PID控制理论在湖北电网AGC运行中应用分析.doc

PID控制理论在湖北电网AGC运行中的 应用分析 湖北电力调度中心 喻双 摘要：自动发电控制(AGC)作为能量管理系统(EMS)功能的一部分,在湖北电网运行中得到了广泛的应用,其应用水平不断提高,在电网调度指挥和生产管理中发挥了重要作用。本文通过介绍AGC功能在湖北电网的实际应用,并结合运行中出现的问题,提出AGC控制调节器结构改进的方法,改善AGC系统的调节品质,为满足电力市场改革提出的更高要求作一探讨。 关键词 AGC系统 PID控制调节器 智能积分 一 湖北电网AGC功能介绍 湖北电网的AGC系统是从德国ABB公司引进的,它的功能相当完善。经过联合调试,湖北电网AGC于98年七月正式投入使用。目前的AGC系统采用联络线偏差(TLB)(Tie Line Bias)输入的PI控制调节，进行LFC(Load Frequency Control)负荷频率控制。其区域控制偏差表达为： 其中：　　　Ｐａ、Ｐｓ：电网的实际交换功率和计划交换功率 　　 　ｆａ、ｆｓ：电网的实际频率和期望频率 　　　　　　Ｋｆ　：电网的频偏系数（Ｍｗ／Ｈｚ） 这种控制方式同时计及频率和联络线交换功率两个方面，即 ． 机组控制模式： 1. AUTR 控制机组参与LFC调节 　　　　　　　　2. MBP 控制机组按人工基点值运行 　　　　　　　　3. TEST 机组进行调节响应测试 　　　　　　　　4. STBY 不响应调节命令的机组，由LFC自动地检测并设定 二 湖北电网AGC运行背景资料 截止2000年底, 湖北电网全网总装机1248.62万千瓦, 水电556.52万千瓦,火电692.1万千瓦, 水电装机比重为44.57%。其中,湖北电网直调总装机621.92万千瓦,水电49.82万千瓦, 火电572.1万千瓦, 水电装机比重为8%。共有13台机组具备AGC功能, AGC可调容量124万千瓦，占全省直调电厂容量的20%。其中鄂州电厂单机的调整深度更达到12万千瓦。因此，现阶段湖北电网AGC已具备了一定的调频调峰能力。 从全年的用电负荷统计来看,用电负荷呈现为 ⌒ 状的曲线分布,最高负荷集中于七、八月份,负荷增长主要来自于排涝抗旱及高温空调负荷。除春节期间外,长期负荷分布的特点决定了月、日负荷的外推内敛特性,日负荷曲线有明显的早晚尖峰。湖北电网延续着西电东送的大格局,这种局面在6至9月份鄂西雨量明显偏高,西部水电处于满发状态时尤其突出。这期间全网用电负荷很大,调频调峰的任务基本由火电承担,压力很大。另外,华中四省网间联络单一,在500KV姚双、葛岗线检修或跳闸时,湖北电网的频率调整会受到很大影响。 以上发用电情况说明,网供湖北计划对AGC运行和频率调整影响很大。湖北电网AGC控制采用联络线偏差控制以满足发电要求及计划安排的电力交换与负荷间平衡的要求,同时为互联频率调整发挥其正常的作用。其中, 频偏系数Ｋｆ以华中网调下达的频率响应特性来整定。 从湖北电网AGC运行情况来看, 在低谷和腰荷期间,全网负荷及交换计划波动较小时,AGC对交换计划的控制是有保证的。但在负荷发生激变 (例如早晚尖峰) 时, 机组出力增加稍显滞后,功率交换计划偏差会进一步加大。要缩小这种偏差,运行人员需要根据用电负荷增长趋势提前一个时段计算下一时段的发电计划。运用这种预见性的趋势判断进行实际调度,较好地保证了功率交换计划的实施。 电力系统中负荷的变化是可以预测并实时变化的, 基于各种方法的负荷预测精 度的提高还取决于实际经验的应用程度。在电力市场运营中,经济调度最终会反映在电力报价上,AGC作为保证交易计划与经济调度实施的技术手段,提高其控制调节优良度十分必要。 AGC系统控制性能改进 PI与PID控制 我们把按ACE进行比例积分的调节器称为PI型调节器,对于AGC系统来说,PI型调节器能够提供必要的稳定调节作用,并可达到误差调节。通过合理整定调节参数,可以满足电力系统负荷频率控制的要求。但是,当控制区功率交换要求更多地减少在动态过程中的ACE时,需要调节得更迅速。另一方面,当受控对象的动态特性恶化,例如负荷增长速度变快时,PI型调节器就很难保证AGC系统的稳定性和动态品质。为此,在调节器中采用按ACE及加速度调节,即增加了加速度的比例积分微分型调节器(PID调节器) 。 和PI型调节器相比,PID调节器增加了一个用于测加速度的微分回路,使调节器不仅按ACE进行调节,还按ACE的加速度进行调节。因此,在负荷扰动出现时刻,交换功率刚偏离规定值,即使ACE还很小,只要ACE的加速度很大,调节器也有足够的调节信号促使AGC系统去改变受控机组的出力。也就是说,采用微分回路可以使调节器快速动作,在计及了下一时段的负荷预测后,