一种自动发电控制水电站防止水头信号改变引起的功率波动的方法.pdf

本发明涉及一种自动发电控制水电站防止水头信号改变引起的功率波动的方法，根据水电站自动水头测量信号的品质和变化幅度，判断水头信号的可靠性；根据AGC的全厂有功功率分配值与全厂实际总有功功率两者之差的绝对值，是否大于对应的阈值判断AGC的全厂有功功率分配值是否有效；根据AGC的全厂有功功率实际总有功功率与全厂出线总有功功率两者之差的绝对值，是否大于对应的阈值判断AGC是否正常，判定AGC控制策略是否正常，是否需要退出AGC功能；根据全厂当前水头下总有功功率上限(下限)是否大于(小于)全厂实际总有功功率，判定自动或手动手头切换是否正常，是否需要退出AGC功能。

权利要求书1.  一种自动发电控制水电站防止水头信号改变引起的功率波动的方法，其特征是，步骤为： (1)通过判断自动水头信号的品质和变化幅度，判断自动水头信号的可靠性； (2)AGC程序初始化后，水头设定方式默认为自动水头，水头数据与初始化前保持一致； (3)根据AGC的全厂有功功率分配值与全厂实际总有功功率，计算两者之差取绝对值，当绝对值大于 变化阀值时拒绝执行分配值； (4)根据当前水头下全厂总有功功率上限与全厂实际有功功率，当当前水头下全厂实际总有功功率大 于全厂有功功率上限时，退出全厂AGC功能； (5)根据全厂有功功率实际总有功功率与全厂出线总有功功率，计算两者之差取绝对值，当绝对值大 于变化阀值时退出全厂AGC功能。

