技术领域
[0001] 本
发明涉及一种自动发电控制装置的控制方法，特别是一种基于SCADA系统自动发电控制装置的有功控制方法。
背景技术
[0002] 随着计算机和网络通讯技术的发展，工业控制SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统对工业生产过程进行
数据采集、监测和控制，保证工业生产过程的正常运转，它是电
力、
天然气、石油、化工等关系国家命脉的
基础产业的神经中枢。现有的
水电站对于有功出力的控制普遍采用先将全厂有功目标值通过自动发电量控制功能(Automatic Generation Control，简称AGC)分配至各台水轮发
电机组(简称机组)，然后由各台机组分别通过计算机
监控系统可编程逻辑
控制器(Prog ra mma ble Log i c Controller，简称PLC)或调速器进行比例积分微分(简称PID)闭环调节的方式进行调节，响应的速度较慢，操作较为复杂；而且水电站在正常发电过程中，受用电需求的影响，发电的有功目标值需要根据实际情况进行频繁的调整，现有的系统在调节过程中的
能量损耗较大，增加了运行的成本。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于，提供一种基于SCADA系统自动发电控制装置的有功控制方法。本发明具有操作简单、响应速度快、损耗较小以及运行成本低的特点。
[0004] 本发明的技术方案：一种基于SCADA系统自动发电控制装置的有功控制方法，包括以下步骤：
[0005] (1)检测确定满足启动条件的机组；
[0006] (2)启动机组；
[0007] (3)计算出全厂的有功目标值和需要承担的有功目标值；
[0008] (4)计算各台机组需要承担的有功目标值；
[0009] (5)发送设定值给调速器进行功率调节；
[0010] 前述的一种基于SCADA系统自动发电控制装置的有功控制方法中，所述步骤(1)中检测确定满足启动条件的机组的方式为，在每个程序计算周期内，根据每台机组的相关条件判断机组是否能够启动发电，并记录下能够启动的机组号，不能启动的机组将通过报警通知值班员。
[0011] 前述的一种基于SCADA系统自动发电控制装置的有功控制方法中，所述步骤(2)启动机组的方式为按照经济运行方式启动机组；经济运行方式为：根据当前的
水头、电厂运行状况、电厂容量设定值和待启动的各台机组在当前运行环境下的性能曲线，计算出电厂最优的运行模式：当水头达到电量加权水头值、电厂运行状态稳定和电厂容量没有超过设定值时为最优运行状态，再根据各台机组在当前的运行环境下的性能曲线图分析各台机组的性能情况，性能最稳定的机组设定为最先启动，以此类推排列出各机组的启动顺序；停机时，优先权最低的机组最先停机。
[0012] 前述的一种基于SCADA系统自动发电控制装置的有功控制方法中，所述步骤(3)根据
频率调节方式计算出全厂的有功目标值和需要承担的有功目标值，频率调节方式的方法为：每周检测
电网频率与频率设定值的偏差，经过PI计算，得出全厂需要承担的有功功率；具体步骤如下：
[0013] (3.1)计算电网
频率偏差：根据公式Δf(t)＝Gf(fs-fm(t))，得出t时刻计算周期的频率偏差；其中Gf为频率偏差增益系数，fs为频率设定值50Hz，fm(t)为t时刻计算周期电网频率测量值；
[0014] (3.2)根据计算出的Δf(t)的绝对值确定自适应系数a，b的值；当|Δf(t)|≥0.1，则a＝1，b＝1；当|Δf(t)|≥5，则a＝1.5，b＝1.5；当|Δf(t)|≥10，则a＝2，b＝2；其余情况下，a＝0，b＝0。
[0015] 5、根据
权利要求4所述的一种基于SCADA系统自动发电控制装置的有功控制方法，其特征在于：所述的全厂需要承担的有功目标值的具体计算步骤如下：
[0016] (4.1)比例项计算：根据公式K(t)＝GgaΔf(t)，得出t时刻计算周期比例的值，其中Gg为全局调节增益系数；
[0018] 计算出t时刻计算周期积分的值；其中I(t-1)为t-1时刻计算周期积分的值，dcycle为程序计算周期，Δf(t-1)为t-1时刻计算周期的频率偏差，C为积分常数；
[0019] (4.3)根据公式P(t)＝K(t)+I(t)，得出t时刻计算周期全厂有功目标值P(t)；
[0020] (4.4)计算出P(t)后，同样会通过安全稳定计算模
块进行验证，若满足条件，则此值有效并发送给功率分配模块；若无效，则保持上一个有效值并发报警。
[0021] 前述的一种基于SCADA系统自动发电控制装置的有功控制方法中，所述步骤(4)中的各台机组需要承担的功目标值的计算方式为平均分配模式或经济分配模式。
