大數(shù)據(jù)視域下的火電機組智能AGC控制技術(shù)應(yīng)用研究

【摘要】當(dāng)前我國的電力系統(tǒng)存在一定的缺陷，諸如：系統(tǒng)調(diào)節(jié)靈活性欠缺、電網(wǎng)調(diào)度運行方式僵化等，為此，要重點探討大數(shù)據(jù)視域下的火電機組智能化AGC控制技術(shù)，從知識發(fā)現(xiàn)和大數(shù)據(jù)挖掘的視角，探討火電機組AGC系統(tǒng)知識辨識和智能控制方法，充分發(fā)揮超臨界大型機組的節(jié)能高效優(yōu)勢性能。

【關(guān)鍵詞】大數(shù)據(jù)；火電機組；智能AGC控制技術(shù)

一、知識大數(shù)據(jù)下的電力標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)架及AGC系統(tǒng)概述

知識發(fā)現(xiàn)和大數(shù)據(jù)視域下的電力活動包括電網(wǎng)輸送、網(wǎng)絡(luò)變配電及用戶用電等內(nèi)容，在智能終端的應(yīng)用條件下，實現(xiàn)電力系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)的實時采集、監(jiān)測、存儲、計算、分析和質(zhì)量控制，以數(shù)據(jù)分類、多領(lǐng)域交叉計算、信息搜索、視覺化展示等先進技術(shù)為支撐，由數(shù)據(jù)源層、管理層、計算層和應(yīng)用層所組成，形成開放性、可拓展性、安全穩(wěn)定的大數(shù)據(jù)電力平臺，為電力數(shù)據(jù)在線性能分析、判斷和決策操作提供依據(jù)。在知識大數(shù)據(jù)背景下的電力數(shù)據(jù)體系包括如下處理技術(shù)：一是數(shù)據(jù)平滑。非參數(shù)數(shù)據(jù)平滑處理方法可以有效消除大部分的數(shù)據(jù)“噪聲”，敏感感知和判斷數(shù)據(jù)集的局部細(xì)節(jié)，實現(xiàn)整體性、靈活的數(shù)據(jù)平滑處理。二是數(shù)據(jù)零初始處理。這是面向現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)進行零初始處理。三是歸一化處理?？梢圆捎镁€性函數(shù)轉(zhuǎn)換的方式平衡各類數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對電力數(shù)據(jù)的歸一化處理。

AGC控制系統(tǒng)由中調(diào)側(cè)和發(fā)電側(cè)兩大層面構(gòu)成，包括電網(wǎng)調(diào)度中心能量管理系統(tǒng)EMS、電廠遠方終端單元RTU、分散控制系統(tǒng)等部分，是發(fā)電機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)CCS依據(jù)輸出負(fù)荷指令，能夠依照電網(wǎng)負(fù)荷變化規(guī)律、電網(wǎng)頻率瞬時偏差及累積偏差，預(yù)測實現(xiàn)自動調(diào)頻，有效保證電網(wǎng)頻率和區(qū)域聯(lián)絡(luò)線交換功率。

二、知識大數(shù)據(jù)視域下的火電機組智能AGC控制策略分析

火電機組智能AGC控制系統(tǒng)可以有效調(diào)節(jié)和控制發(fā)電機有功出力，實時動態(tài)跟蹤電力系統(tǒng)的負(fù)荷變化狀態(tài)，使火電機組運行頻率在額定值之內(nèi)，確保電網(wǎng)間的功率交換。

（一）AGC智能預(yù)測控制系統(tǒng)設(shè)計

可以利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、人工智能算法和經(jīng)典預(yù)測控制方式，設(shè)計AGC智能預(yù)測控制系統(tǒng)，主要實現(xiàn)模型預(yù)測、反饋矯正、滾動優(yōu)化等功能。

