电网AGC与AVC协调控制方法.pdf

第４３卷第１５期２０１５年８月１日电力系统保护与控制ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌｖｏ１．４３ＮＯ．１５Ａｕｇ．１，２０１５电网ＡＧＣ与ＡＶＣ协调控制方法于汀，蒲天骄２７刘广一，李时光，赵聪。，田爱忠（１．四川大学电气信息学院，四川成都６１００６５；２．中国电力科学研究院，北京１００１９２；３．智能电网教育部重点实验室（天津大学），天津３０００７２；４．新能源电力系统国家重点实验室（华北电力大学），北京１０２２０６）摘要：电力系统有功功率与无功功率耦合日益紧密，自动发电控制（ＡＧｃ）与自动电压控制（ＡＶｃ）相互解耦的模式会影响电网的运行控制效果。基于ＡＧＣ与ＡＶＣ不同的控制周期，在时问尺度上建立了分钟层和秒层两级衔接的ＡＧＣ与ＡＶＣ协调控制模式，提出了控制方法。在分钟层级上，建立有功功率与无功功率联合的最优潮流模型，提出ＡＧＣ与ＡＶＣ的联合优化控制方法；在秒层级上，完善ＡＧＣ与ＡＶＣ各自的控制策略，提出ＡＧＣ与ＡＶＣ的协调校正控制方法。通过算例验证表明，所提方法在满足ＡＧＣ与ＡＶＣ各自控制目标的同时，实现了电网的经济运行，抑制了ＡＧＣ与ＡＶＣ的相互影响，促进了ＡＧＣ与ＡＶＣ的相互支撑。关键词：有功功率；无功功率；自动发电控制；自动电压控制；联合优化；协调校正ＣｏｏｒｄｉｎａｔｅｄｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｏｆＡＧＣａｎｄｃｉｎｐｏｗｅｒｇｒｉｄＹＵＴｉｎｇ一，ＰｕＴｉｉａｏ，ＬＩＵＧｕａｎｇｙｉ，ＬＩＳｈｉｇｕａｎｇ，ＺＨＡＯＣｏｎｇ，ＴＩＡＮＡｉｚｈｏｎｇ（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ＳｉｃｈｕａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００６５，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９２，Ｃｈｉｎａ；３．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｍａｒｔＧｒｉｄ，ＴｉａｎｊｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｔｉａｎｊｉｎ３０００７２，Ｃｈｉｎａ；４．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＡｌｔｅｍａｔｅＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｗｉｔｈＲｅｎｅｗａｂｌｅＥｎｅｒｇｙＳｏｕｒｃｅｓ，ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０２２０６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈｔｈｅｃｏｕｐｌｉｎｇｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒａｎｄｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｉｎｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｂｅｃｏｍｉｎｇｓｔｒｏｎｇｅｒ，ｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｍｏｄｅｔｈａｔａｕｔｏｍａｔｉｃｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌ（ＡＧＣ）ａｎｄａｕｔｏｍａｔｉｃｖｏｌｔａｇｅｃｏｎｔｒｏｌ（ＡＶｅ）ｏｐｅｒａｔｅｓｅｐａｒａｔｅｌｙｍａｙｉｎｆｌｕｅｎｃｅｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｅｆｆｅｃｔ．ＣｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｏｆｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｔｒｏｌｐｅｒｉｏｄｓｏｆＡＧＣａｎｄＡＶＣ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏｐｏｓｅｓａｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｏｆＡＧＣａｎｄＡＶＣｗｉｔｈａｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｏｎｔｈｅｔｉｍｅｓｃａｌｅｏｆｍｉｎｕｔｅｌｅｖｅｌａｎｄｓｅｃｏｎｄｌｅｖｅ１．Ｏｎｔｈｅｍｉｎｕｔｅｌｅｖｅｌ，ａｌｌｏｐｔｉｍａｌｐｏｗｅｒｆｌｏｗｍｏｄｅｌｏｆａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒａｎｄｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒａｓｓｏｃｉａｔｅｄｔｏｇｅｔｈｅｒｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ，ａＡＧＣａｎｄＡＶＣａｓｓｏｃｉａｔｅｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｏｎｔｈｅｓｅｃｏｎｄｌｅｖｅｌ，ｔｈｅｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｏｆＡＧＣａｎｄＡＶＣｉｓｉｍｐｒｏｖｅｄａｎｄａｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｏｆＡＧＣａｎｄＡＶＣｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｉｓｍａｄｅｔｏｖｅｒｉｆｙｔｈａｔｔｈｅｍｅｔｈｏｄｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｅｔｓｔｈｅｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌｏｂｊｅｃｔｉｖｅｏｆＡＧＣａｎｄＡＶＣ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ｉｔｃａｎｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｅｃｏｎｏｍｉｃｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍ，ｒｅｓｔｒａｉｎｔｈｅｍｕｔｕａｌｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＡＧＣａｎｄＡＶＣ，ａｎｄｐｒｏｍｏｔｅｔｈｅｍｕｔｕａｌｓｕｐｐｏ￣ｂｅｔｗｅｅｎＡＧＣａｎｄＡＶＣ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒ；ｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒ；ａｕｔｏｍａｔｉｃｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌ（ＡＧＣ）；ａｕｔｏｍａｔｉｃｖｏｌｔａｇｅｃｏｎｔｒｏｌ（ＡＶＣ）；ａｓｓｏｃｉａｔｅｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ；ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ中图分类号：ＴＭ７７文献标识码：Ａ———文章编号：１６７４３４１５（２０１５）１５００４２０６０引言自动发电控￣１］（ＡｕｔｏｍａｆｉｃＧｅｎｅｒａｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌ，ＡＧＣ）和自动电压控Ｓ０（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＶｏｌｔａｇｅＣｏｎｔｒｏｌ，ＡＶＣ）是电网调度自动化系统的两大核心应用。其中ＡＧＣ负责有功功率控制，主要功能是通过调节发电机组有功出力使系统频率和联络线功率跟踪计划值，并维持电网重要断面或线路的潮流水平在安全范围内。ＡＶＣ负责无功功率控制，主要功能是通过调节无功设备的无功补偿水平维持电网电压合格并降低网损。经过多年发展，电网ＡＧＣ和ＡＶＣ技术现已相对成熟，并陆续在各级调度中心实现闭环控制ＩＪＪ。目前电网ＡＧＣ与ＡＶＣ之间是相互解耦的，各自独立实施控制。这种有功与无功解耦的控制模式于汀，等电网ＡＧＣ与ＡＶＣ协调控制方法．４３．在电网建设初期较为有效。但随着电网联系日益紧密、负荷水平不断增长，ＡＧＣ与ＡＶＣ各自独立的控制模式暴露出了一定的问题。例如：随着电网间联系程度增强，电网间联络线传输功率水平提高，当联络线功率与计划值偏差较大时，ＡＧＣ为跟踪计划值实施控制会引起联络线功率大幅波动，这会导致联络线端节点及其近区电网的电压波动，从而影响ＡＶＣ的控制质量。另一方面，随着负荷水平增长，电网内部分线路潮流水平较高，ＡＶＣ对其端节点电压的调节可能会引起线路功率的改变甚至越限，从而影响ＡＧＣ的控制效果。可见，电网有功功率控制与无功功率控制不可完全解祸，相互独立实施控制可能会引起ＡＧＣ与ＡＶＣ反复调节，影响彼此的控制效果。近些年已有学者对电网ＡＧＣ与ＡＶＣ协调控制—进行了积极探索。文献［８９】以提高电压稳定性和抑制低频振荡为目标，研究负荷增长及故障后的ＡＧＣ与ＡＶＣ协调策略，但没有考虑电网正常情况下的控制策略；文献［１０．１ｌ】研究ＡＧＣ与ＡＶＣ分层协调控制策略，提出了优化层和预测层的控制算法并验证了协调效果，但对实时控制层面考虑不足；文献【ｌ２．１３］基于事件驱动机制提出ＡＧＣ与ＡＶＣ交替迭代的协调控制策略，减少了两者间的相互影响，但未涉及ＡＧＣ与ＡＶＣ相互的辅助支撑调节。本文考虑电网ＡＧＣ与ＡＶＣ不同的控制周期，按照时间尺度提出了分钟层和秒层两级衔接的ＡＧＣ与ＡＶＣ协调控制方法。在分钟层级实现有功功率与无功功率的联合优化控制，在秒层级进行有功功率与无功功率的协调校正控制。两个层级相互配合，提高电力系统安全经济运行水平。１协调控制体系架构根据国家电网公司《智能电网调度技术支持系统》系列标准中的规定，电网ＡＧＣ控制周期不超过２０ｓ，电网ＡＶＣ控制周期不超过５ｍｉｎ。可见，虽然ＡＧＣ与ＡＶＣ均属实时控制范畴，但控制周期却不在同一时间尺度上。所以，实施ＡＧＣ与ＡＶＣ协调控制需在分钟层级和秒层级分别进行协调，并保持两个层级之间的相互衔接。为此，本文在充分利用电网ＡＧＣ和ＡＶＣ现有实现方式的基础上，对各自的模型和策略进行完善，并按时间尺度提出了分钟层和秒层两级控制体系架构。如图１所示。该协调控制体系架构总体思路是在分钟层级上进行有功与无功统一建模，周期地进行有功无功联合优化计算，统一给出ＡＧＣ和ＡＶＣ的控制命令。