缺点以及存在的问题进行分析，围绕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，在提高CPS考核率的情况下，达到了改善CPS控制效果的目的，减少了机组的调节次数，降低了运行费用。其次，针对电力系统经济调度的新要求，对于如何减少CPS标准考核罚款以及机组的运行成本，提出了一种基于混合粒子群优化的细菌觅食算法（BF-PSO）自整定PI控制，其仿真结果说明新的控制方法在保持CPS控制效果的基础上，使得罚款和发电成本总和最少，实现了对电网的经济调度。辅助服务系统的建立是为了维护电力系统的安全、稳定、经济运行，保证电能质量以及生产、输送以及使用，本文根据四川电网的实际情况，以及影响AGC调节性能的4个效能系数：调节容量、调节速率、调节精度和响应时间，提出了先使用归一化，然后使用几何均值的处理方法，这种方法能避免性能不良的指标被性能良好的指标所掩盖，同时也避免了繁琐的权重设置，能够更好的表征AGC机组的综合调节性能。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
引言  9-10
1 绪论  10-14
  1.1 研究的背景和意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-12
  1.3 本文的主要工作  12-14
2 自动发电控制的基本原理  14-24
  2.1 AGC 系统总体结构  14-16
    2.1.1 主站计算机系统  14-15
    2.1.2 能量管理软件系统  15
    2.1.3 AGC 应用软件  15-16
    2.1.4 AGC 电厂控制系统  16
  2.2 AGC 的调节原理  16-21
    2.2.2 电力系统的一、二、三次调节  17-18
    2.2.3 互联电力系统负荷频率控制模式  18-20
    2.2.4 互联电力系统控制策略的配合方式  20-21
  2.3 自动发电控制性能评价标准  21-23
    2.3.1 自动发电控制 A 标准  21
    2.3.2 自动发电控制 CPS 标准  21-22
    2.3.3 两种评价标准的比较  22-23
  2.4 本章小结  23-24
3 基于 NARX 神经网络和模糊控制的电网 CPS 鲁棒控制策略研究  24-44
  3.1 AGC 控制策略  24-26
  3.2 传统 CPS 控制器  26-28
  3.3 电力系统模型  28-34
    3.3.1 发电机-负荷模型  29
    3.3.2 汽轮机-调速器模型  29-30
    3.3.3 联络线模型  30-31
    3.3.4 负荷扰动模型  31-32
    3.3.5 CPS 控制器模型  32-34
  3.4 NARX 神经网络预测-模糊控制  34-43
    3.4.1 基于 NARX 神经网络的频率偏差预测  34-37
    3.4.2 结合 CPS 传统 PI 控制的模糊控制方法  37-39
    3.4.3 算例仿真  39-43
  3.5 本章小结  43-44
4 基于 BF-PSO 算法的电网 CPS 经济调度研究  44-55
  4.1 CPS 标准下的经济考核  44-45
  4.2 基于 BF-PSO 算法的控制流程  45-46
  4.3 基于 BF-PSO 算法的电网 CPS 经济调度  46-54
    4.3.1 粒子群算法  46-48
    4.3.2 细菌觅食算法  48-49
    4.3.3 BF-PSO 混合算法  49-51
    4.3.4 算例仿真  51-54
  4.4 本章小结  54-55
5 四川并网发电厂辅助服务系统 AGC 定量评估研究  55-63
  5.1 调度数据网络现状  55
  5.2 项目简介  55-56
  5.3 系统总体功能结构  56-57
  5.4 AGC 调节综合效能系数  57-59
    5.4.1 调节容量  57-58
    5.4.2 调节速率  58
    5.4.3 调节精度  58
    5.4.4 响应时间  58-59
    5.4.5 综合效能系数  59
  5.5 算例分析  59-61
  5.6 本章小结  61-63
6 结论与展望  63-65
  6.1 结论  63
  6.2 展望  63-65
参考文献  65-68
攻读硕士学位论文期间学术论文及科研情况  68-69
致谢  69-70

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 输配电工程、电力网及电力系统 > 电力系统的自动化
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