用于發(fā)電系統(tǒng)預(yù)測控制的裝置和方法

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導(dǎo)航： X技術(shù)> 最新專利>照明工業(yè)產(chǎn)品的制造及其應(yīng)用技術(shù)

專利名稱：用于發(fā)電系統(tǒng)預(yù)測控制的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及對發(fā)電/負載管理系統(tǒng)的控制，更具體地涉及響應(yīng) 于確定的控制性能標準對發(fā)電/負載管理系統(tǒng)的預(yù)測控制。
背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)(電網(wǎng)(grid))包括發(fā)電站、輸電線路、配電裝置、終端應(yīng)用(負載)。電力被竟爭性地在多個發(fā)電廠產(chǎn)生，并通過由聯(lián) 邦能源監(jiān)管委員會(FERC ( Federal Energy Regulatory Commission )) 管制的輸電線路從發(fā)電站傳輸。電力的產(chǎn)生和傳輸通常由地方性實體管理和控制，這些地方性實體監(jiān)視發(fā)電容量、實時發(fā)電和負載、電網(wǎng) 運作、市場運作(買賣電力和輸送電力給買方)、系統(tǒng)安全和電力系統(tǒng)的其他方面。有許多組織負責監(jiān)督發(fā)電、輸電和配電活動。這種控制組織包括地區(qū)性的獨立系統(tǒng)運營商(ISO)、地區(qū)性的輸電組織 (RTO)、可靠性協(xié)調(diào)者和公用事業(yè)公司。這些輸電線路可以位于不同的州，通常歸屬于電業(yè)或輸電公司。
為了使電力系統(tǒng)安全和有效地運行，產(chǎn)生的電力必須即時并且連續(xù)地匹配電力負載(即，消耗和產(chǎn)生必須保持平衡)。此外電網(wǎng)交流電流頻率(并且因而每個發(fā)電單元的頻率)必須維持在60Hz附近的很窄的范圍內(nèi)。過度發(fā)電引起系統(tǒng)頻率增加，而赤額發(fā)電引起頻率下降。雖然不可能維持完美的發(fā)電和負載平衡，但是主動控制系統(tǒng)力圖通過不斷調(diào)整發(fā)電機的功率輸出來實現(xiàn)這一點。除了負載不平衡，與60Hz 的系統(tǒng)頻率偏差也可能由沒有完全滿足它們的期望發(fā)電目標的發(fā)電機而引起，這導(dǎo)致過量發(fā)電或不足發(fā)電。
小的頻率偏差(例如，少于大約土0.05Hz)不會降低系統(tǒng)可靠性或市場效率(電力買賣和通過連接發(fā)電機和負載的輸電線路進行的電力傳輸)。例如由發(fā)電機的突然損失引起的、與額定60Hz的大頻率偏差(比如，O.lHz)會破壞發(fā)電、輸電和負栽裝置，降低產(chǎn)品質(zhì)量(例如，引起燈光閃動)，使電力系統(tǒng)崩潰(例如，通過觸發(fā)保護系統(tǒng)動作)以及使輸電線路過載，因為剩余發(fā)電機在力圖復(fù)原系統(tǒng)頻率中而供應(yīng)額外的電力給那些線路。盡管電力系統(tǒng)被設(shè)計成能快速從發(fā)電機損失中恢復(fù)，然而恢復(fù)通常要花費幾分鐘。例如，在比較小的電網(wǎng)中 2600MW發(fā)電機的損失引起頻率下降大約0.08Hz，而在大約IO分鐘內(nèi) 恢復(fù)?；謴?fù)典型地通過下列方式實現(xiàn)斷開發(fā)電機使其離線以克服過頻狀況(over frequency condition )和卸除負載以克服欠頻狀況(under frequency condition )。
電力系統(tǒng)分為控制區(qū)域(在美國有大約153個控制區(qū)域(CA (control area )))，其中每個控制區(qū)域?qū)ο到y(tǒng)頻率實施某一控制。被稱為區(qū)域發(fā)電控制系統(tǒng)的區(qū)域間控制系統(tǒng)(inter-area control system ) 確保所有的區(qū)域為了控制系統(tǒng)頻率共同合作。針對AGC系統(tǒng)中每個區(qū) 域所計算的區(qū)域控制誤差(ACE)，指示出控制區(qū)域要求的對區(qū)域間系統(tǒng)有貢獻的頻率控制協(xié)調(diào)量。ACE的使用將頻率控制的經(jīng)濟負擔分散給所有控制區(qū)域內(nèi)的參與的發(fā)電機。從而，通過避免依賴少數(shù)用于系統(tǒng)頻率控制的發(fā)電機，系統(tǒng)可靠性得到增強，提高了系統(tǒng)響應(yīng)瞬態(tài) 狀況的能力。ACE值提供了一種跨整個系統(tǒng)平衡頻率維持的技術(shù)。
頻偏項(frequency bias term)被添加到ACE平衡式來精確頻率控制。額定目標頻率周期性地增加或減少大約0.02Hz來調(diào)節(jié)長期平均頻率。在正常運行條件下，頻率被非常嚴格地控制。
在控制區(qū)域中平衡總負載和總發(fā)電量是通過以它們運行的時間幀為特征的幾個服務(wù)來完成的。在正常的運行條件下(即，沒有系統(tǒng)擾動)，這些服務(wù)包括管制(regulation)和負載跟蹤。管制使用裝備有自動發(fā)電控制(AGC ( automatic generation control))的在線發(fā)電容量或所存儲的容量，所述自動發(fā)電控制(AGC)能夠快速改變輸出用以補償區(qū)域負栽的分鐘到分鐘(minute-to-minute )的波動和非計劃的發(fā)電量波動。典型的大型火電廠熱力發(fā)電機在一分鐘內(nèi)可以斜升其容量的1%。較小的單元和燃燒輪機能斜升得更快。負載由負載卸載功能控制，該功能可以如所期望的那樣卸載和復(fù)原負載。
負載跟蹤利用在線發(fā)電、所存儲的容量或者負載卸載裝置來補償小時間和小時內(nèi)的負載斜升(load ramping )。管制和負栽跟蹤只是在它們所運行的時間周期中不同。
控制區(qū)域運營商不需特別地獲取負載跟蹤發(fā)電量。代替地，所要求的發(fā)電量在短期能量市場中響應(yīng)于實時能量價格和預(yù)期負栽來獲得。然而，管制需要比從只響應(yīng)于市場狀況的單元可獲得的更快地做出響應(yīng)。代替地，發(fā)電機(和潛在的能量存儲單元)提供可以被系統(tǒng) 運營商的AGC系統(tǒng)控制以平衡系統(tǒng)發(fā)電和負載的容量。
控制區(qū)域運營商負責控制其發(fā)電單元。AGC系統(tǒng)計算每個發(fā)電單元(即，在AGC控制下的每個發(fā)電單元)的控制命令并且基于每個 AGC控制循環(huán)發(fā)出控制信號給發(fā)電單元。AGC控制循環(huán)是控制信號被發(fā)出給發(fā)電單元的速率?？刂蒲h(huán)典型地是4秒，但是也能短到2秒或長達5秒。因此，響應(yīng)于系統(tǒng)頻率的變化、互連系統(tǒng)上的負載和這兩個參數(shù)的關(guān)系，AGC系統(tǒng)管制控制區(qū)域發(fā)電機的功率輸出。AGC系統(tǒng)力圖將預(yù)定的系統(tǒng)頻率和所建立的與其他控制區(qū)域的功率互換維持在預(yù)定的限制內(nèi)。AGC系統(tǒng)監(jiān)視并且控制發(fā)電，目的是最小化ACE、最小化運行成本、將發(fā)電維持在固定(基礎(chǔ)負載)值、將凈互換功率維持為預(yù)定的互換功率、將實際系統(tǒng)頻率維持在預(yù)定頻率、以及根據(jù) 如所預(yù)定的的那樣以線性方式供給斜升發(fā)電量。
每個控制區(qū)域不能并且不被要求完美地匹配發(fā)電和負載。產(chǎn)生與負載處于精確平衡的電力量是非常困難和不現(xiàn)實的。取而代之，控制區(qū)域運營商努力連續(xù)地在過和欠發(fā)電量間交替。例如，控制區(qū)域可以石更設(shè)定每小時15次越過損益平衡點(break even point)(即，零ACE 值)的目標。
北美電力可靠性協(xié)會(NERC ( North American Electric Reliability Council))建立了規(guī)則，該規(guī)則指導(dǎo)每個控制區(qū)域必須多好地平衡負栽和發(fā)電量?？刂菩阅軜藴?和2 (CPS1和2)建立了對每個控制區(qū) 域必須多好地平衡分鐘到分鐘的波動而不降低系統(tǒng)可靠性的統(tǒng)計限制，其中該系統(tǒng)包括多個互連控制區(qū)域。由于期望平衡的總系統(tǒng)，當一個控制區(qū)域未能平衡其負載和發(fā)電量時，另一控制區(qū)域中的發(fā)電量提供所需的平衡能量。
CPS1和CPS2是度量總控制區(qū)域性能的標準。CPS1在一分鐘平均值的基礎(chǔ)上為從當前分鐘向后的以前11個月度量控制區(qū)域的ACE
13和系統(tǒng)(即互連控制區(qū)域)頻率間的關(guān)系。當當前分鐘是日歷月的最