图１协调控制体系架构Ｆｉｇ．１Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄｃｏｎｔｒｏｌ而在秒层级上完善ＡＧＣ与ＡＶＣ各自的控制策略，建立二者间的协调机制，并周期地监视优化后电网运行状态，当发现有状态量超出允许运行范围时进行有功与无功的协调校正计算，分别给出ＡＧＣ和ＡＶＣ的控制命令。两个层级的具体实现方式如下。分钟层级：采用电网ＡＶＣ的控制周期，每５ｍｉｎ进行一次优化计算，并在ＡＶＣ无功优化基础上对数学模型进行完善，形成有功无功联合的控制模式。将ＡＧＣ机组有功作为可控变量纳入到无功优化数学模型中，进行全网有功无功联合优化计算，统一生成ＡＧＣ和ＡＶＣ控制指令，使电网运行于最优潮流状态。在保证ＡＶＣ降低网损、提高电压合格率的同时，也满足ＡＧＣ有功与负荷实时平衡、联络线功率跟踪计划值、线路潮流合格等要求。秒层级：采用ＡＧＣ的控制周期，每１０～２０ｓ进行一次校正计算。在电网运行于优化态后，ＡＧＣ与ＡＶＣ各自周期地监视由于扰动（如负荷变化等）引起电网状态量的改变。其中ＡＧＣ主要监视电网频率、联络线功率、线路潮流，ＡＶＣ主要监视节点电压水平。若状态量超出允许运行范围时，则进行ＡＧＣ与ＡＶＣ的协调校正控制，在实现将状态量控制在合理运行范围内的同时，避免引起新的状态量越限。本层级的ＡＧＣ与ＡＶＣ协调校正机制是在对两者各自校正控制策略进行完善的基础上建立的，目的是既抑制相互问控制策略的不协调对控制效果的影响，又能够在必要时实现两者间相互的辅助支撑调节。２分钟层级优化模型分钟层级主要任务是在相对较长的时间尺度内调整有功和无功电源出力跟踪负荷趋势性变化，使电网运行于最优潮流状态附近。其数学模型可通过在ＡＶＣ无功优化模型基础上引入ＡＧＣ的控制目标和约束，建立有功与无功联合的最优潮流模型来一４４一电力系统保护与控制实现。通常ＡＶＣ的数学模型是以网损最小为目标、安全性为约束的非线性优化问题Ｈ】，如式（１）所示。∑∑ｍｉｎＰ￣ｏ＝ｃｏｓ０，．ｊ∑ＰＧ，一，一（ｃｏｓ０，．ｊ＋Ｂｉ∈ｊｓｉｎａｉ）＝０ｆＮ∑∈ＱＧ厂，，一（ｓｉｎａｉ一ｃｏｓ０￣ｊ）＝０ｆＮｔ≤ｊ，ｉ，∈ｉＮ“∈ｆＱｏｆ．ｉＱｏ，ｆＱｏｆ．ｍｓｏ≤ｌ．ｉＩ１．∈ｆｓＴｌＢｉ．ｉｎＢｉ，∈ｆＳＢ（１）Ⅳ式中：为总节点数；为发电机节点集合；为有载调压变压器节点集合；为无功补偿节点集合；ＰＩ为网损；０为节点电压幅值和相角；Ｇ小为节点导纳矩阵元素的实部和虚部；Ｐｏ、Ｑ６为发电机有功和无功；Ｐｏ、ＱＤ为负荷有功和无功；Ｔ为有载调压变压器档位；Ｂ为无功补偿量；下标ｍａｘ、ｍｉｎ表示限值的上限和下限。ＡＧＣ主要目标是控制频率在额定值附近、控制联络线功率跟踪计划值、控制重要线路潮流安全。对于频率控制，式（１）约束条件中的等式约束是保证各节点发电和负荷平衡，从而实现全系统供需平衡，及维持频率在额定值附近。但由于求解过程中各节点会存在一定的发电和负荷不平衡量，其在全系统累加后可能增大频率与额定值偏差，为保证频率控制质量还需引入频率波动约束，如式（２）所示。【ｌ∑Ｉ∑厂，ｌＯＢｅ（２）ＩｉｅＳ（￣ｌ式中：为系统频率偏差系数（ＭＷ／０．１Ｈｚ）；为频率允许的波动量，通常不超过０．５Ｈｚ；ＳＤ为负荷节点集合。对于联络线功率控制，建模时可将联络线等值为发电机组，联络线功率即为发电机组功率，送端电网等值发电机组功率为负，受端电网为正。该等值机组无功功率固定，有功功率跟踪计划值。设为联络线端节点，则等值机组约束条件为≤ＩＰＧ，一尸Ｔ，。Ｉ７７（３）式中：＾０为联络线计划功率；叩为联络线功率偏差死区，通常不超过５ＭＷ。对于重要断面的控制通常是指线路潮流控制，基本的要求是避免过载。为不失一般性，可约束系统内各线路功率，如式（４）所示。≤≤．（４）式中，Ｐ为线路ｉ，Ｊ的功率。