（二）聯(lián)網(wǎng)區(qū)域控制偏差A(yù)CE控制策略

互聯(lián)電力系統(tǒng)不僅要實現(xiàn)對系統(tǒng)頻率的有效調(diào)控，確保系統(tǒng)頻率的恒定，而且還要注重其他區(qū)域間的功率交換，采用適宜的頻率控制模式，確保AGC機組高效合理出力。在聯(lián)絡(luò)線交換功率保持不變的前提下，各區(qū)域以處理本區(qū)域的負(fù)荷擾動為首要任務(wù)，并在應(yīng)急突發(fā)情形下對鄰近系統(tǒng)給予支持，在這一原則下，互聯(lián)電力系統(tǒng)有三種ACE控制策略，一是定頻率控制（FFC）。該策略適用于獨立或互聯(lián)電力系統(tǒng)，并在互聯(lián)電力系統(tǒng)中僅在一個區(qū)域采用FFC控制策略。二是定交換功率控制（FTC）。系統(tǒng)在采用FTC策略時要響應(yīng)自身區(qū)域及其他區(qū)域的負(fù)荷擾動變化，使聯(lián)絡(luò)線交換功率差為零，并依照聯(lián)絡(luò)線功率變化調(diào)節(jié)有功功率平衡。三是聯(lián)絡(luò)線控制偏差策略（TBC）。這是互聯(lián)電力系統(tǒng)中應(yīng)用極其普遍的一種控制策略，計算和分析交換功率偏差、系統(tǒng)頻率偏差，使之控制在計劃值范疇，并能夠依照ACE的變化調(diào)節(jié)機組的有功功率平衡。

通常來說，可以采用FFC-FTC、FFC-TBC、TBC-TBC這三種模式，實現(xiàn)互聯(lián)電力系統(tǒng)的ACE控制。其應(yīng)用特性分別表現(xiàn)為以下內(nèi)容：一是FFC-FTC控制模式。這種模式適用于大、小容量區(qū)域的互聯(lián)電網(wǎng)之中，有效應(yīng)對互聯(lián)電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)的負(fù)荷波動，確?；ヂ?lián)電網(wǎng)區(qū)域頻率的穩(wěn)定性。二是FFC-TBC控制模式。該模式能夠在區(qū)域出現(xiàn)負(fù)荷擾動初期實現(xiàn)有效控制，提升互聯(lián)電力網(wǎng)絡(luò)的頻率恢復(fù)速率。在容量大的AGC機組區(qū)域適用FFC控制，容量小的區(qū)域適用TBC控制方式。三是TBC-TBC控制模式?；ヂ?lián)電網(wǎng)系統(tǒng)采用聯(lián)絡(luò)線功率頻率偏差控制，計算和分析聯(lián)絡(luò)線交換功率變化量以及系統(tǒng)頻率偏差分量，有效調(diào)節(jié)AGC系統(tǒng)的有功功率，使ACE穩(wěn)定為零。

（三）單個機組的智能AGC控制策略

單個火電機組智能AGC控制系統(tǒng)無須計算和分析聯(lián)絡(luò)線和交換功率，僅需在調(diào)速器的負(fù)荷設(shè)定值上添加一個比例積分控制，以較好地保證系統(tǒng)頻率偏差的穩(wěn)定性。在SCPS標(biāo)準(zhǔn)之下，單個機組的智能AGC控制主要考慮供應(yīng)控制偏差（SCE），以獲悉單個火電機組的負(fù)荷跟蹤及響應(yīng)AGC信號的能力，有效減少電力系統(tǒng)的頻率偏差，避免其超出限定的范疇之外。同時，經(jīng)過測試分析，單個機組的智能AGC控制在發(fā)電側(cè)功率擾動狀態(tài)下，表現(xiàn)出極強的魯棒性。

三、結(jié)語

綜上所述，知識大數(shù)據(jù)視域下的火電機組AGC智能化控制系統(tǒng)是一個強耦合系統(tǒng)，可以根據(jù)負(fù)荷擾動變化的條件下及時響應(yīng)和調(diào)整功率，實現(xiàn)實時負(fù)荷擾動就地平衡控制。未來還要考慮縮減數(shù)據(jù)容量的條件下，實現(xiàn)對火電機組的智能AGC系統(tǒng)辨識和自動控制，探索主成份分析的降維方法、大數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析法、大數(shù)據(jù)挖掘法等新的技術(shù)，引入自適應(yīng)PID控制器、模糊控制器，提升機組系統(tǒng)的整體控制性能。

參考文獻

[1]張俊武.雙饋風(fēng)電機組并網(wǎng)的電力系統(tǒng)調(diào)頻和AGC優(yōu)化控制研究[D].成都：西南交通大學(xué)，2018.

[2]王建君.AGC方式下火電機組間負(fù)荷優(yōu)化分配方法研究[D].吉林：東北電力大學(xué)，2011.

作者簡介：李兵（1967.09—），男，漢族，江蘇江寧人，大專，助理工程師，研究方向：電力系統(tǒng)測量、控制和計算機通訊。