[0022] 前述的一种基于SCADA系统自动发电控制装置的有功控制方法中，所述平均分配模式为将全厂有功目标值平均分配给运行的机组，每台机组承担相等的有功目标值。
[0023] 前述的一种基于SCADA系统自动发电控制装置的有功控制方法中，所述的经济分配模式为根据当前的水头值和正在在运行的机组性能曲线进行功率分配，使各台机组以各自的最佳运行方式运行；所述的经济分配模式的分配方法为：
[0024] (2.1)各机组的水头值和电量加权的水头值进行比较，越接近的机组为最优机组，分配的功率也就高；
[0025] (2.2)根据各机组的性能曲线图分析各机组的运行状态，在每台机组的曲线图中分别取最高值Hi和最低值Bi，计算出差值Si：Si＝Hi-Bi,其中i为机组号，Si越小代表机组的运行状态越稳定。
[0026] 与
现有技术相比，本发明基于SCADA系统，使得自动控制装置的有功控制能力完全满足日常生产的需要，而且自动发电控制操作更加简单，响应速度、调节性能都有了很大提高，完全满足无人值班的运行要求，同时，通过优化
算法，减少了机组无谓的调节损耗，降低了运行成本。另外，SCADA过程控制的可编译性能较强，可随时根据运行需要进行
修改，更好地在电网中调峰填谷、快速响应。综上所述，本发明具有操作简单、响应速度快、损耗较小以及运行成本低的特点。
具体实施方式
[0027] 下面结合
实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
[0028] 实施例。一种基于SCADA系统自动发电控制装置的有功控制方法，包括以下步骤：
[0029] (1)检测确定满足启动条件的机组；
[0030] (2)启动机组；
[0031] (3)计算出全厂的有功目标值和需要承担的有功目标值；
[0032] (4)计算各台机组需要承担的有功目标值；
[0033] (5)发送设定值给调速器进行功率调节；
[0034] 所述步骤(1)中检测确定满足启动条件的机组的方式为，在每个程序计算周期内，根据每台机组的相关条件判断机组是否能够启动发电，并记录下能够启动的机组号，不能启动的机组将通过报警通知值班员。
[0035] 所述步骤(2)启动机组的方式为按照经济运行方式启动机组；经济运行方式为：根据当前的水头、电厂运行状况、电厂容量设定值和待启动的各台机组在当前运行环境下的性能曲线，计算出电厂最优的运行模式：当水头达到电量加权水头值、电厂运行状态稳定和电厂容量没有超过设定值时为最优运行状态，再根据各台机组在当前的运行环境下的性能曲线图分析各台机组的性能情况，性能最稳定的机组设定为最先启动，以此类推排列出各机组的启动顺序；停机时，优先权最低的机组最先停机。所述的性能曲线图用于表示各台机组在当前运行环境下的性能参数曲线。
[0036] 所述步骤(3)根据频率调节方式计算出全厂的有功目标值和需要承担的有功目标值，频率调节方式的方法为：每周检测电网频率与频率设定值的偏差，经过PI计算，得出全厂需要承担的有功功率；具体步骤如下：
[0037] (3.1)计算电网频率偏差：根据公式Δf(t)＝Gf(fs-fm(t))，得出t时刻计算周期的频率偏差；其中Gf为频率偏差增益系数，fs为频率设定值50Hz，fm(t)为t时刻计算周期电网频率测量值；
[0038] (3.2)根据计算出的Δf(t)的绝对值确定自适应系数a，b的值；当|Δf(t)|≥0.1，则a＝1，b＝1；当|Δf(t)|≥5，则a＝1.5，b＝1.5；当|Δf(t)|≥10，则a＝2，b＝2；其余情况下，a＝0，b＝0。
[0039] 所述的全厂需要承担的有功目标值的具体计算步骤如下：
[0040] (4.1)比例项计算：根据公式K(t)＝GgaΔf(t)，得出t时刻计算周期比例的值，其中Gg为全局调节增益系数；
[0041] (4.2)积分项计算：根据公式计算出t时刻计算周期积分的值；其中I(t-1)为t-1时刻计算周期积分的值，dcycle为程序计算周期，Δf(t-1)为t-1时刻计算周期的频率偏差，C为积分常数；
[0042] (4.3)根据公式P(t)＝K(t)+I(t)，得出t时刻计算周期全厂有功目标值P(t)；
[0043] (4.4)计算出P(t)后，同样会通过安全稳定计算模块进行验证，若满足条件，则此值有效并发送给功率分配模块；若无效，则保持上一个有效值并发报警。
[0044] 所述步骤(4)中的各台机组需要承担的功目标值的计算方式为平均分配模式或经济分配模式。
[0045] 所述平均分配模式为将全厂有功目标值平均分配给运行的机组，每台机组承担相等的有功目标值。
[0046] 所述的经济分配模式为根据当前的水头值和正在在运行的机组性能曲线进行功率分配，使各台机组以各自的最佳运行方式运行；所述的经济分配模式的分配方法为：