后分鐘時，CPS1指示先前11個月加上馬上結(jié)束的當前月的關(guān)系。12 個月移動窗周期包括當前月(到當前月的最后一天和分鐘)和先前的 11個月。每個月是指完整的日歷月，就是說，從月的第一天到本月的最后一天。比如，如果當前日期是2007年3月5日，那么12個月周期是從2006年4月1號00:00:00到2007年3月31日23:59:59。
CPS1代表時鐘分鐘頻率偏差平均值(其中時鐘分鐘平均值是指在時鐘分鐘期間所有瞬時值(例如每4秒鐘瞬時測量或遙測的瞬時值) 的平均值)和滾動的12個月周期上的時鐘分鐘ACE平均值之間的相關(guān)性。當系統(tǒng)頻率在其基準以上時，欠發(fā)電量通過降低系統(tǒng)頻率使系統(tǒng)(互連的控制區(qū)域)受益，并且提高了CPS1值。然而，過發(fā)電量在這種情況下會使CPS1值變得更糟。因此，CPS1在有幫于復(fù)原系統(tǒng)頻率的發(fā)電量/負載不平衡(有利的CPS1值)和降低系統(tǒng)頻率的發(fā)電量/ 負載不平衡(不利的CPS1值)之間進行區(qū)分。CPS1的分量參數(shù)每分鐘被確定，但是CPS1值是以12個月的滾動平均值為基礎(chǔ)被評估和報告的。NERC管制要求每一個控制區(qū)域必須不少于100%遵守 (compliant with ) CPS1。
CPS2、即月度的性能標準，對每個實時(時鐘時間)IO分鐘周期的最大ACE設(shè)定特定的控制區(qū)域限制?？刂茀^(qū)域^皮允許僅僅10%的時間超過CPS2限制，即要求90%遵守CPS2值。這樣，在每個月期間，控制區(qū)域可以僅僅具有平均值為每天約14.4 CPS2違背。對當前月的 CPS2參考指的是日歷月，2007年3月1日00:00:00到2007年3月31 日23:59:59。
需要一種用以減少不遵守由諸如NERC這樣的管制權(quán)威所設(shè)立的 CPS1和CPS2控制性能標準的風險的方法和系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)笫一個實施例，本發(fā)明包括用于根據(jù)控制性能標準來控制電力系統(tǒng)控制區(qū)域的方法，其中控制區(qū)域的運行確定區(qū)域控制參數(shù)值和控制性能標準值。該方法包括(a)確定控制性能標準遵守目標，(b)從遵守周期開始到時間t響應(yīng)于控制性能標準值來確定平均控制性能標準，其中平均值在所述時間t時被確定，(c)響應(yīng)于平均控制性能標準，確定區(qū)域控制參數(shù)目標，(d)確定在先前時間間隔上區(qū)域控制參數(shù)值和
區(qū)域控制參數(shù)目標之間的關(guān)系，(e)響應(yīng)于在步驟(d)所確定的關(guān)系，確定區(qū)域控制參數(shù)校正值，(f)響應(yīng)于區(qū)域控制參數(shù)校正值，控制電力系統(tǒng)控制區(qū)域，和(g)周期性重復(fù)步驟(b)-(f)直到遵守周期結(jié)束為止。
根據(jù)另一個實施例，本發(fā)明包括用于根據(jù)笫一和第二控制性能標準來控制電力系統(tǒng)控制區(qū)域的裝置。該裝置包括數(shù)據(jù)庫，其用來存儲從電力系統(tǒng)控制區(qū)域的運行參數(shù)中所確定的區(qū)域控制參數(shù)值；第一模塊，其用于從第一遵守周期的開始到確定第一度量時的時間響應(yīng)于運行參數(shù)來確定第一控制性能標準的第一度量；第二模塊，其用于從第二遵守周期的開始到確定第二度量時的時間響應(yīng)于運行參數(shù)來確定第二控制性能標準的第二度量；第三模塊，其用于響應(yīng)于笫一度量和第一控制性能標準的遵守目標來確定第一區(qū)域控制參數(shù)目標，并且用于響應(yīng)于第二度量和第二控制性能標準的遵守目標來確定第二區(qū)域控制參數(shù)目標；第四模塊，其用于響應(yīng)于第一區(qū)域控制參數(shù)目標和區(qū)域控制參數(shù)值來確定第一區(qū)域控制參數(shù)校正值，并且用于響應(yīng)于第二區(qū)域控制參數(shù)目標和區(qū)域控制參數(shù)值來確定第二區(qū)域控制參數(shù)校正值；和第五模塊，其用于根據(jù)第一和第二區(qū)域控制參數(shù)校正值中的一個或者兩個來控制電力系統(tǒng)控制區(qū)域。

在下面的描述中參照附圖對本發(fā)明進行解釋圖1是電力系統(tǒng)的元件的框圖，本發(fā)明的教導(dǎo)可以被應(yīng)用于該電力系統(tǒng)；
圖2和圖3是根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)說明用于確定預(yù)測CPS1和CPS2 值的過程的軟件流程圖。
具體實施例方式
在詳細描述涉及發(fā)電系統(tǒng)預(yù)測控制的方法和裝置之前，應(yīng)該注意到本發(fā)明主要在于元件和過程步驟的新穎并且非顯而易見的組合。為了避免具有對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說顯而易見的細節(jié)的公開變得晦澀，某些常規(guī)的元件和步驟用較少的細節(jié)陳述，然而附圖和說明書以更多的細節(jié)來描述與理解本發(fā)明相關(guān)的其他元件和步驟。
15下面的實施例不是意欲定義關(guān)于本發(fā)明結(jié)構(gòu)或者方法的限制，而
只是提供示范性的構(gòu)造。所述實施例是隨意的，而不是強制的；是說明性的而不是詳盡的。
系統(tǒng)運營商(ISO)在容易地匹配負載需求的變化與其控制區(qū)域的發(fā)電方面面臨挑戰(zhàn)。當前，ISO通過應(yīng)對功率趨勢和與其他區(qū)域的預(yù) 定功率互換來運行系統(tǒng)。ISO負責管理合適的能量市場，典型地包括日前市場、時前市場和實時市場，以確保系統(tǒng)需求的能量和輔助的服務(wù)(能量管制、運轉(zhuǎn)備用(spinning reserve)、非運轉(zhuǎn)備用、負載跟蹤、無功功率備用等等)可通過市場機制獲得并且把最經(jīng)濟的分派指令提供給所有參與的市場資源，使得總系統(tǒng)生產(chǎn)成本得以最小化，并且所有市場參與者分享竟爭市場的利益。
當在市場上出售其過剩容量之前，在ISO支配的地區(qū)內(nèi)的每個控制區(qū)域必須保證有足夠的發(fā)電容量、管制容量、運轉(zhuǎn)備用容量等等以服務(wù)于其自身的負載需求。同樣地，控制區(qū)域的一些發(fā)電資源需要遵循ISO的經(jīng)濟的分派指令。然而，控制區(qū)域仍然負責控制它的發(fā)電單元來滿足CPS1和CPS2控制性能準則。
控制區(qū)域運營商給管制機構(gòu)提供進度表信息，所述進度表信息詳細描述了量和產(chǎn)生能量的時間間隔。這些進度表隨著年、月、星期、天和小時的進程而變化。季節(jié)性變化和特殊的日子、例如假日和周末同樣會影響能量產(chǎn)生的量。盡管知道這種能量需求不時地顯著變化，運營商要擔負起滿足針對實時和未預(yù)料到的能量短缺的要求的負擔。
自動發(fā)電控制(AGC)系統(tǒng)試圖通過平衡真實功率和通過穩(wěn)定頻率來控制功率源和負栽之間的不匹配。作為電力和負載管理的指導(dǎo)， NERC公布了每個控制區(qū)域必須滿足的CPS1和2標準，即對于CPS1 而言100%遵守和對于CPS2而言90%遵守，以4吏對互連系統(tǒng)的相鄰控制區(qū)域的不利影響最小化。
盡管CPS1和CPS2遵守要求，控制區(qū)域運營商可以建立不同的 CPS1和CPS2目標，以根據(jù)其實際到此為止的CPS1和CPS2性能統(tǒng) 計量是低于還是高于NERC的批準遵守目標來收緊或放松對其發(fā)電單元的控制。這種行為例如可減少發(fā)電單元的成本，但是過度地放松控制也可能在遵守周期結(jié)束時帶來失去遵守目標的實質(zhì)風險。收緊對發(fā) 電機的控制可以確保在周期結(jié)束時的遵守，但是過度地收緊可能帶來不必要的成本增加。在數(shù)量意義上確定控制發(fā)電單元可被收緊或放松的程度對控制區(qū)域運營商是有利的。本發(fā)明的教導(dǎo)提供了這種數(shù)量上的量度，這樣允許對發(fā)電機的更精確控制而不會有不遵守的風險。
作為控制性能標準一致性的度量，針對控制區(qū)域，區(qū)域控制誤差
(ACE)系數(shù)被確定為關(guān)于系統(tǒng)頻率和控制區(qū)域的凈功率互換多好地被控制的總指示符。為了說明的目的，ACE式下面以稍微簡化的形式示出
ACE = (IA - Is) - 10B(FA - Fs) (1 )
其中I是在控制區(qū)域和它周圍的控制區(qū)域之間的互連聯(lián)絡(luò)線 (tie-line)(也稱為互連或聯(lián)網(wǎng)(inter-tie))上的輸入和輸出功率通量(以MW為單位)的代數(shù)和，F(xiàn)是互連頻率(以Hz為單位)，下標A表示實際的功率/頻率，下標S表示預(yù)定的功率/頻率，B(負數(shù)) 是控制區(qū)域的頻偏(以MW/0.1Hz為單位)。頻偏系數(shù)B是響應(yīng)于互連頻率中O.lHz變化所需要的發(fā)電量。它通常等于控制區(qū)域?qū)ミB頻率變化的供電加負載響應(yīng)(supply-plus-load response )。