将ＡＧＣ机组有功功率的可调范围与式（２）～式（４）共同补充到式（１）的约束条件中，形成的以网损最小为目标的最优潮流模型为ＮＮｒ∑∑ａｉｎ。＝Ｇｃｏｓ０ｏｉ＝１ｊ＝ｌ—∑∈尸Ｇ，一，ｆ（ＧｃｏｓＯａ十Ｂｓｉｎ）＝０ｆＮ—∑∈ＱＧ，ｆＱＤ，一（Ｇｓｉｎ一Ｂｃｏｓ０Ｖ）：０ｆＮ．ｉ．∈ｉＮ≤≤ＱＧｆ，ｉＱＧ，ＱＧ，ｍａ∈ｉＳＧ．ｉ≤∈ｉＳＴＢｆ，ｉＢｆＢ，．ｍ∈ｉＳＢＰＧｆ．≤ｍｉｎＰｏ．ｆ≤ｅｏｆ．ｍａｘ∈ｉＳＧＩｌ∑ｌ∑－厂ＰＤ，Ｊ１０Ｂｅ∈Ｉｆ。Ｄｌ≤Ｉ，ｆ一．０Ｊｒｌｉ＝Ｌ－ｍａ∈ｉ，Ｎ（５）应用原对偶内点法可对上式进行可靠求解，统一计算出分钟层级的ＡＧＣ和ＡＶＣ控制策略。３秒层级校正策略秒层级主要任务是在分钟层级优化控制结束后，到下一次分钟层级优化控制开始前，在相对较短的时间尺度内周期地监视电网状态量变化，若状态量超出了运行允许范围，则进行ＡＧＣ与ＡＶＣ的协调校正控制，将状态量维持在合理运行区间。在秒层级上，状态量的改变主要由扰动（如负荷波动）引起，它对ＡＧＣ的影响要明显高于ＡＶＣ。所以本文的协调校正策略总体思想是以ＡＧＣ为主、ＡＶＣ配合调节。即ＡＶＣ通过灵敏度关系定量计算ＡＧＣ调节对其的影响，若影响在允许范围内，则ＡＶＣ只监视不调节；若影响超出了允许范围，则ＡＶＣ配合ＡＧＣ同步调节来消除影响。同时在线路功率控制等方面，必要时可由ＡＶＣ替代ＡＧＣ进行辅助调节。而在ＡＶＣ单独调节时，需不引起ＡＧＣ控制量越限。３．１ＡＧＣ与ＡＶＣ的交互影响量ＡＧＣ通常采用定联络线和频率偏差控￣Ｊ（ＴＢＣ）方式。通过计算区域控制偏差（ＡＣＥ）来判断ＡＧＣ是否动作。ＡＣＥ的计算公式为ＡＣＥ＝ＩＯＢＸｆ＋ＡＰＴ（６）△式中，厂和ＡＰＴ为频率偏差和联络线功率偏差。从式（６）可见，ＡＣＥ是由负荷变化和联络线功率变化共同影响的。若ＡＣＥ主要由负荷波动导致的频于汀，等电网ＡＧＣ与ＡＶＣ协调控制方法－４５一率变化所引起，则其可在全网范围内由ＡＧＣ机组按一定比例分摊消纳，各ＡＧＣ机组调节幅度有限，在全网范围内引起的潮流变化不大，对电网电压的影响较小。若ＡＣＥ主要由联络线功率偏差引起，当偏差较大时，各ＡＧＣ机组为消除联络线功率偏差而动作时，会对联络线端节点电压产生一定幅度的波动，存在电压越限的风险。另外，根据线路潮流的表达式：＝（Ｇ『ｃｏｓ０￣ｊ＋ＢＵｓｉｎ０ｏ）一（７）可知，线路端电压是线路功率的函数，所以ＡＶＣ对重载线路和联络线端节点电压的调节也会影响线路和联络线的功率水平，进而影响ＡＧＣ的控制效果。可见在秒层级控制方面，ＡＧＣ与ＡＶＣ之间的交互影响主要存在于联络线或线路的功率与其端节点电压之间。所以ＡＧＣ与ＡＶＣ的协调校正控制策略就是通过完善ＡＧＣ与ＡＶＣ现有的控制策略来避免这种交互影响，并在必要时利用这种交互影响实现两者间相互的辅助支撑调节。３．２联络线协调校正控制为保证联络线功率的控制效果，在分配ＡＧＣ机组调节功率时，需考虑联络线功率对机组有功的灵敏度。计算方法如下：翌：翌．＋翌．＋翌．＋．ｏＰｏａ醌ａ，醌ａ醌ａｏＰｏ（８）由于联络线其中一端在对端电网，在只进行本端电网灵敏度计算时可将其视为常量。设节点ｉ在对端电网、节点，在对端电网，式（８）可简化为ＯＰＴ碑００，ａ尸Ｔａ…ａ００，ａａ～当ＡＣＥ主要由联络线功率偏差引起，可选择灵敏度大的机组主要负责联络线功率调节，这些机组可按调节速率或备用容量等方式承担调节功率，以保证可靠消除联络线功率偏差。而当ＡＣＥ主要由频率偏差引起，主要选择灵敏度因子小的机组进行调节，以保证消除频率偏差的同时减轻对联络线功率的影响。为配合ＡＧＣ对联络线功率的控制，避免由于联络线功率波动导致节点电压越限，ＡＶＣ需与ＡＧＣ同步监视联络线功率水平，根据联络线功率对节点电压的灵敏度计算ＡＧＣ调节对节点电压的改变量。灵敏度计算方法如下：ｐ＝（ｃｏｓＯｏ．＋Ｂｏ．