[0047] (2.1)各机组的水头值和电量加权的水头值进行比较，越接近的机组为最优机组，分配的功率也就高；
[0048] (2.2)根据各机组的性能曲线图分析各机组的运行状态，在每台机组的曲线图中分别取最高值Hi和最低值Bi，计算出差值Si：Si＝Hi-Bi,其中i为机组号，Si越小代表机组的运行状态越稳定。
[0049] 本发明的具体工作原理：
[0050] 本发明面向基于SCADA系统自动发电控制装置的有功控制方法包括以下步骤：
[0051] (1)检测确定满足启动条件的机组在每个程序计算周期，根据每台机组的相关条件判断机组是否能够启动发电，并记录下能够启动的机组号，不能启动的机组将通过报警通知值班员。
[0052] (2)按优先权或经济运行方式启动机组
[0053] 启动方式分为优先权启动和经济运行启动。操作员根据启动的条件选择启动方式。
[0054] (2.1)优先权启动：操作员选择此种启动方式时，满足启动条件的机组启动顺序，即按照操作员设定的机组优先权启动，优先权最高的机组最先启动，以此类推；停机时，优先权最低的机组最先停机，以此类推。
[0055] (2.2)经济运行方式启动：操作员选择此种启动方式时，机组启动顺序根据当前的设备运行状况和待启动的各台机组在当前运行环境下的性能曲线，计算出最优的运行模式，从而启动相关机组。
[0056] (3)选择全厂有功目标值计算方式
[0057] (3.1)功率调节方式：
[0058] 操作员选择此种模式后，根据操作员或调度自动发电控制发送的全厂有功目标值进行安全稳定运行判断和计算。若符合条件，则发送给有功分配模块；若不符合条件，则维持上一个有效的目标值，并发出报警。
[0059] (3.2)频率调节方式
[0060] 操作员选择频率调节方式后，每周检测电网频率与频率设定值(50Hz)的偏差，经过PI计算，得出全厂需要承担的有功功率。
[0061] (3.2.1)计算电网频率偏差：
[0062] Δf(t)＝Gf(fs-fm(t))，式中Δf(t)为t时刻计算周期的频率偏差；Gf为频率偏差增益系数，fs为频率设定值50Hz；fm(t)为t时刻计算周期电网频率测量值。
[0063] (3.2.2)计算出Δf(t)后，根据Δf(t)的绝对值确定自适应系数a，b的值；若|Δf(t)|≥0.1，则a＝1，b＝1；若|Δf(t)|≥5，则a＝1.5，b＝1.5；若|Δf(t)|≥10，则a＝2，b＝2；其余情况下，a＝0，b＝0。频率偏差越大，自适应系数越大。
[0064] (4)计算全厂需要承担的有功目标值：
[0065] 计算当前计算周期比例的值和积分的值，从而获得当前周期全厂有功目标值，计算出当前周期全厂有功目标值后，同样会通过安全稳定计算模块进行验证，若满足条件，则此值有效并发送给功率分配模块；若无效，则保持上一个有效值并发报警；具体步骤如下：
[0066] (4.1)比例项计算：
[0067] K(t)＝GgaΔf(t)，式中：K(t)为t时刻计算周期比例的值；Gg为全局调节增益系数。
[0068] (4.2)积分项计算： 式中：I(t)为t时刻计算周期积分的值；I(t-1)为t-1时刻计算周期积分的值；dcycle为程序计算周期；
Δf(t-1)为t-1时刻计算周期的频率偏差；C为积分常数。
[0069] (4.3)计算t时刻计算周期全厂有功目标值P(t)：P(t)＝K(t)+I(t)
[0070] (4.4)计算出P(t)后，同样会通过安全稳定计算模块进行验证，若满足条件，则此值有效并发送给功率分配模块；若无效，则保持上一个有效值并发报警。
[0071] (5)计算各台机组需要承担的功目标值：
[0072] 计算出全厂有功目标值后，根据全厂的有功目标值计算出各台运行的机组需要承担的有功目标值，计算方式分平均分配方式和经济分配方式，由操作员选择其中一种方式计算。
[0073] (5.1)平均分配计算
[0074] 在平均分配模式下，将全厂有功目标值平均分配给运行的机组，每台机组承担相等的有功目标值。此种分配模式计算简单、响应迅速，由于采集绝对平均分配，若全厂有功目标值不变，则单机有功目标值改变不大，调节次数少。
[0075] (5.2)经济分配计算
[0076] 在经济分配模式下，根据当前正在运行的机组性能曲线进行功率分配，使各台机组已各自的最佳运行方式运行。该分配模式下各台机组在不同运行环境下，理论上能达到最优的运行效果，但由于各台机组性能曲线限定的误差变化，即使全厂有功目标值不变，单机有功目标值也会经常改变，增加了机组的调节次数，所以通常情况下不建议使用此种分配方式。
[0077] (6)发送设定值给调速器，进行功率调节
[0078] 在计算完各台机组需承担的有功目标值后，操作员发送设定值给调速器，进行功率调节，致使各机组能够在最佳状态下运行工作。