因為多個控制區(qū)域通過聯(lián)網(wǎng)相互連接，存在通用于在互連系統(tǒng)或互連內(nèi)的全部控制區(qū)域的稱為互連頻率的單一頻率。因此，互連系統(tǒng) 內(nèi)任何控制區(qū)域的任何發(fā)電單元的任何功率輸出變化都會影響互連頻率。
式(l)中的第一括號內(nèi)的項在其預(yù)定凈互換功率通量和其實際互換功率通量的匹配方面指示控制區(qū)域性能。第二項度量將互連頻率維持在其預(yù)定值的效應(yīng)。這兩項代表的效應(yīng)是獨立的。ACE度量控制區(qū) 域多好地管理其發(fā)電量以匹配隨時間變化的負載和預(yù)定互換功率通量以及預(yù)定頻率的頻率變化。
作為對性能的進一步指導(dǎo)，NERC定義了最小控制性能標準CPS1、 CPS2和DCS用以允許電力事業(yè)放松對其發(fā)電單元的控制，從而最小化單元磨損并延長單元壽命。DCS參數(shù)是指和本發(fā)明不相關(guān)的擾動控制標準。如果下面的不等式成立，則CPS1 ;故定義和滿足/"r—
其中&代表對于剩余的nT_t時鐘分鐘時間范圍R^"」的統(tǒng)計目標。這個目標值取決于到當前時鐘分鐘的CPS1性能，如在參數(shù)《中所反映的那樣。
于是，如果條件<formula>formula see original document page 22</formula>(5)
對于剩余的nT_t時鐘分鐘時間范圍的每個時鐘分鐘被滿足，那么控制區(qū)
域運營商可以實現(xiàn)由上述公式支配的期望性能，也即
<formula>formula see original document page 22</formula> ..(6)
因此，^可以從不等式(6)的右邊的已知值中計算出來。進一步地，基于所確定的&值的ACE目標(ACEi)可以根據(jù)公式(5)的左邊被計算出。為了進行該計算，必須假定參數(shù)時鐘分鐘平均頻率誤差 AFi的值。在一個實施例中，先前時鐘分鐘的時鐘分鐘平均頻率誤差 △ Fj被用作該值來計算公式(5)中的ACE目標。同樣，時鐘分鐘平均頻偏Bi的先前值可以用于公式(5)的計算。其他代表值可以用于公式(5)中的AFi和Bj項。來自公式(5)的ACE目標值代表CPS1 控制量。
因此，如果AF。0，那么
<formula>formula see original document page 22</formula>(7) 如果AFi〈0，那么
在另一不太積極的實施例中，在過去的時間周期(例如，先前的
30分鐘時間周期)期間由
(A/;)m = max |} (AF,)，
表示的最大絕對值時鐘分鐘平均頻率誤差A(yù)Fi被用來從公式(5)中計
算當前時鐘分鐘ACE目標。(AFi)m的符號(sign)和AFi的符號相同。
根據(jù)這個實施例，時鐘分鐘ACE目標被計算為 AC五'-)(2一P印，)sf — f10丑i)/(AF山 (9)
為了給運營商提供額外的系統(tǒng)操作靈活性，在另一個實施例中 (AFi)m的增益值(即，式(9)中的放大系數(shù)(AFi)m)被引入并被標記為gAF。在默認的實施例中，增益值是在式(9)表達中所得到的一個增益值。當?shù)酱藶橹?過去的11個月和至當前時間的當前月)的CPS1值被認為甚于符合要求的時，運營商可以將增益改變?yōu)檩^小的值，因此增加時鐘分鐘ACE目標的量級(放松目標ACE控制，這從電力系統(tǒng)成本和運行角度看是期望的)。當?shù)酱藶橹沟腃PS1值被認為不足以符合要求時，運營商可以使用較大的增益值，使時鐘分鐘ACE 目標量級變小(要求更苛刻(和昂貴)的電力系統(tǒng)控制來實現(xiàn)較小的 ACE值)并且因此增加了所實現(xiàn)的CPS1校正的量。在任一情況中，如NERC所批準(mandated)的那樣，CPS1遵守值在遵守周期末尾必須被滿足。
如果運營商選擇過小的增益值，則CPS1值可能在遵守周期的末尾是非遵守的(non-compliant),這意味著準許改變到較大的增益值。實施本發(fā)明的教導(dǎo)有助于該遵守努力(compliance effort)。
相應(yīng)地，對于包括增益的實施例，時鐘分鐘ACE目標:故獲得為 4C五^抑w ={[<", +"r—)(2—p—A2 -rt,f,]/ —,K一io^)/[g^ x(Af;XJ (10)
根據(jù)一個實施例，基于校正的CPS1和相應(yīng)的一分鐘ACE目標通過首先確定如下所定義的上一分鐘ACE目標ACEjU和下一分鐘ACE 目標ACE^來確定。這個實施例使用增益系數(shù)和參數(shù)(AFOm:
AC《=-IU(", +"r-,)(2--",&/"r-,K-賜,)/[g^x(AF》m] | (12)
這些時鐘分鐘ACE目標每分鐘都被計算，所述分鐘是對于12個月CPS1報告周期有意義的最短時間間隔尺寸。
CPS1遵守控制方案要求基于CPS的AGC必須發(fā)出合適的控制動作，使得當前一分鐘平均ACE(在當前分鐘上的瞬時ACE值的平均值) 的絕對值低于所計算的CPS1—分鐘平均ACE目標的絕對值，如式(10) 中所示，其受制于系統(tǒng)約束。
基于本發(fā)明的CPS1控制方案的校正控制量(或簡單地為校正)如下地被計算出并且被用來根據(jù)下面的方法確定在每個時鐘分鐘i的每個AGC循環(huán)j期間可應(yīng)用的系統(tǒng)總期望發(fā)電量。
I. 依據(jù)式(11)和(12)，計算當前一分鐘時間間隔的CPS1上目標ACE,和下目標ACEiL。
II. 計算瞬時區(qū)域控制誤差A(yù)CEj與上和下一分鐘平均ACE目標的偏差，其中下標j表示在時鐘分鐘i期間的AGC控制循環(huán)j。 ACE 與其上目標的偏差標記為Z>e"fl—JC￡},Fr。wt//^r并且作為 Z)e/^^y4C^,^。附^戸- — JC五,被計算；類似地，ACE與其
下目標的偏差標記為 /)^a一JO^，^。wi。，并且作為 i)e"fl—^4C^^,。氣i。w, --^C五,被計算。
所計算的偏差的數(shù)量由在當前分鐘i期間的控制循環(huán)數(shù)確定。對于 4秒控制循環(huán)，在分鐘i期間確定出15個偏差值。
III. 從當前一分鐘時間間隔i的開始到先前的AGC控制循環(huán)j -1, 分別地對De/似—^4C^,i;v。;nt加^值與De/似^4CiE)^。^^。w/"值求和(先前的AGC控制循環(huán)被包括在和中)。用5"m附—dL4C￡^F,。wL^er和 S"附一"CM，^。w—z。，表示這些和，因為所述和是在時鐘分鐘i內(nèi)的控制循環(huán)j;故確定的。
IV. 記錄從當前一分鐘時間間隔的開始直到先前AGC控制循環(huán)j-1 的AGC控制循環(huán)的數(shù)量，并且將這個數(shù)量表示為Sww_C>(:/ey/。例如，假定處理發(fā)生在時鐘分鐘中間10:33:24時。在當前時鐘分鐘10:33:00 到10:33:59內(nèi)仍然有35秒剩余。對于在這個時鐘分鐘中已過的24秒時間，偏差被累積并且AGC控制循環(huán)的數(shù)量(如果控制循環(huán)是4秒，那么24/4 = 6)被計數(shù)。類似地，對從當前一分鐘時間間隔的開始直到先前AGC控制循環(huán)j-l的所有瞬時ACE值求和，并且將這個數(shù)用 5"謂一爿C五/表示。
V. 計算一分鐘時間周期直到先前AGC控制循環(huán)j-l的運行一分鐘ACE平均值^v^ ^4CE/'為
VI.如下確定校正量
a. 如果(K^vg/—^C五/'〈^C五/"，校正量為O，這意味著不需要CPS1 校正。
b. 如果y4C五,〈^4v^Ly4C五/〈0，校正量為O，這意味著不需要CPSl 校正。
c. 否則，會有CPS1校正，校正量Correctionj如下被計算出如果^4v^L^C五/XC局17,那么
24Cotrecti加j --(Swn一dACEg卿Upp +ACEi) —(Sum—dACEJ，^^—Uppe,十ACE卩)
如果爿V^Lv4C五/、爿C五,，那么 Correction j -"CSum-dACEn^ + ACE』)二-(Sum-dACE(,^^ +ACEjL)
校正值表達式的第一項僅僅是積分作用，該積分作用被應(yīng)用為負反饋用以減少瞬時ACE與其一分鐘平均ACE的累積偏差。這個校正值(作為絕對值)被固定(clampe)為系統(tǒng)允許的單個AGC循環(huán)最大校正值定量。也就是說，雖然上式計算期望的校正值，但是期望的校正值受系統(tǒng)物理容量限制。例如，本發(fā)明可以對于AGC控制循環(huán)確定 100MW校正值，但該系統(tǒng)具有只允許50MW校正值的物理約束。因此，實際實現(xiàn)的校正值從期望的IOOMW減少到50MW。