说明书一种自动发电控制水电站防止水头信号改变引起的功率波动的方法
技术领域
本发明属于电力控制技术领域，适用于水电机组AGC存在自动水头和手动水头两种水头方式，且水 头选择方式可自动切换的水电站。
本发明可作为自动发电控制(Automatic Generation Control，以下简称AGC)的保护控制策略、防止 水电站AGC水头方式切换过程中，由于AGC策略不合理或运行人员操作不当引起的功率波动。
背景技术
水电站自动发电控制(Automatic Generation Control，以下简称AGC)控制功能是实现全厂有功功率 自动分配至各发电机组的一种控制功能，是实现电网自动发电控制和电网频率调节的一种手段。水电站水 头信号直接影响AGC功能中发电机组的有功功率出力的上、下限，水头信号的改变直接影响机组和水电 站的有功功率。
目前，大部分水电站都配置手动水头设定和自动手头设定两种方式对AGC中全站的水头值进行配置， 以下五种方式出现时，将引起AGC功能中水头信号的改变，导致全厂总有功功率的波动。
(1)手动水头方式下，水电站运行人员误操作；
(2)自动水头方式下，水头信号传感器故障或水头计算程序出错；
(3)手动水头方式下，运行AGC功能的服务器重启，水头值重新初始化，水电站全厂实际总有功 功率大于全厂总有功功率出力上限；
(4)手动水头方式下，运行AGC功能的服务器重启，水头值重新初始化，水电站全厂实际总有功 功率小于全厂总有功功率出力下限；
(5)自动水头向手动水头切换或手动水头向自动水头切换过程中，由于两种方式水头信号值相差 较大。
本发明的方法针对以上五种可能引起投入AGC功能的水电站功率波动的原因，提出一种水电站AGC 水头方式切换防止功率波动的方法。主要通过水电站自动水头测量信号的品质和变化幅度、AGC的全厂有 功功率分配值、全厂实际总有功功率、全厂出线总有功功率、全厂总有功功率出力下限、全厂总有功功率 出力上限，通过本方法提供的发明内容进行判断，实现水电站AGC水头方式切换无扰切换，可有效的防 止水头信号值不正常变化引起的波动，但是对于水头信号的正常改变不会影响AGC的正常功能。
发明内容
本发明的目的正是为了克服上述现有技术存在的不足之处而提供一种水电站AGC防止由于水头信号 改变引起的功率波动的方法。
本发明的技术方案是：
(1)通过判断自动水头信号的品质和变化幅度，判断自动水头信号的可靠性；
(2)AGC程序初始化后，水头设定方式默认为自动水头，水头数据与初始化前保持一致；
(3)根据AGC的全厂有功功率分配值与全厂实际总有功功率，计算两者之差取绝对值，当绝对值大于变 化阀值时拒绝执行分配值；
(4)根据当前水头下全厂总有功功率上限与全厂实际有功功率，当当前水头下全厂实际总有功功率大 于全厂有功功率上限时，退出全厂AGC功能；
(5)根据全厂有功功率实际总有功功率与全厂出线总有功功率，计算两者之差取绝对值，当绝对值大 于变化阀值时退出全厂AGC功能。
本发明方法适用于水电机组AGC存在自动水头和手动水头两种水头方式，且水头选择方式可自动切 换的水电站；
本发明方法适用于全厂总有功功率按照设定曲线值、设定有功给定值的AGC水电机组；
本发明方法可作为AGC的保护控制策略。
通过本方法提供的发明内容进行判断，实现水电站AGC水头方式切换无扰切换，可有效的防止水头 信号值不正常变化引起的波动，但是对于水头信号的正常改变不会影响AGC的正常功能；
本发明的有益效果是，实现水电站AGC水头方式切换无扰切换，可有效的防止水头信号值突变、超 限等不正常变化引起的负荷波动，提高电网的稳定性，但是对于水头信号的正常改变不会影响AGC的正 常功能。
附图说明
图1为本发明的框图。
具体实施方式
一种水电站AGC防止由于水头信号改变引起的功率波动的方法。
本发明的技术方案是：
(1)通过判断自动水头信号的品质和变化幅度，判断自动水头信号的可靠性；
(2)AGC程序初始化后，水头设定方式默认为自动水头，水头数据与初始化前保持一致；
(3)根据AGC的全厂有功功率分配值与全厂实际总有功功率，计算两者之差取绝对值，当绝对值大于变 化阀值时拒绝执行分配值；
(4)根据当前水头下全厂总有功功率上限与全厂实际有功功率，当当前水头下全厂实际总有功功率大 于全厂有功功率上限时，退出全厂AGC功能；
(5)根据全厂有功功率实际总有功功率与全厂出线总有功功率，计算两者之差取绝对值，当绝对值大 于变化阀值时退出全厂AGC功能。
本发明方法适用于水电机组AGC存在自动水头和手动水头两种水头方式，且水头选择方式可自动切 换的水电站；
本发明方法适用于全厂总有功功率按照设定曲线值、设定有功给定值的AGC水电机组；
本发明方法可作为AGC的保护控制策略。
通过本方法提供的发明内容进行判断，实现水电站AGC水头方式切换无扰切换，可有效的防止水头 信号值不正常变化引起的波动，但是对于水头信号的正常改变不会影响AGC的正常功能；
本发明采用如下具体方法：
水电站AGC有功功率分配原则一般有按容量成比例分配和按等微增益原则分配。本发明以按容量成 比例分配AGC水电机组为例进行介绍。其依据式(1)所示。
P Set = P AGC + P Dis AGC - - - ( 1 ) ]]>
式(1)中，PSet为全厂总有功功率设定值(可以是曲线设定值和给定定值设定值)；
PAGC为投入AGC功能的机组的AGC有功功率分配值之和；
PDis_AGC为未投入AGC功能的实际有功功率之和。
投入AGC功能发电机组分配到的有功功率分配值如式2所示。
P i = P AGC * P i max Σ i = 1 n P i max , ( i = 1,2 . . . , n ) - - - ( 2 ) ]]>
式(2)中，Pi为AGC分配到第i台参加AGC机组的有功功率分配值；
PAGC为投入AGC功能的机组的AGC有功功率分配值之和；
Pimax为第i台机组水头信号值下的的最大有功出力上限。
机组最大的有功出力上限与水头信号值关系式(3)：
Pimax＝f(h) (i＝1，2...，n)   (3)
式(3)中，Pimax为第i台机组水头信号值下的的最大有功出力上限；
h为水电站AGC功能中使用的水头信号(可为自动或水头信号)。
从式(1)、(2)、(3)可以看出，水头信号值的改变将引起机组水头信号值下的的最大有功出力上限 Pimax的改变，从而导致AGC分配到第i台参加AGC机组的有功功率分配值Pi的波动，最终引起全厂有功 功率P的波动。要实现防止水头信号不正常改变引起的全厂有功功率波动，加入以下防止水头信号值不正 常改变引起的有功功率波动的控制方法：
1、根据自动水头下水头信号品质和波动幅度，判断自动水头信号的有效性，自动水头信号无效时切 换至手动水头方式下，其实现如式(4)所示。
h = q h auto q h man - - - ( 4 ) ]]>
式(4)中，h为水电站AGC功能中使用的水头信号；
hauto为自动水头计算得到的水头信号；
hman为自动水头设定的水头信号；
q为自动水头计算可靠性变量，其计算如式(5)所示。

