電力系統(tǒng)自動化期末作業(yè)

1、WORD格式.整理版9/ortfvwest nwersityforationaRties電力系統(tǒng)自動化期末作業(yè)題目用區(qū)域控制誤差A(yù)CE建立兩區(qū)域系統(tǒng)的仿真框圖專業(yè)：姓名：學(xué)號：指導(dǎo)教師：楊晶顯優(yōu)質(zhì).參考.資料一、引言隨著特高壓電網(wǎng)的建設(shè)，國家電網(wǎng)的核心互聯(lián)區(qū)將形成有多個層級聯(lián)絡(luò)線功率控制主 體的局面。聯(lián)絡(luò)線功率控制中“控制主體”和“控制區(qū)”兩個概念之間有區(qū)別也有關(guān)系。 “控制主 體”是指各級電網(wǎng)的調(diào)度機構(gòu) （ 主要是省級及以上調(diào)度機構(gòu) ）, 他們在聯(lián)絡(luò)線功率控制中承擔(dān) 了一定的責(zé)任 , 發(fā)揮了一定的作用 ; “控制區(qū)”是指以電氣設(shè)備為邊界劃定的電網(wǎng)區(qū)域 （在電 氣連接上可以完全連通 ,也可以互

2、不連通 ）, 在滿足區(qū)域邊界上送 /受電要求的同時 , 負責(zé)區(qū) 域內(nèi)供用電平衡 , 并且要協(xié)助上級互聯(lián)電網(wǎng)進行聯(lián)絡(luò)線功率控制。一個控制主體對應(yīng)一個控制區(qū)。一個控制區(qū)的供用電平衡計劃的制定和實時控制由一 個控制主體獨立完成。這是最常見的情況。多個控制主體對應(yīng)一個控制區(qū)。一個控制區(qū)的 供用電平衡計劃的制定和實時控制由一個控制主體為主、多個控制主體協(xié)同配合完成。這 種情況主要發(fā)生在由多個控制區(qū)合并成的單一控制區(qū)。一個控制主體不對應(yīng)任何控制區(qū)。 一個控制主體如不負責(zé)所管轄范圍的電網(wǎng)供用電平衡計劃的制定和實時控制, 那么, 該管轄范圍的電網(wǎng)就不是一個控制區(qū)。 這種情況往往發(fā)生在層級較高的控制主體中 ,

3、如目前我國的 國家電力調(diào)度通信中心和北美的部分區(qū)域電網(wǎng)安全協(xié)調(diào)中心。一般不存在一個控制主體同 時對應(yīng)多個控制區(qū)的情況 , 但存在多個控制區(qū)同時委托一個控制主體進行運行控制的可能 性。國際上存在因節(jié)省控制系統(tǒng)建設(shè)投資或多個控制區(qū)向單一控制區(qū)過渡等原因, 多個控制區(qū)同時委托其中一個控制區(qū)或上級控制主體進行實時運行控制的情況。二、問題提出兩區(qū)域系統(tǒng)通過一聯(lián)絡(luò)線連接，參數(shù)見表1,基準(zhǔn)容量為1000MVA用區(qū)域控制誤差A(yù)CE 建立兩區(qū)域系統(tǒng)的仿真框圖。并求每個區(qū)域的頻率和功率響應(yīng)，兩個區(qū)域的額定功率為60Hz。區(qū)域號12調(diào)差系數(shù)R=0.0520.0625負荷S系數(shù)8 1=0.68 2=0.9慣性常數(shù)H=

4、5H=4基準(zhǔn)功率1000MVA1000MVA調(diào)速器時間常數(shù)T g1=0.2st g2=0.3s汽輪機時間常數(shù)t T1=0.5st T2=0.6s三、仿真模型的建立及仿真結(jié)果圖1為SIMULINK仿真框圖，調(diào)節(jié)積分增益以獲得滿意的響應(yīng)特性。若Ki=K2=0.3，可得仿真結(jié)果圖2所示。在MATLAB畫出標(biāo)幺值功率偏差階躍響應(yīng)曲線如圖 3所示。從圖2 可以看出，當(dāng)時間大約為20s時，頻率偏差為零，同樣在圖 3中可以看出，聯(lián)絡(luò)線功率偏 差為零，區(qū)域1負荷的增加等于區(qū)域1發(fā)電機功率的增量 Pmi.9SubtractGainGainl1 1 1Step0.2S+10.5S+11sAdd1To Worksp