由于CPS2控制(下面進一步描述)具有比CPSl控制高的優(yōu)先級，如果CPS2校正值與CPSl校正值在相同的方向中，則較大的校正量#皮用于AGC控制；如果CPS1校正值與CPS2校正值在相反的方向中，則僅僅將CPS2校正值用于AGC控制，而CPS1校正值凈皮忽略；如果 CPSl校正值是0， CPS2校正值是非0，則將CPS2校正值用于AGC 控制;如果CPS2校正值是0， CPSl校正值是非0，則將CPSl校正值用于AGC控制；如果CPSl校正值和CPS2校正值都為0，則AGC控制中不包含CPS校正值。
如果瞬時ACE值在整個時鐘分鐘期間不改變符號，那么本發(fā)明控制方案確定具有與瞬時ACE值相同的符號的時鐘分鐘ACE目標，這是期望的以使控制努力(control effort)最小化。也就是說，這種技術(shù) 放松了 AGC控制或最小化AGC控制的頻率以及控制量級。
如果瞬時ACE值在時鐘分鐘期間改變符號，對具有與運行時鐘分鐘ACE平均值相同的符號的時鐘分鐘ACE目標的校正值是最小校正值(least correction )，其中系統(tǒng)需要所述最小校正值用以將運行時鐘分鐘ACE平均值移動到由下和上時鐘分鐘ACE目標所確定的范圍內(nèi)。與任意一個時鐘分鐘ACE目標的偏差的累積部分地抵消了與其他時鐘分鐘ACE目標的偏差的累積。
對于時鐘分鐘的第一 AGC循環(huán)，如果ACE在由時鐘分鐘ACE目標所確定的期望范圍之外，那么校正值將會是負的ACE。
可以表明通過遵循上述控制方案，如果該系統(tǒng)響應(yīng)用以實施所確定的校正，則與所述ACE目標的ACE偏差的和將被限制在由上ACE 目標和下ACE目標所確定的期望范圍內(nèi)。
才艮據(jù)另一實施例，死區(qū)(dead band )被添加到兩個時鐘分鐘ACE 目標的每一個用以避免運行時鐘分鐘ACE平均值圍繞時鐘分鐘ACE 目標擺動。這樣的情形可由影響ACE的任意隨機因素觸發(fā)。死區(qū)也減小時鐘分鐘ACE平均值在任意時鐘分鐘的末尾附近會超出所期望的范圍的似然性(likelihood)。
例如，指定上時鐘分鐘ACE目標的死區(qū)為該ACE目標的10%。
-如果AC￡f" > A收AC￡/》0,9 * AC五,"和0 ^ Avgl 一 A W < 0.9 * /ICEf則
不引起CPS1校正。
_如果;> hgl一ACS/ 2 0'9MC《和AvgUW1 2 ，則引起
CPS1校正。
-如果Avgl JC巧"c《，則引起cpsi校正。
-如果O"v艮ACS/ <0，ACEf ，則不引起cpsi校正。
在另一實施例中，本發(fā)明可預(yù)見地控制CPS2性能準則(在當前月
上的統(tǒng)計值)以避免非遵守。利用直到先前的時鐘十分鐘間隔的歷史
性能數(shù)據(jù)，本發(fā)明確定歷史遵守性能。如果CPS2值適當?shù)卦谒谕?遵守值(compliant value)之上，則AGC控制對于當前月的剩余部分可以被放松；如果CPS2值適當?shù)卦谒谕淖袷刂抵?，則AGC控制對于當前月的剩余部分應(yīng)當被收緊，以滿足在該月末尾所要求的遵守性能。
根據(jù)本發(fā)明，在每個時鐘十分鐘周期的開始，基于先前的性能計算出遵守目標(compliance target)。從遵守目標中計算出對于當前十分鐘周期的十分鐘ACE目標。保守地，一個實施例定義了乘數(shù)(其值可以;故用戶或運營商改變)用于定標(scale)所計算的十分鐘ACE目標。
利用所確定的十分鐘ACE目標，在時鐘十分鐘周期的每個AGC 循環(huán)處，運行平均ACE (running average ACE)被計算，并且針對相關(guān)聯(lián)的十分鐘ACE目標被監(jiān)視。特別地，瞬時ACE與十分鐘ACE目標的偏差在當前十分鐘周期的每個先前AGC循環(huán)被積累并且所積累的值被加到當前AGC循環(huán)的瞬時ACE用以形成CPS2校正量。如果運行十分鐘平均ACE的絕對值小于相應(yīng)的十分鐘ACE目標，則不需要CPS2校正。
對于CPS2， NERC對于一個月周期上的十分鐘ACE平均值要求 90%遵守。CPS2標準可以被定義為
其中
—Acs,是瞬時聯(lián)絡(luò)線偏置ACE值，
一 Z^-V《，o.V(-嗎X-即，
- ^是由以Hz為單位的目標頻率導(dǎo)出的常數(shù)，
- v是等于1.65的常數(shù)，其被用于轉(zhuǎn)換頻率目標來產(chǎn)生90 %概率
值，
-Bi是以MW/0.1Hz為單位的控制區(qū)域頻偏， -Bs是以MW/0.1Hz為單位的互連頻偏。
一個月(例如在30天的月的情況下)具有30天x24小時x6個十分鐘間隔，也就是說，T = 4320個十分鐘時間間隔。用t表示當前時間間隔。nt表示有效ACEm-min值(在IO分鐘上取平均的瞬時ACE 值)的數(shù)量，Vt表示到目前間隔t的CPS2非遵守間隔的數(shù)量。nT.t表示到T時間間隔末尾的剩余時間間隔的數(shù)量。在遵守周期的剩余部分期間會有VT_t個CPS2違反(violation )。
為了在T時間間隔的末尾以90%遵守來遵照CPS2標準，下面的關(guān)系應(yīng)當被滿足。可變的遵守目標Pcps2被用在該式中；在一個實施例中，遵守目標默認值為90%,其中分子指示在當前月期間非遵守十分鐘間隔(過去的非遵守間隔加將來的非遵守間隔)的數(shù)量，分母指示在當前月期間遵守十分鐘間隔的數(shù)量。
或
(13)
27其中PT —t代表對于剩余的T-t時間范圍(剩余的時鐘十分鐘時間周期)的違反概率目標閾值，(1-PT-t)代表對于剩余的T-t時鐘十分鐘時間周期的所預(yù)期的最小遵守目標。注意根據(jù)到目前時間間隔t 的性能，PT-t可以低于或高于(1-PCPS2)(具有O.l的默認值)。
在一個實施例中，變量Pcps2被引入式(13)中，以使得運營商能
夠指定遵守目標(例如92%，其不同于所批準的90%目標)來允許安全裕度，以確保遵守目標不被違反。 CPS2準則可以以概率項來表達
其中，C^1是代表在一個月上的十分鐘ACE平均值的隨機變量。讓一"(-賜')(一即,那么LmM.65Bw
在NERC的CPS準則推導(dǎo)中假設(shè)，"CE」具有預(yù)期值為零并且標準偏差為"^1的正態(tài)分布(其中"fe廣巧^h)。
為了簡化，標準化k"J,使得細10 = [AC五,o] ，
于是ace^具有預(yù)期值為零并且標準偏差為一的標準正態(tài)分布。其
1 ;c2
概率密度函數(shù)為K2 。
現(xiàn)在可以將CPS2準則按照^"'。如下改寫
對于任意非負的y，存在唯一的非負的x,使得 1 x f2
P{h0 JWf"^f" (14)
于是如果、"l^:h，我們有^^。M^y。如式(13)中所計算的那樣，讓y是預(yù)期CPS2遵守的目標，也就是說，
， (1一P取2)'", 一V, ,仏、
y = l— Pr-, = P，z---, (15)
^T-'
標準化的ace10目標x能夠立刻從式(14)和(15)中被計算出。例如，當y = 0.9，x=1.65時。利用A。/"t^h,我們有"k^^"。
因為"t^i能夠利用平均方法(E^f的期望的近似)被計算，能
夠容易地計算對于下一個十分鐘間隔的CPS2 ACE十分鐘目標。也就是說，由
(2 [AC￡，o l2 + [ACE 10l"/(f - 1) "|0 / x 計算
i=如-1)x " ")- U [^7l2 (is)
V 〖。l
這個值能夠被用作影響控制量的CPS2目標。
在允許運營商調(diào)節(jié)所計算的十分鐘ACE目標的實施例中，引入增益并且表示為gaeelG。這個增益具有1.0的默認值并且能夠被運營商手動地改變。
如果對當前十分鐘間隔的當前月總CPS2性能比期望的好，則運營
商可以通過降低增益gaeeH)來增大十分鐘ACE目標，這意味著在不利
用該增益的情況下在十分鐘ACE目標之上的運行十分鐘ACE的絕對值可在利用該增益的所調(diào)節(jié)的十分鐘ACE目標之下。這減少了控制動作的數(shù)量以實現(xiàn)更好的系統(tǒng)經(jīng)濟性而適當?shù)貭奚侰PS2性能，然而確保了在報告周期末尾時所得到的總CPS2性能仍然稍微高于所希望的 (遵守)值。
如果對當前十分鐘間隔的當前月的總C P S 2性能比期望的差，則運
營商可以通過增大增益gaeeK)來減少十分鐘ACE目標，這意味著在不
利用增益的情況下在十分鐘ACE目標之下的運行十分鐘ACE的絕對值在利用該增益后可在所調(diào)節(jié)的十分鐘ACE目標之上，因此增加了控制動作的數(shù)量以改善在當前前月的剩余十分鐘時間周期上的總CPS2 性能。
注意上面所定義的運營商確定的可變遵守目標Pcps2也允許運營商影響在當前月的末尾時的CPS2值。
本發(fā)明的CPS2控制方案要求基于AGC的CPS必須采取適當?shù)目?制動作，使得當前十分鐘ACE平均值的絕對值在所計算的CPS2目標之下，如式(15)中所示。
為了確定基于CPS2的校正，時鐘十分鐘ACE上目標^C^^,和下目標爿C^7c被如下定義:
ACE1DJ7 — g卿,。I + -1) x ￡,。 / x) - g C^;l2 (16) ACfi10， = — | g』|+-1)《；">-||;^^ (17) 基于這個CPS2控制方案的校正控制量(或校正)如下地被計算，