ｓｉｎ）一２ｒｅ（１０）ＡＶＣ根据式（１０）的灵敏度以及待校正联络线功率偏差量定量计算ＡＧＣ调节后节点电压水平，若该电压正常，则无需进行ＡＶＣ控制；若该电压越限，则实施ＡＶＣ控制配合ＡＧＣ调节，根据电压无功灵敏度校正算法５Ｊ计算ＡＶＣ控制指令，并与ＡＧＣ指令一并下发，在校正联络线功率的同时避免引起节点电压越限。３．３重载线路协调校正控制ＡＧＣ对电网内重载线路功率的控制，需要根据式（８１的计算方法找出灵敏度较大的机组负责调节线路功率，并在需要校正重载线路功率时，结合ＡＣＥ所需的调节方向优先选择既能有效降低线路功率，又能减小电网ＡＣＥ的机组进行调节。但在某些情况下，如ＡＣＥ处于调节死区时，ＡＧＣ校正重载线路功率会恶化电网ＡＣＥ。考虑到线路端电压是线路功率的函数，所以此时可用通过ＡＶＣ改变线路端节点电压的方式来替代ＡＧＣ实现线路功率校正。ＡＶＣ调节与线路端节点电压无功灵敏度高的无功源，改变端节点电压从而实现校正线路功率的目的。这在本质上是通过调节无功改变线路有功，需利用线路有功对无功源（如机组）无功的灵敏度，其表达式为ａ；ａ｜ｌ０ｏ，ａａ８ａｉａａｙｉＯＱｏａ０Ｑｏａ，ＯＱｏａａＱＧａＯＱｏ（１１）根据式（１１）找出对线路功率灵敏度高的无功源，并根据灵敏度和待校正线路功率偏差量计算需调节的总无功量。然后根据电压无功灵敏度校正算法Ｌｌ５Ｊ计算ＡＶＣ控制指令，从而将线路功率控制在限值范围内。需要指出的是，无功调节对线路功率的改变量通常不大，所以此方法只适用于微调，做为一种在特殊情况下ＡＶＣ辅助ＡＧＣ调节的方法。３．４节点电压协调校正控制ＡＶＣ对联络线或重载线路近区电网节点电压的校正可能会引起联络线或重载线路功率的改变。考虑到电网正常运行时，即使节点电压发生越限，一般也是小幅偏离电压限值。所以正常情况下ＡＶＣ调节对联络线或线路功率的改变量不会很大。但为了保证ＡＶＣ单独进行校正控制时不使联络线或线路功率恶化，可以利用其功率可调裕度来约束电压的调节范围，具体表达式为Ｉ－、＾．、ｌ△≤△ｌ．．旦ｌ（１２）Ｉ喝ｄＱＩ△△式中：是可调节的电压幅度；尸ｆ『是可调节的－４６一电力系统保护与控制功率裕度。４算例验证为验证本文所提ＡＧＣ与ＡＶＣ协调控制效果，选取新英格兰１０机３９节点系统【】，并将节点２０的负荷等效为送端电网联络线功率，设节点２１、２２之间所连线路为重载线路。首先验证分钟层级控制策略，将奇数负荷节点的负荷增加１０％，偶数负荷节点的负荷减少１０％，则系统总负荷增加１２３．２ＭＷ，频率下降０．５５Ｈｚ，１０节点电压越上限ｆ电压限值０．９４～１．０６ｐｕ）。设此时段联络线功率计划值为８００ＭＷ，重载线路功率限额为５８３ＭＷ。通过ＡＧＣ与．ＡＶＣ联合优化后，控制效果如表ｔ所示。表１分钟层级优化控制效果Ｔａｂｌｅ１Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｃｏｍｒｏｌｅｆｆｅｃｔｏｆｍｉｎｕｔｅｌｅｖｅｌ可见，通过ＡＧＣ与ＡＶＣ的协调优化控制，系统频率、联络线和重载线路功率、节点电压均维持在合格范围内。系统网损有所增加，这主要是由于优化后发电功率大幅增加所致，但在网损最小为目标的优化过程中，网损率仍维持在较低水平。基于分钟层级优化后电网断面验证秒层级ＡＧＣ与ＡＶＣ协调校正控制策略。对于联络线功率控制，设某时刻联络线功率计划值变为７８７ＭＷ，根据联络线功率对机组功率的灵敏度关系，选择３３、３４两台机组进行调节，并按备用容量分配１０ＭＷ左右的调节功率。但单独进行ＡＧＣ调节后会导致节点２０电压越下限，由０．９４３变为０．９３９。所以需要ＡＶＣ配合ＡＧＣ同步调节，．根据电压无功的灵敏度关系，仍然选择机组３３、３４进行ＡＶＣ调节，在不引起其他节点电压越限的同时，两台机组共同承担至少９Ｍｖａｒ的无功功率。通过ＡＧＣ与ＡＶＣ协调校正的控制效果如表２所示。