大數據視域下的火電機組智能AGC控制技術應用研究

【摘要】當前我國的電力系統存在一定的缺陷，諸如：系統調節靈活性欠缺、電網調度運行方式僵化等，為此，要重點探討大數據視域下的火電機組智能化AGC控制技術，從知識發現和大數據挖掘的視角，探討火電機組AGC系統知識辨識和智能控制方法，充分發揮超臨界大型機組的節能高效優勢性能。

【關鍵詞】大數據；火電機組；智能AGC控制技術

一、知識大數據下的電力標準構架及AGC系統概述

知識發現和大數據視域下的電力活動包括電網輸送、網絡變配電及用戶用電等內容，在智能終端的應用條件下，實現電力系統運行數據的實時采集、監測、存儲、計算、分析和質量控制，以數據分類、多領域交叉計算、信息搜索、視覺化展示等先進技術為支撐，由數據源層、管理層、計算層和應用層所組成，形成開放性、可拓展性、安全穩定的大數據電力平臺，為電力數據在線性能分析、判斷和決策操作提供依據。在知識大數據背景下的電力數據體系包括如下處理技術：一是數據平滑。非參數數據平滑處理方法可以有效消除大部分的數據“噪聲”，敏感感知和判斷數據集的局部細節，實現整體性、靈活的數據平滑處理。二是數據零初始處理。這是面向現場采集的數據進行零初始處理。三是歸一化處理。可以采用線性函數轉換的方式平衡各類數據，實現對電力數據的歸一化處理。

AGC控制系統由中調側和發電側兩大層面構成，包括電網調度中心能量管理系統EMS、電廠遠方終端單元RTU、分散控制系統等部分，是發電機組協調控制系統CCS依據輸出負荷指令，能夠依照電網負荷變化規律、電網頻率瞬時偏差及累積偏差，預測實現自動調頻，有效保證電網頻率和區域聯絡線交換功率。

二、知識大數據視域下的火電機組智能AGC控制策略分析

火電機組智能AGC控制系統可以有效調節和控制發電機有功出力，實時動態跟蹤電力系統的負荷變化狀態，使火電機組運行頻率在額定值之內，確保電網間的功率交換。

（一）AGC智能預測控制系統設計

可以利用神經網絡、人工智能算法和經典預測控制方式，設計AGC智能預測控制系統，主要實現模型預測、反饋矯正、滾動優化等功能。

（二）聯網區域控制偏差ACE控制策略

互聯電力系統不僅要實現對系統頻率的有效調控，確保系統頻率的恒定，而且還要注重其他區域間的功率交換，采用適宜的頻率控制模式，確保AGC機組高效合理出力。在聯絡線交換功率保持不變的前提下，各區域以處理本區域的負荷擾動為首要任務，并在應急突發情形下對鄰近系統給予支持，在這一原則下，互聯電力系統有三種ACE控制策略，一是定頻率控制（FFC）。該策略適用于獨立或互聯電力系統，并在互聯電力系統中僅在一個區域采用FFC控制策略。二是定交換功率控制（FTC）。系統在采用FTC策略時要響應自身區域及其他區域的負荷擾動變化，使聯絡線交換功率差為零，并依照聯絡線功率變化調節有功功率平衡。三是聯絡線控制偏差策略（TBC）。這是互聯電力系統中應用極其普遍的一種控制策略，計算和分析交換功率偏差、系統頻率偏差，使之控制在計劃值范疇，并能夠依照ACE的變化調節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，實現互聯電力系統的ACE控制。其應用特性分別表現為以下內容：一是FFC-FTC控制模式。這種模式適用于大、小容量區域的互聯電網之中，有效應對互聯電網區域內的負荷波動，確保互聯電網區域頻率的穩定性。二是FFC-TBC控制模式。該模式能夠在區域出現負荷擾動初期實現有效控制，提升互聯電力網絡的頻率恢復速率。在容量大的AGC機組區域適用FFC控制，容量小的區域適用TBC控制方式。三是TBC-TBC控制模式。互聯電網系統采用聯絡線功率頻率偏差控制，計算和分析聯絡線交換功率變化量以及系統頻率偏差分量，有效調節AGC系統的有功功率，使ACE穩定為零。

（三）單個機組的智能AGC控制策略

單個火電機組智能AGC控制系統無須計算和分析聯絡線和交換功率，僅需在調速器的負荷設定值上添加一個比例積分控制，以較好地保證系統頻率偏差的穩定性。在SCPS標準之下，單個機組的智能AGC控制主要考慮供應控制偏差（SCE），以獲悉單個火電機組的負荷跟蹤及響應AGC信號的能力，有效減少電力系統的頻率偏差，避免其超出限定的范疇之外。同時，經過測試分析，單個機組的智能AGC控制在發電側功率擾動狀態下，表現出極強的魯棒性。

三、結語

綜上所述，知識大數據視域下的火電機組AGC智能化控制系統是一個強耦合系統，可以根據負荷擾動變化的條件下及時響應和調整功率，實現實時負荷擾動就地平衡控制。未來還要考慮縮減數據容量的條件下，實現對火電機組的智能AGC系統辨識和自動控制，探索主成份分析的降維方法、大數據關聯分析法、大數據挖掘法等新的技術，引入自適應PID控制器、模糊控制器，提升機組系統的整體控制性能。

參考文獻

[1]張俊武.雙饋風電機組并網的電力系統調頻和AGC優化控制研究[D].成都：西南交通大學，2018.

[2]王建君.AGC方式下火電機組間負荷優化分配方法研究[D].吉林：東北電力大學，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：電力系統測量、控制和計算機通訊。