5、aceScope口*MuxMuxScope1口竭1s8s+0.90.3S+1Gain4IntegratorAdd5Add6Transfer Fcn5Transfer Fcn3Galn3<Subtractl Integrator Galn2Transfer FenTransfer Fen1Add210S+0.6Transfer Fen2DPClock1sAdd4Integrator10.6s+1-1Transfer Fcn4Galn5Galn6Frequent deviation response圖2頻率偏差響應(yīng)Power deviation step response圖3功率偏差響應(yīng)四、

6、總結(jié)：在互聯(lián)電網(wǎng)中，必須組成若干控制區(qū)才能進行聯(lián)絡(luò)線功率控制的協(xié)調(diào)配合。在存在多個層級的聯(lián)絡(luò)線功率控制主體的情況下，上下層級的控制主體之間的基本配合方式有 3種：對 等控制區(qū)方式、主子控制區(qū)方式、單一控制區(qū)方式。這3種配合方式可以用“掃雪”的模型來描述。（1）對等控制區(qū)方式可以用分區(qū)包干掃雪的模型來描述。上級機構(gòu)只是在給下級機構(gòu)一 次性分配任務(wù)（劃定掃雪包干區(qū)）和對下級機構(gòu)任務(wù)完成情況進行評價時發(fā)揮領(lǐng)導(dǎo)作用。另 外,上級機構(gòu)還要完成自身包干區(qū)的掃雪任務(wù)，在此時,他們以平等的掃雪者的身份出現(xiàn)。 在 對等控制區(qū)方式下，上級控制主體除了規(guī)范和評價下級控制主體的聯(lián)絡(luò)線功率控制行為外，可以與其直接調(diào)度的

7、發(fā)電廠和直供的負荷區(qū)（如果有的話）構(gòu)成一個獨立的控制區(qū)，負責(zé)本區(qū)的聯(lián)絡(luò)線功率控制任務(wù)（就像完成自身包干區(qū)的掃雪任務(wù)一樣）。在對等控制區(qū)方式下，由 于沒有一個控制主體對討論中的上級控制主體管轄的整個電網(wǎng)對外的聯(lián)絡(luò)線功率控制負責(zé) 因此，像掃雪包干區(qū)的劃分一樣，控制區(qū)的劃分必須清晰、不留死角，各控制區(qū)需要很好地 完成自身的任務(wù)，并且協(xié)調(diào)配合，才能較好完成整個電網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)線功率控制任務(wù)。(2) 主子控制區(qū)方式可以用“有機動隊伍的分區(qū)包干掃雪”的模型來描述。上級機構(gòu)除了給下級機構(gòu)一次性分配任務(wù) (劃定掃雪包干區(qū) ) 和對下級機構(gòu)任務(wù)完成情況進行評價外 , 還領(lǐng)導(dǎo)了一支機動隊伍 ,負責(zé)對被遺忘的角落及包干區(qū)

8、中未完成的掃雪工作,顯然, 上級機構(gòu)對管轄區(qū)域內(nèi)的掃雪工作負總責(zé)。同樣 , 在主子控制區(qū)方式下 ,上級控制主體除了規(guī)范和 評價下級控制主體的聯(lián)絡(luò)線功率控制行為外 , 還控制其直接調(diào)度的發(fā)電廠來負責(zé)所管轄電 網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)線功率控制。就理論而言 , 對整個電網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)線功率控制效果來說 , 主子控制區(qū)方 式應(yīng)該優(yōu)于對等控制區(qū)方式 ,但也會帶來一些問題 ,如: 上級控制主體直接調(diào)度的發(fā)電廠容 量達到多少才能滿足負責(zé)所管轄電網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)線功率控制要求的問題, 上、下級控制主體的控制行為互相影響的問題，主控制區(qū)ACE的頻率響應(yīng)系數(shù)如何設(shè)定的問題等等。(3) 單一控制區(qū)方式可以用“掃雪隊伍統(tǒng)一調(diào)配”的模型來描述。掃

9、雪隊伍統(tǒng)一調(diào)配可 以有兩種方法 , 一是人員統(tǒng)一調(diào)配 ,上級機構(gòu)直接給參與掃雪的人員下達任務(wù) ; 二是下級機 構(gòu)對隊伍的指揮權(quán)不變 , 上級機構(gòu)按實際需要給各支隊伍分配任務(wù)。 在單一控制區(qū)配合方式 下,下級控制主體及其直接調(diào)度的電廠不再構(gòu)成獨立的控制區(qū),對應(yīng)第一種方法 ,需要徹底改變原有對發(fā)電廠的調(diào)度關(guān)系 , 由上級控制主體統(tǒng)一調(diào)度整個區(qū)域的發(fā)電廠 ; 對應(yīng)第二種方 法, 在各級調(diào)度中心對電廠的調(diào)度關(guān)系不變的情況下, 下級控制主體不再進行各自的聯(lián)絡(luò)線功率控制 , 而是接收上級控制主體的指令 , 以一臺等值機的形式 , 輔助上級控制主體進行整 體的頻率或聯(lián)絡(luò)線功率控制。 該配合方式在資源利用上最

