(基于最优化电力系统负荷频率控制).doc

毕 业 论 文 基于最优化的电力系统负荷频率控制 叶杰华 200530530525 指导教师 孔莲芳 讲师 学院名称 工程学院 专业名称 电气工程及其自动化 论文提交日期 2009年5月 论文答辩日期 ????年??月 答辩委员会主席 ____________ 评 阅 人 ___________ 摘 要 电力系统频率是电力系统运行中最重要的参数之一。对系统频率控制的分析与研究是电力系统安全运行中一个不可忽视的部分。现代电网已发展成为在电力市场环境下的多控制区域互联系统，负荷频率控制作为互联电网实现功率和频率控制的主要手段，其控制效果直接影响着电网品质。因此，电网负荷频率控制采用何种控制方法是近年来调度自动化关注的一个热点问题。 基于最优化的负荷频率控制是指根据电力系统的状态空间方程、系统频率和发电机物理特性的限制，在考虑电能的质量，发电机组的发电量以及互联区域的联络线功率的基础上，制定一性能指标函数，通过对状态方程的求解，得出指标函数的最小值解，自动发调整发电机的有功整定值，改变系统有功出力，实现系统有功功率平衡，维持电力系统频率偏差以及联络线功率偏差在允许范围内。 本文简单介绍了负荷频率控制的基本概念及相关问题，以控制模型为线索对各种控制方法进行了系统的分析，并在此基础上综合论述了负荷频率控制的模型与方法。通过对负荷频率的数学建模，采用最优控制策略，使得机组处于优化运行状态，既保证电能的质量，又符合了经济利益，从而达到双赢。 关键词：负荷频率控制 自动发电控制 最优化控制 目 录 1绪论 1 1.1引言 1 1.2电力系统运行特点 1 1.3电力系统运行的基本要求 2 1.4本章小结 4 2负荷频率控制 4 2.1调整频率的必要性 4 2.2电力系统频率特性 5 2.2发电机机组频率特性 6 2.3电力系统的一，二次调频 7 2.4电力系统频率控制的基本任务 9 2.5负荷频率控制方法 10 2.5.1传统控制策略 10 2.5.2基于人工智能的控制策略 12 2.6负荷频率数学模型 14 2.7本章小结 17 3最优化控制 17 3.1最优化控制发展 17 3.2最优化问题的基本概念与分类 18 3.3求解最优化问题的常用方法 19 3.4全局最优化方法全面新发展 20 3.4.1确定性方法 20 3.4.2随机法 20 3.5最优化软件 20 3.6本章小结 21 4基于最优化的负荷频率控制 21 4.1电网AGC发展及其运行控制应用简介 21 4.2最优化控制策略的应用 23 4.2.1单区域的负荷频率控制 23 4.2.2多区域的负荷频率控制 25 4.3最优化的求解 27 4.4本章小结 27 5结论 28 致谢 29 参考文献 30 1绪论 1.1引言 自电力系统诞生以来，对电力系统的实时运行控制一直是广大科研工作者及运行实践人员重点关注的问题。电力系统实时控制，直接影响着系统的安全运行和经济效益。我国现正处在电网改革的关键时期。五大发电集团的成立、国家电网公司从国家电力公司的剥离标志着厂网分开的初步完成，电力市场化的脚步己越来越加快。然而，作为电力市场化最彻底、运行经验最丰富的美国、加拿大电网却接连发生全网稳定破坏、电网瓦解、大面积停电的事故。这不得不提醒人们需要重新认识电力市场条件下的实时控制问题，在电网安全的基础上寻求经济效益。 从对电力系统的实时控制发展历程的回顾，可以得到一些有意义的启发: a)加强对电网基础数据的研究。任何一种控制策略，都是依赖于电网基础数据的支持。频率特性、负荷特性、发电机固有惯量等等，这些数据为目前的控制策略提供了理论研究所依赖的基础。从发展眼光看，电力市场化即将在我国推广，对电网中和市场化相关的一些基础参数的研究也应得到深入。 b)AGC作为电力系统频率控制中广泛使用的技术，其控制策略，一直随电力系统自动发电控制策略及机组出力优化最优解的研究统调度中心对系统的总体控制策略的发展而发展。在不同的历史时期，不同的考核体系下，会产生很多实际的问题。因此，有必要对AGC的控制策略做多方面，多方向的研究，为调度运行人员提供决策参考。 c)加强对机组出力优化的算法研究。以内点法为代表的现代线性规划算法的兴起，很大程度上取代了传统的线性规划算法（但在一些特殊的场合，特定的约束条件情况下，传统的线性规划算法仍然存在生命力）。加强这方面的研究，提高算法的精度及速度，将为电力系统的经济运行提供直接的帮助。 1.2电力系统运行特点 由于电能的生产、输送和使用本身所固有的特点，以及连接成电力系统后出现的新问题，决定了电力系统的运行与其他工业生产过程相比具有许多显著不同的特点。 （1）电能的生产和使