表２秒层级联络线协调校正效果Ｔｌ—ａｂｌｅ２Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔｏｆｔｉｅｌｉｎｅａｔｓｅｃｏｎｄｌｅｖｅｌ可见通过ＡＧＣ与ＡＶＣ的协调校正，在将联络线功率控制在合理范围内的同时，也避免了联络线端节点电压越限。对于重载线路控制，若ＡＣＥ合格而线路２２。２１功率限值由５８３ＭＷ降为５７３ＭＷ，则线路功率轻微越限。利用ＡＶＣ辅助ＡＧＣ调节，根据线路功率对机组无功的灵敏度选择机组３５、３６参与ＡＶＣ调节，在保证其他节点电压合格的同时两台机组共同承担至少３６Ｍｖａｒ无功功率，调节效果如表３所示。表３秒层级重载线路协调校正效果Ｔａｂｌｅ３Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔｏｆｈｅａｖｙｌｏａｄｌｉｎｅａｔｓｅｃｏｎｄｌｅｖｅｌ可见当线路功率轻微越限时，利用ＡＶＣ调节线路两端电压替代ＡＧＣ校正重载线路功率，可在不影响电网ＡＣＥ的同时，将线路功率控制在合理范围内，还可改善节点电压水平。对于节点电压控制，当调节重载线路端节点电压时，由于线路２２．２１功率５７２．８７Ｍｗ靠近额定限值５７３ＭＷ运行，所以ＡＶＣ对节点２１、２２的电压调节可能引起线路功率越限，需根据式（１２）限定节点电压调节范围，如表４所示。表４重载线路节点电压调节范围Ｔａｂｌｅ４Ｎｏｄｅｖｏｌｔａｇｅｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｒａｎｇｅｏｆｈｅａｖｙｌｏａｄｌｉｎｅ可见由于线路功率接近上限，为不使其越限，ＡＶＣ对线路端节点电压的上调空间受到限制。５结论本文提出的电网ＡＧＣ与ＡＶＣ协调控制方法，充分基于现有ＡＧＣ与ＡＶＣ的实现方式，并通过对数学模型和控制策略的完善，实现了不同时间尺度上ＡＧＣ与ＡＶＣ的联合优化和协调校正。通过算例分析验证了该方法是正确有效的，同时控制效果也表明了该方法在满足ＡＧＣ与ＡＶＣ各自控制目标的同时优化了电网的经济运行水平，抑制了ＡＧＣ与ＡＶＣ间的交互影响，促进了ＡＧＣ与ＡＶＣ间的辅助支撑调节。参考文献［１］温步瀛．计及调速器死区影响的两区域互联电力系统ＡＧＣ研究【Ｊ］．电工技术学报，２０１０，２５（９）：１７６．１８２．于汀，等电网ＡＧＣ与ＡＶＣ协调控制方法．．４７．．ＷＥＮＢｕｙｉｎｇ．ＡＧＣｓｔｕｄｙｏｆｔｗｏｒｅｇｉｏｎａｌｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｅｄ—ｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｓｗｉｔｈｄｅａｄｚｏｎｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｓｐｅｅｄｒｅｇｕｌａｔｏｒ［Ｊ］．ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｆＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ，２０１０，２５（９１：１７６・１８２．［２］钟毅，陈蕊．地区电网ＡＶＣ系统设计与实现【Ｊ］．电力系统保护与控制，２００８，３６（２３）：４１－４４．ＺＨＯＮＧＹｉ．ＣＨＥＮＲｕｉ．ＤｅｓｉｇｎａｎｄｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆＡＶＣｓｙｓｔｅｍａｂｏｕｔａｒｅａｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏ１．２００８，３６（２３）：４１－４４．［３］于汀，郭瑞鹏．基于负荷预测的地区电网电压无功控制—方案［Ｊ】．电力系统保护与控制，２０１２，４０（１２）：１２１１２４．