10、為優(yōu)化 , 因為在多控制區(qū)的配合方 式下,下級控制主體對應(yīng)的控制區(qū)之間存在著大量ACE互相反向的情況，而單一控制區(qū)配合方式可以消除反調(diào) , 降低調(diào)節(jié)需求 , 但要求所在電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)較緊密 , 功率交換約束較少 , 且對技 術(shù)、管理的要求較高。從上述控制主體和控制區(qū)的關(guān)系可以看出 , 所有的上下級控制主體不一定都存在與之 一一對應(yīng)的控制區(qū) ;如果存在,對應(yīng)的控制區(qū)之間也不一定是上下級關(guān)系。因此,為避免混淆 兩者關(guān)系 , 在聯(lián)絡(luò)線功率控制中 , 上下級應(yīng)僅用于描述控制主體間關(guān)系 , 而不用于描述控制 區(qū)間關(guān)系。單個控制區(qū)聯(lián)絡(luò)線功率控制的基本模式(1) 定頻率控制(ConstantFrequencyCo

11、ntro,l簡稱CFC)b維持系統(tǒng)頻率偏差在一定范圍之內(nèi),在這種模式下區(qū)域控制偏差 ACE僅反映系統(tǒng)頻率的變化。(2) 定交換功率控制(ConstantNetlnter-changeContro,l簡稱CNIC)。維持聯(lián)絡(luò)線凈交換功率接近于計劃值，在這種模式下區(qū)域控制偏差A(yù)CE僅反映控制區(qū)聯(lián)絡(luò)線凈交換功率的變 化。(3) 聯(lián)絡(luò)線偏差控制(Tie-lineBiasContro,l簡稱TBC)。維持ACE在一定范圍之內(nèi),在這種模式下區(qū)域控制偏差A(yù)CE同時反映系統(tǒng)頻率和聯(lián)絡(luò)線凈交換功率的變化。 各級控制主體所對應(yīng)的控制區(qū)所采用的控制模式的限制條件(1) CFC 控制模式的控制對象是整個互聯(lián)電網(wǎng)的頻率

12、(即整個互聯(lián)電網(wǎng)的功率平衡 ), 因此,只能由互聯(lián)電網(wǎng)最高一層的控制主體采用。在國家同步互聯(lián)電網(wǎng)中,只有國調(diào)在主子控制區(qū)方式中才能采用CFC控制模式。其他控制主體除非受國調(diào)委托，在任何情況下都不可能 采用CFC控制模式。(2) CNIC 控制模式不能對整個互聯(lián)電網(wǎng)提供一次調(diào)頻的支持, 因此,僅適合于占整個互聯(lián)電網(wǎng)容量比例較小的 (即提供頻率支撐作用較小的 )控制區(qū)中 , 同時互聯(lián)電網(wǎng)中應(yīng)有足夠 的頻率支撐,如有另一控制區(qū)采用CFC或多個控制區(qū)用TBC模式來維持系統(tǒng)的頻率,否則電 網(wǎng)不能進行穩(wěn)定的聯(lián)網(wǎng)運行。因此，在當(dāng)前調(diào)度關(guān)系劃分的情況下,CNIC控制模式只適合于 國調(diào)區(qū)域電網(wǎng)的對等控制區(qū)方式中

13、的國調(diào)、和區(qū)域電網(wǎng)調(diào)度中心省級電網(wǎng)的對等控制區(qū)方 式中的網(wǎng)調(diào)采用。(3) TBC 控制模式的控制對象是本控制區(qū)的功率平衡 , 因此, 適合于任何沒有特殊任務(wù)的 控制區(qū)采用。TBC控制模式適合于主子控制區(qū)方式中的子控制區(qū)和較低層級的主控制區(qū)、 對 等控制區(qū)方式中的所有控制區(qū)采用。主子控制區(qū)配合方式下主控制區(qū)的 ACE計算公式的問 題多層級聯(lián)絡(luò)線功率控制中的主子控制區(qū)配合方式適合我國電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)度、分級管理體制, 這種配合方式有其優(yōu)點 , 也有其存在的問題 , 特別對主控制區(qū)而言 , 需要兼顧主控制區(qū)的 控制要求和本控制主體的直調(diào)范圍內(nèi)的控制要求 , 位于中間層級的主控制區(qū)還要顧及對相 鄰控制區(qū)的影