并且被用于確定系統(tǒng)總期望發(fā)電量，這可適用于每個時鐘十分鐘間隔t
的每個AGC循環(huán)j:
1. 如上面在式(16)和(17)中所示，計算當前十分鐘時間間隔的 CPS2時鐘十分鐘ACE上目標JC五70,和下目標^C五/C,。
2. 計算瞬時ACE、 ACEj在時鐘十分鐘周期期間分別與其十分鐘 ACE上和下目標兩者的偏差。ACE與其上目標的偏差被表示為 Z>e/^Lv4C￡},/>。w—f加M并且被計算為
i)e/^4C五,羅Lr,:爿CjE) -爿C五M〃；
并且類似地，ACE與其下目標的偏差用Z)e"fl—』C￡}，F(xiàn)r。w—i。證來表示并且被計算為
3. 從當前十分鐘時間間隔的開始直到即刻先前AGC控制循環(huán)(包括即刻先前AGC控制循環(huán))分別計算De/^L^4C^，F(xiàn),。，和 Z)e〃fl—^4C￡},F/WM_i。wer 的和，并且用 S"附—dL4C五人'F,。w—和 5"Mm_"C^', 。wi。wr來表示這些和，用于包括在時鐘分鐘t內(nèi)直到循環(huán)j的有關(guān)樣本。
4. 記錄從當前十分鐘時間間隔的開始直到緊接的先前AGC控制循環(huán)的AGC控制循環(huán)的數(shù)量，并且將該數(shù)量表示為5^附_0^/^/。類似地，求從當前十分鐘時間間隔的開始到即刻先前AGC控制循環(huán)的瞬時 ACE的和并且用Sfm^JC五/來表示這個數(shù)。
5. 計算在直到即刻先前AGC控制循環(huán)的時間間隔的運行十分鐘 ACE平均值爿i^^—y4C五/為
AvglO_AC￡/ ——一，f,
6. 如下地確定校正量
30a. 如果(K Jvg/CLJC五/〈^C^7C校正量為0,這意味著不需要 CPS2校正。
b. 如果^C五/W < Jvg70_JC￡7<0，校正量為0，這意味著不需要 CPS2校正。
c. 否則，會有CPS2校正，校正量Correctionj如下地被計算如果爿vg^—^C五/ >v4C￡70,，那么
Correcrto =一(S"附一必CE^J^u， + AC丑p = -"urn—必CE,:—+ AC￡10'")
如果^v^6L爿CE/《JC^70,"，那么 Corr"rio =一(S"加-必C《二a附+ AC￡y) = 一(S鄉(xiāng)一必C五二，—j^析+ AC￡10f >
這個校正值在不考慮符號的情況下定量地被固定為系統(tǒng)允許的單個AGC循環(huán)最大校正值。在Correctionj的表達式中的第一項僅僅是積分作用，該積分作用被采用在負反饋中以減少瞬時ACE與其十分鐘平均ACE的積分偏差。
由于CPS2控制具有比CPS1控制高的優(yōu)先級，如果CPS2校正值與CPS1校正值在相同的方向中，較大的校正量被用于AGC控制；如果CPS1校正值與CPS2校正值在相反的方向中，僅僅會將CPS2校正值用于AGC控制中，CPS1校正值被忽略；如果CPS1校正值是0， CPS2是非0，會將CPS2校正值用于AGC控制；如果CPS2校正值是0， CPS1是非0，會將CPS1校正值A(chǔ)GC用于控制；如果CPS1校正值和 CPS2校正值都為0, CPS校正值將不會^皮包含在AGC控制中。
如果ACE在整個時鐘分鐘期間不改變符號，那么上面的控制方案識別具有與在整個時鐘十分鐘期間的ACE相同的符號的時鐘十分鐘 ACE目標，這是所期望的狀態(tài)。如果ACE值在時鐘十分鐘間隔期間改變符號，對具有與運行時鐘十分鐘ACE平均值相同的符號的時鐘十分鐘ACE目標的校正值是最小校正值，其中系統(tǒng)需要該最小校正值來將運行時鐘十分鐘ACE平均值移動到由下和上時鐘十分鐘ACE目標所確定的范圍內(nèi)。與一個時鐘十分鐘ACE目標的偏差的累積部分地抵消與另一時鐘十分鐘ACE目標的偏差的累積。
通過遵循上述控制方案，如果該系統(tǒng)響應(yīng)用以如所期望地進行校正，則與所述ACE目標的ACE偏差的和被限制在由上CPS2 ACE目標和下CPS2ACE目標所確定的期望范圍中。
對于時鐘十分鐘間隔的第一 AGC循環(huán)，如果ACE在由時鐘分鐘 ACE目標所確定的期望范圍之外，那么該校正值是負的ACE。
在另一實施例中，死區(qū)^皮添加到(上和下)兩個時鐘十分鐘ACE 目標的每一個以避免運行時鐘分鐘ACE平均值圍繞時鐘十分鐘ACE 目標擺動(這可由影響ACE的任意隨機因素觸發(fā))并減小時鐘十分鐘 ACE平均值在任意的時鐘十分鐘的末尾附近超出期望范圍的似然性。例如，讓上時鐘十分鐘ACE目標的死區(qū)被指定為ACE目標的10%。
- 如果 4C譜j7 :> AvglO-/4W、0.9*AC￡10," 和
0^VgU)_^^' <0.9^^《,則不引起cps2校正。則引起CPS2校正。
-如果^io一4C《"CM《，則引起CPS2校正。
-如果" 10一ACE/ <OWAC《，則不引起CPS2校正。
圖1是結(jié)合本發(fā)明教導(dǎo)的示例性能量管理系統(tǒng)10的框圖。能量
管理系統(tǒng)10提供NERC遵守操作。自動發(fā)電控制(AGC)數(shù)據(jù)庫14
存儲在運營商管理下與電力系統(tǒng)有關(guān)的所有監(jiān)視和控制數(shù)據(jù)以及應(yīng)用
程序，例如如上所述計算瞬時ACE值所需要的頻率和功率值。這些工
作值(operating value)由監(jiān)視和控制裝置16 (例如傳感器和執(zhí)行器)
提供和/或經(jīng)過監(jiān)視和控制網(wǎng)絡(luò)(例如SCADA網(wǎng)絡(luò))來提供。
CPS1模塊20和CPS2模塊24從AGC數(shù)據(jù)庫16中接收數(shù)據(jù)用于
如上所述執(zhí)行計算用以控制系統(tǒng)并且使系統(tǒng)遵守NERC CPS1和CPS2
值。此外，CPS1模塊20和CPS2模塊24還存儲計算結(jié)果和歷史數(shù)據(jù)
以便用在上面所描述的CPS1和CPS2計算中。應(yīng)當理解，對模塊的參
考包括但不局限于由處理器可執(zhí)行的指令集并且可以采用軟件、固件
或硬件或其任何組合的形式。此外，處理器應(yīng)當被理解為表示執(zhí)行所述指令集中的命令的一個或多個計算裝置或硬件裝置。
決策控制模塊30從分離的CPS模塊20和24接收實時輸入并且基于信號優(yōu)先級和本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其他控制因素做出AGC決策。例如從CPS1模塊20和CPS2模塊24產(chǎn)生的控制信號可被分配有關(guān)它們對AGC信號的影響的優(yōu)先級。通常，CPS2模塊結(jié)果比CPS1模塊結(jié)果被給予較高的優(yōu)先級。
在決策控制模塊30確定了校正動作之后，模塊30對發(fā)電分配模塊34發(fā)出命令，以對可用的發(fā)電機執(zhí)行確保遵守CPS1和CPS2標準的必要的AGC管制。MW發(fā)電量對可用的發(fā)電機的分配是基于所指派的參與因素和發(fā)電機物理的、運行的和經(jīng)濟的特點。此外，所述分配
被執(zhí)行用以維持總單元發(fā)電需求穩(wěn)定并且防止過多的單元操縱。
圖2和3的流程框圖iJL明了用于響應(yīng)于CPS1和CPS2的預(yù)期值來控制電力系統(tǒng)的上述步驟。
在圖2的步驟100，確定CPS1遵守目標。在步驟104,確定時鐘周期從該周期的開始到該周期的末尾的數(shù)量。在相應(yīng)的步驟108和112 確定X1和X2的平均值。時鐘分鐘ACE目標在步驟116被確定。上和下ACE目標在步驟130被確定。對上和下目標的偏差在步驟134被計算并且所述偏差在步驟138被求和。利用在步驟142所確定的值，在步驟146確定一分鐘ACE運行平均值。ACE校正量在步驟150被確定并且步驟154^t應(yīng)用于電力系統(tǒng)。
在圖3的步驟200確定CPS2遵守目標。在步驟204確定ACE目標，在步驟208確定上和下ACE目標。對上和下目標的偏差在步驟212 被計算并且所述偏差在步驟216被求和。利用在步驟220所確定的值，在步驟224確定十分鐘ACE運行平均值。ACE校正量在步驟228被確定并且在步驟232凈皮應(yīng)用于電力系統(tǒng)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員認識到諸如數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的包括CPU、存儲器、 I/O、程序存儲裝置、連接總線和其他適當?shù)慕M件裝置可以被編程或者另外地被設(shè)計來促進本發(fā)明的方法實施例的實行，該方法實施例包括圖2和3的流程圖。這樣的系統(tǒng)包括用于執(zhí)行這些實施例的方法的適當?shù)某绦蚧驊?yīng)用程序。系統(tǒng)內(nèi)的軟件應(yīng)用程序可以被用于執(zhí)行在此描述的各種計算和邏輯運算。某些應(yīng)用程序可有利地被用于執(zhí)行某些操作，其他的應(yīng)用程序可有利地被用于執(zhí)行其他操作。
