D5000中适应于特高压功率波动的AGC控制策略优化研究

朱燕芳;于昌海;武晓冬

【摘 要】针对交流特高压线路平均功率波动大,目前D5000中的自动发电控制系统易引起联络线区域控制偏差大幅震荡的问题,提出了适应于特高压线路的滤波算法及突变加力控制,优化了自动发电控制策略(Automatic Generation Control,AGC),降低了联络线控制难度,在山西电网实际应用取得良好效果. 【期刊名称】《山西电力》 【年(卷),期】2016(000)005 【总页数】3页(P7-9)

【关键词】交流特高压;功率波动;自动发电控制;滤波算法;突变加力控制 【作 者】朱燕芳;于昌海;武晓冬

【作者单位】国网山西省电力公司,山西 太原 030001;国电南瑞科技股份公司电网调控技术分公司,江苏 南京 211106;山西大学电力工程系,山西 太原 030006 【正文语种】中 文 【中图分类】TM732

长治—南阳—荆门特高压交流试验示范工程投运后，由于联系着华北、华东两大互联电网，且输送距离长、输送功率大，自身的波动平均300MW以上，最多时达600MW以上，引起山西电网联络线控制ACE（Area Control Error）值大幅震荡，加大了联络线控制难度。山西电网的联络线波动剧烈在全国范围是最大的，在建的晋北直流特高压预计于2017年投产，届时山西电网将与华东直接相连，联

络线波动将更为加剧，对自动发电控制（Automatic Generation Control,AGC）控制水平提出了更高要求。

由于区域控制偏差ACE是根据SCADA系统前置接收的秒级数据进行实时计算的，其数据变化的周期也是秒级，而AGC控制则是分钟级控制，原始ACE具有变化频度快、波动大的特点，不适合AGC直接控制。因此AGC控制的第一步就是要将原始ACE进行数据滤波预处理。滤波算法的合理直接影响到最终的控制效果。 由于山西电网的网架结构的特殊性，全国各网省统一建设的D5000（智能调度控制系统）AGC控制程序缺少针对联络线大幅高频波动相应的控制策略。因此有必要基于D5000中AGC控制策略进行优化，提出一种适应于特高压波动电网的控制策略，提高联络线控制水平。

针对特高压并网引起的联络线高频分量的增多，需要基于D5000系统AGC控制程序进行滤波算法的优化，有效滤除高频分量，才能有效减少机组的频繁调整。针对特高压并网引起的联络线大幅波动，增加突变加力控制，在波动加剧时，加大调节力度，才能有效缩短电网恢复时间。 2.1 滤波算法优化

2.1.1 目前D5000的AGC系统滤波算法

D5000系统中ACE的滤波，采用的是最简单最常用的一阶低通滤波来过滤ACE的高频随机分量，滤波算法为 式中: k——第k次滤波；

D —— 离散滤波因子，给定值，在0～1之间； XFIL——滤波后的值；

XRAW——待滤波的值（生数据）。这种滤波方法只与前一个采样数据有关，因此实时性较好，但缺点是毛刺较多，很多高频随机分量未完全滤除。而由于山西电网因特高压一点接入，ACE波动幅值在全国范围内为最大，高频随机分量也最多。

因此，这种简单的一阶滤波对于山西电网不适用。 2.1.2 改进后的ACE滤波

为了使得滤波更加平滑，考虑将滤波算法改为二阶低通滤波。二阶低通滤波器的传递函数HLP(z)简称二阶低通滤波传递函数，定义为

式中:HLP(z)——复频域二阶低通滤波传递函数；a,b ——传递函数系数。 因此，二阶低通传递函数的幅频响应为 a）二阶低通滤波性质如下。 极点的Q因子为

b） 当Re[H(ej2πfj)]=0时，二阶低通滤波的频幅响应等于极点因子，此时的频率为

这一事实表明，在低频范围0≤f≤fj，频幅响应为递增函数，并在f=fj处得到最大值。反之，在高频范围fj≤f≤0.5，频幅响应为递减函数。也就是说，高频分量被衰减。

c）是二阶滤波器一个关键的极点因子。

d）归一化二阶低通传递函数可以用a和b表示。

采用二阶FIR滤波后，滤波效果明显平滑，并去掉了不必要的高频随机分量，忽略了因特高压线路并网而造成的高频随机波动，但又很好地保留了ACE整体的波动趋势。

2.1.3 两种滤波算法的对比

a）原有一阶滤波编程简单，且只与前一个采样值有关，实时性较好，但滤波效果粗糙，很多高频随机分量不能很好过滤，会造成不必要的机组频繁调整。 b）采用二阶FIR滤波器，滤波效果取决于滤波深度（即滤波所需的历史采样值的个数）。滤波深度越大，则滤波越平滑，但滤波越滞后，反之，保证了实时性，但滤波平滑度则要牺牲。

山西电网目前的能源结构以火电为主，风、光、水电为辅，而火电的标准响应时间为60 s，因此滤波深度选为5，经观察滤波滞后10 s，可以满足山西电网控制要求。

2.2 增加突变加力控制 2.2.1 突变加力算法

联络线跳闸、机组紧停等电网冲击均会造成电网联络线潮流的大幅波动，特别是山西电网外送潮流达3 000 MW以上，9条联络线任意一条联络线跳闸，对电网都是巨大的冲击。

ACE数据进行滤波后计算其变化量，在出现ACE较大幅度突变时（设一阈值，界面可设定），在自动AGC机组调整指令中叠加突变调整量。通过突变加力，即ACE出现较大突变时，加大机组调整力度。

首先计算出本次滤波ACE的变化量，和上一时刻滤波ACE的变化量。然后先判断是否大于参数设置中设置的门槛值（5 MW）。如果已经超过门槛值，则突变加力就等于和绝对值较大的一方取反。如果没有超过门槛值，再判断是否超过。如果超过了，则突变加力就等于取反。如果都没超过门槛值，则突变加力项为0。最后，再进行越限保护判断。 2.2.2 实例说明

由图1可以看出5月18日16:51因万家寨4号机出力突增120 MW左右，引起ACE曲线出力瞬间波动至250 MW（如图2所示），此时AGC系统自动计算并产生50 MW左右的突变加力分量，并将此分量叠加到控制指令中（如图3所示），使AGC迅速给省调ACE机组下发回调指令，使得本次ACE越限仅25 s就回调至0左右（如图2所示），此时A2值基本未受此波动影响，一直保持平稳，比无此突变加力分量调节时间缩短了一半。对于机组来说，在执行大指令时调节性能往往比执行小指令时更优，因此增大控制量，对于机组发挥自身优势也是有积极

作用，更加有利于电网受到较大冲击后联络线的潮流恢复。

对于特高压线路并网而引起的联络线波动，可通过将D5000系统AGC系统中ACE滤波算法优化，将原有的简单的一阶低通滤波，改为二阶低通滤波算法，有效平滑过滤联络线高频随机分量，但又不丢失重要的趋势信息，很好地避免了机组不必要的频繁调整。通过增加突变加力控制，对于联络线受到大型冲击而引起的突变，可以增大控制力度，保证联络线潮流和电网频率快速恢复，而且在多次联络线跳闸引起的较大冲击后，电网得到了快速恢复，提高了山西电网联络线控制水平。