14、響問題。因此, 主控制區(qū)的控制行為應(yīng)符合以下要求 :(1) 對本控制區(qū) ( 指主控制區(qū) )外的控制偏差除提供一次調(diào)頻支持外盡量不作響應(yīng) , 以免 影響相鄰控制區(qū)的控制行為。(2) 對本控制區(qū)內(nèi)、但不在本控制主體的直調(diào)范圍內(nèi)的控制偏差適度響應(yīng), 做到既盡快調(diào)整本控制區(qū)的控制偏差 , 又避免產(chǎn)生過調(diào) , 以免影響子控制區(qū)的控制行為。(3) 對本控制主體的直調(diào)范圍內(nèi)的控制偏差完全響應(yīng) , 盡快調(diào)整由本控制主體的直調(diào)范 圍內(nèi)的控制偏差引起的控制區(qū)偏差。顯然,常規(guī)的ACE表達方式已不能全面反映滿足上述要求的控制偏差 ，需要根據(jù)各個電 網(wǎng)的實際情況研究制定合理的 ACE表達方式?？刂茀^(qū)附加調(diào)節(jié)責(zé)任的確定：

15、 控制區(qū)除了承擔(dān)正常的調(diào)節(jié)責(zé)任外，有時還需要承擔(dān)一些附加的調(diào)節(jié)責(zé)任，主要體現(xiàn) 在ACE表達式的附加項C中，主要有：電鐘時差調(diào)整：通過在各個控制區(qū)的 ACE表達式中附加一個與頻差有關(guān)的項，來調(diào)整 電網(wǎng)的電鐘時差(即電網(wǎng)頻率偏差累積效應(yīng)) 。無意交換累積電量償還：通過在相關(guān)控制區(qū)的ACES達式中附加一個與功率有關(guān)的項，來調(diào)整控制區(qū)之間的交換功率偏差累積效應(yīng)動態(tài)ACE通過在相關(guān)控制區(qū)的ACE表達式中附加一個與功率和頻率有關(guān)的項，來實現(xiàn)控制區(qū)之間控制責(zé)任的轉(zhuǎn)移。主要的應(yīng)用場合有：控制區(qū)之間的故障支援、外部聯(lián)絡(luò) 線或外部電源發(fā)生擾動時的協(xié)調(diào)控制、共同投資機組的調(diào)節(jié)資源共享、控制區(qū)之間協(xié)議的 調(diào)節(jié)服務(wù)等等

16、。動態(tài) ACE的應(yīng)用非常廣泛，同時也是彌補多層級聯(lián)絡(luò)線功率控制配合方式 某些不足的有效手段，如用來彌補主 - 子控制區(qū)配合方式下主控制區(qū)的調(diào)節(jié)容量不足等問 題?？刂茀^(qū)參與頻率調(diào)節(jié)責(zé)任的確定對控制區(qū)參與頻率調(diào)節(jié)責(zé)任的要求一般通過 ACES達式中的 心f項來體現(xiàn)。從理論上 說，控制區(qū)的頻率調(diào)節(jié)系數(shù) K 要求與控制區(qū)的自然頻率響應(yīng)特性（即控制區(qū)一次調(diào)頻能力 對頻率偏差的實際響應(yīng)）相一致，這樣，控制區(qū)在聯(lián)絡(luò)線功率控制中的行為互相影響小， 電網(wǎng)運行平穩(wěn)。但由于控制區(qū)的自然頻率響應(yīng)特性的非線性和時變性，實際不可能做到完 全一致。北美電網(wǎng)部分控制區(qū)采用動態(tài)頻率調(diào)節(jié)系數(shù) K,使之與控制區(qū)的自然頻率響應(yīng)特性 盡可能接近。然而，控制區(qū)的自然頻率響應(yīng)特性并不是一個純自然的特性，人為的作用無論是在短 期還是在長期都會對其產(chǎn)生一定的影響。一方面，控制區(qū)的一次調(diào)頻能力主要取決于控制 范圍內(nèi)發(fā)電機組的一次調(diào)頻能力，從長遠來說，可以通過管理手段來提高控制范圍內(nèi)發(fā)電 機組的一次調(diào)頻總體能力；另一方面，發(fā)電機組旋轉(zhuǎn)備用容量的安排和分布也是決定控制 區(qū)的一