目前在電力系統(tǒng)中可運行的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、工具、模塊和應(yīng)用程序能夠被用來執(zhí)行與本發(fā)明相關(guān)的計算和的操作。在這樣的系統(tǒng)、工具、模塊和應(yīng)用程序(例如數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序和計算工具)之中計算和操作的分離取決于這種計算資源的可用性。
在另一實施例中，供數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)使用的諸如預(yù)錄盤或其他計算機程序產(chǎn)品的制造物品包括存儲介質(zhì)和在其上所記錄的程序，所述程序用于引導(dǎo)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)來促進實行本發(fā)明方法。這樣的設(shè)備和制造物品也落在本發(fā)明的精神和范圍中。
本發(fā)明在由計算機所執(zhí)行的計算機可執(zhí)行指令(例如程序模塊) 的通常上下文中被描述。通常，程序模塊包括例程、程序、對象、組件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等等，其執(zhí)行特定任務(wù)或?qū)崿F(xiàn)特定的抽象數(shù)據(jù)類型。例如構(gòu)成本發(fā)明基礎(chǔ)的軟件程序可以以不同的語言被編碼，以供不同的處理平臺使用。應(yīng)理解的是，構(gòu)成本發(fā)明基礎(chǔ)的原理能夠利用不同類型的計算機軟件技術(shù)來實現(xiàn)。
此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，本發(fā)明實施例可以用不同的計算機系統(tǒng)配置來實現(xiàn)，包括手持式裝置、多處理器系統(tǒng)、基于微處理器或可編程的消費電子產(chǎn)品、微型計算機、大型計算機等等。這些實施例可以在分布式計算機環(huán)境中被實現(xiàn)，其中任務(wù)通過經(jīng)通信網(wǎng)絡(luò)連接的遠程處理裝置來執(zhí)行。在分布式計算環(huán)境中，程序模塊可位于本地和遠程計算機存儲介質(zhì)兩者中，所述存儲介質(zhì)包括存儲器存儲裝置。
雖然本發(fā)明的各種實施例在此已經(jīng)被示出和描述，然而顯而易見的是，這些實施例僅僅是以例子的方式被提供的?？梢宰龀鲈S多變型、改變和代替方案，而不脫離本發(fā)明。相應(yīng)地，意圖在于僅僅通過后附的權(quán)利要求的精神和范圍來限定本發(fā)明。
3權(quán)利要求
1. 一種用于根據(jù)控制性能標準來控制電力系統(tǒng)控制區(qū)域的方法，其中控制區(qū)域的運行確定區(qū)域控制參數(shù)值和控制性能標準值，該方法包括(a)確定控制性能標準遵守目標；(b)從遵守周期的開始到時間t確定控制性能標準值的統(tǒng)計度量，其中該統(tǒng)計度量在所述時間t被確定；(c)響應(yīng)于統(tǒng)計度量，確定區(qū)域控制參數(shù)目標；(d)確定在先前時間間隔上區(qū)域控制參數(shù)值和區(qū)域控制參數(shù)目標之間的關(guān)系；(e)響應(yīng)于在步驟(d)所確定的關(guān)系，確定區(qū)域控制參數(shù)校正值；(f)響應(yīng)于區(qū)域控制參數(shù)校正值，控制電力系統(tǒng)控制區(qū)域；(g)周期性重復(fù)步驟(b)-(f)直到遵守周期末尾為止。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中統(tǒng)計度量包括控制性能標準值的平均值，并且步驟(b)進一步包括；(bl) 確定區(qū)域控制參數(shù)值在一分鐘時間間隔上的平均值； (b2 ) 確定頻偏值在一分鐘時間間隔上的平均值； (b3 ) 確定頻率偏差值在一分鐘時間間隔上的平均值； (b4) 響應(yīng)于在步驟(bl)-(b3)所確定的平均值，確定平均控制性能標準。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中步驟(d)進一步包括確定區(qū)域控制參數(shù)值在先前時間間隔上的平均值和確定區(qū)域控制參數(shù)值在先前時間間隔期間的平均值與區(qū)域控制參數(shù)目標之間的差，所述差代表所述關(guān)系。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中先前時間間隔包括從即刻先前分鐘的開始到確定平均值時的時間的多個自動發(fā)電控制循環(huán)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中步驟(d)進一步包括確定在先前時間間隔期間的瞬時區(qū)域控制參數(shù)值，以及累積在每個瞬時區(qū)域控制參數(shù)值與區(qū)域控制參數(shù)目標之間的差，所述差代表所述關(guān)系。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的方法，先前時間間隔包括從即刻先前分鐘的開始到確定平均值時的時間的多個自動發(fā)電控制循環(huán)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中控制性能標準值響應(yīng)于在所定義的時間間隔上區(qū)域控制誤差值的平均值和在所定義的時間間隔上頻率差值的平均值。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中統(tǒng)計度量包括平均值，控制性能標準包括CPS1控制性能標準，遵守目標包括100%，遵守周期包括一年。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中統(tǒng)計度量響應(yīng)于用于控制性能標準的所假定的概率密度函數(shù)，控制性能標準包括CPS2控制性能標準，遵守目標包括90%,遵守周期包括一個日歷月。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中區(qū)域控制參數(shù)值包括ACE值，區(qū) 域控制參數(shù)目標包括ACE目標。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中步驟(f)進一步包括在由電力電力系統(tǒng)控制區(qū)域。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中步驟(b)的遵守周期的開始進一步包括在當前月之前的11個月的月開始，步驟(g)的遵守周期的末尾進一步包括當前月的末尾，其中遵守周期包括12個月。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中步驟(b)和(c)每一個時鐘分鐘被執(zhí)行一次，步驟(d)到(f)針對每個自動發(fā)電控制循環(huán)被執(zhí)行。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中步驟(d)和(e)在每個自動發(fā)電控制循環(huán)的末尾被執(zhí)行，步驟(f)進一步包括在下一自動發(fā)電控制循環(huán) 期間響應(yīng)于區(qū)域控制參數(shù)校正值來控制電力系統(tǒng)控制區(qū)域。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中自動發(fā)電控制循環(huán)包括4秒。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中步驟(c)進一步包括響應(yīng)于統(tǒng) 計度量確定區(qū)域控制參數(shù)目標，以及將該區(qū)域控制參數(shù)目標乘以增益
17.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中統(tǒng)計度量包括平均值，控制性能標準值包括CPS1并且從下式來確定<formula>formula see original document page 3</formula>
18.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中步驟(c)包括從遵守周期的開始到確定笫一實際平均值時的時間t響應(yīng)于控制性能標準值來確定第一實際平均性能標準，并且從時間t到遵守周期末尾確定第二期望平均性能標準，其中笫二期望平均值響應(yīng)于第一實際平均值，并且其中區(qū)域控制參數(shù)目標響應(yīng)于第二期望平均值。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中第一平均值從下式確定并且所述第二平均值從下式確定
