[发明专利]一种智能量化加权水电机组自动发电控制系统及算法

权利要求书

1.一种智能量化加权水电机组自动发电控制系统，其特征在于：包括以下功能模块：电力系统区域控制偏差计算模块、智能量化加权自动发电控制模块、水电机组子网不平衡度优化调度出力分配模块、参数自整定优化计算模块；所述电力系统区域控制偏差计算模块用于根据电网频率偏差Δf和联络线功率偏差ΔP_e计算区域控制偏差ACE；所述智能量化加权自动发电控制模块利用区域控制偏差ACE及区域控制偏差ACE变化本身的绝对值作为对区域控制偏差ACE自身的智能量化加权；所述水电机组子网不平衡度优化调度出力分配模块包括机组目标功率分配、死区和调节步长校验环节，各子网按照对应的子网不平衡度均衡分配调节输出信号量，各子网按照最小备用容量原则决定开停机组数目；所述子网不平衡度为子区域控制偏差ACE与总区域控制偏差ACE之比；所述参数自整定优化计算模块使用TOMLAB中非线性最优化NLP工具箱完成对控制系统参数的最优化整定计算；电力系统区域控制偏差计算模块将依据现场电网运行数据计算的区域控制偏差ACE信号提供给智能量化加权自动发电控制模块，生成系统的总功率调节量，再由水电机组子网不平衡度优化调度出力分配模块分配给各个子网机组；参数自整定优化计算模块对整个自动发电控制系统实施监控，并通过调整智能量化加权自动发电控制模块参数，比较控制状态偏差，获取最佳运行参数数据。

2.一种智能量化加权水电机组自动发电控制算法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）电力系统区域控制偏差计算模块根据电网频率偏差Δf和联络线功率偏差ΔP_e计算区域控制偏差ACE，ACE=∑ΔP_e＋K_f×Δf，K_f为电网频率偏差系数；

（2）智能量化加权自动发电控制模块利用区域控制偏差ACE及区域控制偏差ACE变化本身的绝对值作为对区域控制偏差ACE自身的智能量化加权：

取采样点k所在时刻的区域控制偏差ACE信号为误差e（k），区域控制偏差ACE变化量为误差变化量：

△e（k）=e（k）-e（k-1）（1-1）

k为第k个采样点，k-1为第k-1个采样点；

误差e（k）和误差变化量△e（k）分别乘以对应前置量化因子K_E、K_C后生成信号E和E_C：

E=K_E•e（k）（1-2）

E_C=K_C•△e（k）（1-3）

设信号E和E_C的智能加权因子分别为

α_e=|E|/（|E|+|E_C|+ε）（1-4）

α_c=|E_C|/（|E|+|E_C|+ε）（1-5）

其中ε为一极小的正数；

智能量化加权算法的控制规则为

△P=α_e×E+α_c×E_C（1-6）

将输出量△P乘以比例因子K_P后，构成实际输出变化量△p（k）：

△p（k）=K_P•△P （1-7）

实际输出量p（k）：

p（k）=P₀+△p（k）（1-8）

式中：P₀为系统的平衡点功率；

在系统的静态平衡点P₀已知时，采用式（1-7）、（1-8）；若系统的静态平衡点P₀随着负荷的变化而变动，智能量化加权自动发电控制模块的输出量为：

p（k）=K_P•△P+K_I•∑△P （1-9）

式中K_P为比例因子，K_I为积分因子；

（3）水电机组子网不平衡度优化调度出力分配模块按照分区就近平衡的原则，对输出p（k）进行分配；

（4）参数自整定优化计算模块将联络线功率波动绝对值与时间的乘积和系统频率偏差绝对值与时间的乘积加权求和作为目标函数J，使用TOMLAB中非线性最优化NLP工具箱完成对控制系统参数的最优化整定计算：

J=∫(∑k_p×t×|ΔP|＋k_f×t×|Δf|)dt（1-10）；

k_p、k_f分别为对区域联络线功率偏差和系统频率偏差的加权系数。