式(5)中，为水头信号的品质变量，其计算如式(6)所示；
μ为当前水头信号值突变变量，其计算如式(7)所示；
δ为当前水头信号值超上限变量，其计算如式(8)所示；
θ为当前水头信号值超下限变量，其计算如式(9)所示。

式(6)中，当前水头信号品质为好时值为“1”；当前水头信号品质为坏时值为“0”。
μ = 1 ( | h current - h last | < &epsiv; ) 0 ( | h current - h last | &GreaterEqual; &epsiv; ) - - - ( 7 ) ]]>
式(7)中，ε为当前自动水头信号和前一次水头信号对比差值；
hlast为上一次有效水头信号值。
δ = 1 h current ≤ h max 0 h current > h max - - - ( 8 ) ]]>
θ = 1 h current &GreaterEqual; h min 0 h current < h min - - - ( 9 ) ]]>
式(8)、(9)中，hcurrent为当前水头信号值；
hmax为自动水头信号最大值；
hmin为自动水头信号最小值。
2、当全厂水头信号发生改变时，若全厂AGC投入，全厂有功分配值将发生改变，本方法根据AGC 的全厂有功功率分配值与全厂实际总有功功率，计算两者之差取绝对值，当绝对值大于变化阀值时拒绝执 行分配值，其实现如式(10)所示，本策略可防止水头改变后，全厂分配值大于或小于实发功率，导致全 厂实发功率的改变。
p AGC = p AGC ( | P AGC - P ACT | ≤ δ 1 , | p ACT - p OUT | ≤ δ 2 ) p AGCLAST ( | P AGC - P ACT | > δ 1 , | p ACT - p OUT | > δ 2 ) - - - ( 10 ) ]]>
AGC的全厂有功功率分配值与全厂实际总有功功率，计算两者之差取绝对值，其实现如式(11)所示。
|PAGC-PACT|≤δ1   (11)
式(10)、(11)中，pAGCLAST为全厂有功功率前一次有效分配值；
PAGC为全厂有功功率分配值；
PACT为全厂实际总有功功率；
δ1为AGC的全厂有功功率分配值与全厂实际总有功功率的梯度限制；
3、当水头发生改变引起功率发生改变时或全厂实发功率改变时，根据全厂有功功率实际总有功功率 与全厂出线总有功功率，计算两者之差取绝对值，其实现如式(12)所示，当绝对值大于变化阀值时退出 全厂AGC功能，本策略用于保护水头改变时引起全厂实发功率和出线功率不一致引起的功率波动。
|pACT-pOUT|＜δ2   (12)
式(12)中，pOUT为全厂出线总有功功率；
δ2为全厂有功功率实际总有功功率与全厂出线总有功功率的梯度限制。