20. 根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中AFi項包括先前時間間隔的平均頻率誤差或者包括最大絕對值時鐘分鐘平均頻率誤差，包含最大絕對值時鐘分鐘平均頻率誤差的符號。
21. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其f區(qū)域控制參數(shù)目標從下式確定并且其中增益參數(shù)gAf包括缺省值1或另一正實數(shù)的值。
22. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中步驟(b)進一步包括；(b 1) 確定區(qū)域控制參數(shù)值在十分鐘時間間隔上的平均值； (b2) 確定在步驟(bl)所確定的區(qū)域控制參數(shù)的多個平均值的統(tǒng)計表示；(b3 ) 響應(yīng)于步驟(bl)和(b2)確定控制性能標準值的統(tǒng)計度量。
23. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中步驟(b)的遵守周期的開始進一步包括當前日歷月的開始，步驟(g)的遵守周期的末尾進一步包括當前月的末尾。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中步驟(b)和(c)每十時鐘分鐘被執(zhí)行一次，步驟(d)至(f)對于每個自動發(fā)電控制循環(huán)被執(zhí)行。
25. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中控制性能標準包括CPS2，統(tǒng)計度量從下式確定
26. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中區(qū)域控制參數(shù)目標從下式確定
27. —種用于根據(jù)控制性能標準在控制間隔i的控制循環(huán)j期間對電力系統(tǒng)控制區(qū)域進行控制的方法，其中控制區(qū)域操作確定區(qū)域控制參數(shù)值和控制性能標準值，該方法包括(a) 確定控制性能標準遵守目標；(b) 從遵守周期的開始到確定所述平均值時的時間t響應(yīng)于控制性能標準值來確定控制性能標準的統(tǒng)計度量；(c) 響應(yīng)于所述統(tǒng)計度量，確定區(qū)域控制參數(shù)上目標和下目標；(d) 從控制間隔i的開始到控制循環(huán)j-l確定每個區(qū)域控制參數(shù) 值與上目標的第一偏差和每個區(qū)域控制參數(shù)值與下目標的第二偏差；(e) 對第一偏差求和來產(chǎn)生第一和，以及對第二偏差求和來產(chǎn)生第二和；(f) 從控制間隔i的開始到控制循環(huán)j-l響應(yīng)于區(qū)域控制參數(shù)值來確定平均區(qū)域控制參數(shù)；(g) 確定平均區(qū)域控制參數(shù)和上目標之間的關(guān)系；(h) 確定平均區(qū)域控制參數(shù)和下目標之間的關(guān)系；以及(i) 確定要應(yīng)用到控制循環(huán)j的區(qū)域控制參數(shù)的校正量，其中所述校正量響應(yīng)于在步驟(g)和(h)所確定的關(guān)系以及第一及第二和，或者確定出不需要校正量。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27的方法，其中步驟(g)的關(guān)系包括大于0并小于上目標的平均區(qū)域控制參數(shù)，以及其中響應(yīng)于步驟(g)的關(guān)系，步驟 (i)進一步包括確定出不需要校正量。
29. 根據(jù)權(quán)利要求27的方法，其中步驟(h)的關(guān)系包括小于0并大于下目標的平均區(qū)域控制參數(shù)，以及其中響應(yīng)于步驟(ha)的關(guān)系，步驟(i)進一步包括確定出不需要校正量。
30. 根據(jù)權(quán)利要求27的方法，步驟(i)進一步包括為根據(jù)步驟(g) 大于上目標的平均區(qū)域控制參數(shù)，確定包含所述第一和以及控制控制循環(huán)j的區(qū)域控制參數(shù)的量的負數(shù)的校正量。
31. 根據(jù)權(quán)利要求27的方法，步驟(i)進一步包括為根據(jù)步驟(g) 大于上目標的平均區(qū)域控制參數(shù)，確定包含所述第一和、控制循環(huán)j 的區(qū)域控制參數(shù)與上目標的偏差以及該上目標的量的負數(shù)的校正量。
32. 根據(jù)權(quán)利要求27的方法，步驟(i)進一步包括為小于下目標的平均區(qū)域控制參數(shù)，確定包含所述第二和以及控制循環(huán)j的區(qū)域控制參數(shù)的量的負數(shù)的校正量。
33. 根據(jù)權(quán)利要求27的方法，步驟(i)進一步包括為根據(jù)步驟(h) 小于下目標的平均區(qū)域控制參數(shù)，確定包含所述第二和、控制循環(huán)j 的區(qū)域控制參數(shù)與下目標的偏差以及該下目標的量的負數(shù)的校正量。
34. 根據(jù)權(quán)利要求27的方法，其中步驟(g)進一步包括確定在步驟 (f)所確定的平均值和上目標的幾分之一之間的關(guān)系。
35. 根據(jù)權(quán)利要求27的方法，其中步驟(h)進一步包括確定在步驟(f)所確定的平均值和下目標的幾分之一之間的關(guān)系。
36. 根據(jù)權(quán)利要求27的方法，其中控制性能標準包括CPS1，統(tǒng)計度量包括平均值，遵守目標包括100%，遵守周期包括一年，上目標根據(jù)下式確定和下目標根據(jù)下式確定
37. 根據(jù)權(quán)利要求27的方法，其中控制性能標準包括CPSl,統(tǒng)計度量包括平均值，遵守目標包括100%，遵守周期包括一年，上目標根據(jù)下式確定<formula>formula see original document page 6</formula>和下目標根據(jù)下式確定<formula>formula see original document page 6</formula>
38. 根據(jù)權(quán)利要求27的方法，其中步驟(c)進一步包括利用增益系數(shù)來確定上和下目標。
39. 根據(jù)權(quán)利要求27的方法，其中控制性能標準包括CPS2，統(tǒng)計度量響應(yīng)于控制性能標準的所假定的概率密度函數(shù)，控制性能標準包括CPS2控制性能標準，遵守目標包括90%和遵守周期包括一個日歷月，上目標根據(jù)下式確定<formula>formula see original document page 6</formula>和下目標根據(jù)下式確定<formula>formula see original document page 6</formula>
40.根據(jù)權(quán)利要求27的方法，其中控制性能標準包括CPS2，統(tǒng)計度量響應(yīng)于控制性能標準的所假定的概率密度函數(shù)，遵守目標包括90% 和遵守周期包括一個日歷月，上目標根據(jù)下式確定
41. 根據(jù)權(quán)利要求27的方法，其中步驟(c)進一步包括利用增益系數(shù)來確定上和下目標。
42. —種用于根據(jù)第一和第二控制性能標準來控制電力系統(tǒng)控制區(qū)域的方法，其中控制區(qū)域的運行確定區(qū)域控制參數(shù)值，該方法包括(a) 確定第一性能標準的第一遵守目標和第二性能標準的第二遵守目標；(b) 從第一遵守周期的開始到確定第一平均值時的時間t響應(yīng)于控制區(qū)域參數(shù)值來確定第一性能標準統(tǒng)計度量；(c) 從第二遵守周期的開始到確定第二平均值時的時間t響應(yīng)于控制區(qū)域參數(shù)值來確定第二性能標準統(tǒng)計度量；(d) 響應(yīng)于第一性能標準統(tǒng)計度量確定第一區(qū)域控制參數(shù)目標；(e) 響應(yīng)于第二性能標準統(tǒng)計度量確定第二區(qū)域控制參數(shù)目標；(f) 響應(yīng)于第一區(qū)域控制參數(shù)目標和區(qū)域控制參數(shù)值確定第一區(qū) 域控制參數(shù)校正值；(g) 響應(yīng)于第二區(qū)域控制參數(shù)目標和區(qū)域控制參數(shù)值確定第二區(qū) 域控制參數(shù)校正值；以及(h) 根據(jù)第一和笫二區(qū)域控制參數(shù)校正值中的一個或兩個來控制電力系統(tǒng)。
43. 根據(jù)權(quán)利要求42的方法，其中第二區(qū)域控制參數(shù)具有比第一區(qū)域控制參數(shù)高的優(yōu)先級，其中如果第一和第二校正值在相同方向上，根據(jù)步驟(i )使用具有較大值的校正值；其中如果第一和第二校正值在相反方向上，根據(jù)步驟(i )使用第二校正值；如果第一和第二校正值中的一個基本上為零，根據(jù)步驟(i)使用非零校正值。
44. 根據(jù)權(quán)利要求42的方法，其中第一區(qū)域控制參數(shù)包括CPS1，aceio" = |((t-i)xL10/x)-g[:S^1和下目標根據(jù)下式確定第二區(qū)域控制參數(shù)包括CPS2。
45. 根據(jù)權(quán)利要求42的方法，其中第一遵守目標包括100%,第一遵守周期包括日歷年，第二遵守目標包括90%，第二遵守周期包括曰歷月。
46. —種用于根據(jù)第一和第二控制性能標準來控制電力系統(tǒng)控制區(qū)域的裝置，該裝置包括數(shù)據(jù)庫，其用來存儲從電力系統(tǒng)控制區(qū)域的運行參數(shù)中所確定的區(qū)域控制參數(shù)值；第一模塊，其用于從第一遵守周期的開始到確定第一度量時的時間響應(yīng)于運行參數(shù)來確定第一控制性能標準的第一度量；第二模塊，其用于從第二遵守周期的開始到確定第二度量時的時間響應(yīng)于運行參數(shù)來確定第二控制性能標準的第二度量；第三模塊，其用于響應(yīng)于第一度量和第一控制性能標準的遵守目標來確定第一區(qū)域控制參數(shù)目標，并且用于響應(yīng)于第二度量和第二控制性能標準的遵守目標來確定第二區(qū)域控制參數(shù)目標；第四模塊，其用于響應(yīng)于第一區(qū)域控制參數(shù)目標和區(qū)域控制參數(shù)值來確定第一區(qū)域控制參數(shù)校正值，并且用于響應(yīng)于第二區(qū)域控制參數(shù)目標和區(qū)域控制參數(shù)值來確定第二區(qū)域控制參數(shù)校正值；第五模塊，其用于根據(jù)第一和第二區(qū)域控制參數(shù)校正值中的一個或者兩個來控制電力系統(tǒng)控制區(qū)域。
47. 根據(jù)權(quán)利要求46的裝置，其中運行參數(shù)包括實際的和預(yù)定的輸入和輸出功率通量以及實際的和預(yù)定的互連頻率。
48. 根據(jù)權(quán)利要求46的裝置，其中第二區(qū)域控制參數(shù)具有比第一區(qū)域控制參數(shù)高的優(yōu)先級，其中如果第一和第二區(qū)域控制參數(shù)校正值在相同方向上，笫五模塊使用具有較大絕對值的校正值，其中如果第一和第二區(qū)域控制參數(shù)校正值在相反方向上，第五模塊使用第二校正值，如果第一和第二區(qū)域控制參數(shù)校正值中的一個基本上為零，那么第五模塊使用非零校正值。
49. 根據(jù)權(quán)利要求46的裝置，其中第一區(qū)域控制參數(shù)包括CPS1，第二區(qū)域控制參數(shù)包括CPS2。
50. 根據(jù)權(quán)利要求46的裝置，其中第一控制性能標準的遵守目標包括100%,第一遵守周期包括日歷年，第二控制性能標準的遵守目標包括90%，第二遵守周期包括日歷月。
51. 根據(jù)權(quán)利要求46的裝置，其中第一和第二度量從相應(yīng)第一和第二遵守周期的開始到時間t被確定，其中第四模塊響應(yīng)于第一區(qū)域控制參數(shù)目標和直到時間t的區(qū)域控制參數(shù)值來確定第一區(qū)域控制參數(shù)校正值，并且響應(yīng)于第二區(qū)域控制參數(shù)目標和直到時間t的區(qū)域控制參數(shù)值來確定第二區(qū)域控制參數(shù)校正值。
52. —種用于根據(jù)控制性能標準在控制間隔i的控制循環(huán)j期間對電力系統(tǒng)控制區(qū)域進行控制的計算機程序產(chǎn)品，其中控制區(qū)域的運行確定區(qū)域控制參數(shù)值和控制性能標準值，該計算機程序產(chǎn)品包括計算機可用的介質(zhì)，其具有用于對電力系統(tǒng)控制區(qū)域進行控制的收錄在介質(zhì)中的計算機可讀程序代碼模塊；計算機可讀的第一程序代碼模塊，其用于確定控制性能標準遵守目標；計算機可讀的第二程序代碼模塊，其用于從遵守周期的開始到確定統(tǒng)計度量時的時間t響應(yīng)于控制性能標準值來確定控制性能標準的統(tǒng)計度量，計算機可讀的第三程序代碼模塊，其用于響應(yīng)于統(tǒng)計度量確定區(qū) 域控制參數(shù)上目標和下目標；計算機可讀的第四程序代碼模塊，其用于從控制間隔i的開始到控制循環(huán)j-l確定每個控制區(qū)域參數(shù)值與上目標的第一偏差和每個區(qū) 域控制參數(shù)值與下目標的第二偏差；計算機可讀的第五程序代碼模塊，其用于對第一偏差求和來產(chǎn)生第一和，并且對第二偏差求和來產(chǎn)生第二和；計算機可讀的第六程序代碼模塊，其用于從控制間隔i的開始到控制循環(huán)j-l響應(yīng)于區(qū)域控制參數(shù)值來確定平均區(qū)域控制參數(shù)；計算機可讀的第七程序代碼模塊，其用于確定平均區(qū)域控制參數(shù) 和上目標之間的關(guān)系；計算機可讀的第八程序代碼模塊，其用于確定平均區(qū)域控制參數(shù) 和下目標之間的關(guān)系；計算機可讀的第九程序代碼模塊，其用于確定要應(yīng)用到控制循環(huán)j 的區(qū)域控制參數(shù)的校正量，其中所述校正量響應(yīng)于由第七和笫八程序代碼模塊所確定的關(guān)系以及所述第一及第二和，或確定出不需要校正量。
53. —種用于根據(jù)第一和笫二控制性能標準對電力系統(tǒng)控制區(qū)域進行控制的計算機程序產(chǎn)品，其中控制區(qū)域的運行確定區(qū)域控制參數(shù) 值，該計算機程序產(chǎn)品包括計算機可用的介質(zhì)，其具有用于對電力系統(tǒng)控制區(qū)域進行控制的收錄在介質(zhì)中的計算機可讀程序代碼模塊；計算機可讀的第一程序代碼模塊，其用于確定第一性能標準的第一遵守目標和第二性能標準的第二遵守目標；計算機可讀的第二程序代碼模塊，其用于從第一遵守周期的開始到確定第一平均值時的時間響應(yīng)于控制區(qū)域參數(shù)值來確定第一性能標準統(tǒng)計度量；計算機可讀的第三程序代碼模塊，其用于從第二遵守周期的開始到確定第二平均值時的時間響應(yīng)于控制區(qū)域參數(shù)值來確定第二性能標準統(tǒng)計度量；計算機可讀的第四程序代碼模塊，其用于響應(yīng)于第一性能標準統(tǒng) 計度量確定第一區(qū)域控制參數(shù)目標；計算機可讀的笫五程序代碼模塊，其用于響應(yīng)于第二性能標準統(tǒng) 計度量確定第二區(qū)域控制參數(shù)目標；計算機可讀的第六程序代碼模塊，其用于響應(yīng)于第一區(qū)域控制參數(shù)目標和區(qū)域控制參數(shù)值確定第一區(qū)域控制參數(shù)校正值；計算機可讀的第七程序代碼模塊，其用于響應(yīng)于第二區(qū)域控制參數(shù)目標和區(qū)域控制參數(shù)值來確定第二區(qū)域控制參數(shù)校正值；計算機可讀的第八程序代碼模塊，其用于根據(jù)第一和第二區(qū)域控制參數(shù)校正值中的一個或兩個來對電力系統(tǒng)進行控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及根據(jù)第一和第二控制性能標準來控制電力系統(tǒng)控制區(qū)域的方法，其中控制區(qū)域操作確定區(qū)域控制參數(shù)值。該方法包括(a)確定第一性能標準的第一遵守目標和第二性能標準的第二遵守目標(100/200)；(b)從第一遵守周期的開始到確定第一平均值時的時間t響應(yīng)于控制區(qū)域參數(shù)值來確定第一性能標準統(tǒng)計度量(108)；(c)從第二遵守周期的開始到確定第二平均值時的時間t響應(yīng)于控制區(qū)域參數(shù)值來確定第二性能標準統(tǒng)計度量；(d)響應(yīng)于第一性能標準統(tǒng)計度量確定第一區(qū)域控制參數(shù)目標(116)；(e)響應(yīng)于第二性能標準統(tǒng)計度量確定第二區(qū)域控制參數(shù)目標(204)；(f)響應(yīng)于第一區(qū)域控制參數(shù)目標和區(qū)域控制參數(shù)值確定第一區(qū)域控制參數(shù)校正值(150)；(g)響應(yīng)于第二區(qū)域控制參數(shù)目標和區(qū)域控制參數(shù)值確定第二區(qū)域控制參數(shù)校正值(228)；以及(h)根據(jù)第一和第二區(qū)域控制參數(shù)校正值中的一個或兩個來控制電力系統(tǒng)(154/232)。
文檔編號H01J3/00GK101438367SQ200780016644
公開日2009年5月20日申請日期2007年3月7日優(yōu)先權(quán)日2006年3月7日
發(fā)明者D·陳申請人:西門子電力輸送及配電有限公司

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