ＹＵＴｉｎｇ，ＧＵＯＲｕｉｐｅｎｇ．Ｃｏｎｔｒｏｌｓｃｈｅｍｅｆｏｒｖｏｌｔａｇｅｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｏｆｒｅｇｉｏｎａｌｐｏｗｅｒｇｒｉｄｂａｓｅｄｏｎｌｏａｄｆｏｒｅｃａｓｔ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１２，—４０（１２）：１２１１２４．［４］王宽，郑勇，陈佑健．考虑电压稳定的自动电压闭环控制［Ｊ］．电力系统保护与控制，２００８，３６（１２）：３１．３４．ＷＡＮＧＫｕａｎ，ＺＨＥＮＧＹｏｎｇ，ＣＨＥＮＹｏｕｊｉａｎ．Ａｕｔｏｍａｔｉｃｖｏｌｔａｇｅｃｌｏｓｅ－ｌｏｏｐｃｏｎｔｒｏｌｗｉｔｈｖｏｌｔａｇｅｓｔａｂｉｌｉｔｙ【Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２００８，３６（１２）：３１－３４．［５］付鹏武，周念成，王强钢，等．基于时滞模型预测控制算法的网络化ＡＧＣ研究［Ｊ１．电工技术学报，２０１４，２９（４）：１８８－１９５．ＦＵＰｅｎｇｗｕ，ＺＨＯＵＮｉａｎｃｈｅｎｇ，ＷＡＮＧＱｉａｎｇｇａｎｇ，ｅｔａ１．ＮｅｔｗｏｒｋｅｄＡＧＣｓｔｕｄｙｂａｓｅｄｏｎｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌａｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆｔｉｍｅ．ｄｅｌａｙｍｏｄｅｌ［Ｊ］．ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｆＣｈｉｎａ—Ｅ１ｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ，２０１４，２９ｆ４）：１８８１９５．［６］郑文杰，刘明波．应用线搜索滤波器内点法求解最优协调电压控制问题【Ｊ１．电工技术学报，２０１２，２７（９）：７０．７７．ｚＨＥＮＧＷｅｎｊｉｅ．ＬＩＵＭｉｎｇｂｏ．Ｌｉｎｅｓｅａｒｃｈｆｉｌｔｅｒｂａｓｅｄｉｎｔｅｒｉｏｒｐｏｉｎｔｍｅｔｈｏｄｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｏｐｔｉｍａｌｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄｖｏｌｔａｇｅｃｏｎｔｒｏｌ［Ｊ］．ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｆＣｈｉｎａ—ＥｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ，２０１２，２７（９）：７０７７．［７］郭勇，朱长胜．ＴＢＣ方式下改善蒙西电网ＡＧＣ控制性—能指标的方法［Ｊ］．电网技术，２００５，２９（１８）：４２４５．ＧＵＯＹｏｎｇ，ＺＨＵＣｈａｎｇｓｈｅｎｇ．Ｍｅｔｈｏｄｏｆｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅ’’ＡＧＣｓｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｕｎｄｅｒｔｈｅＴＢＣｓｍｏｄｅａｂｏｕｔｉｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａｗｅｓｔｐｏｗｅｒｎｅｔｗｏｒｋ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００５，２９（１８）：４２－４５．［８］杨方，孙元章，程林．ＡＧＣ与ＡＶＣ协调控制和电压动态安全性［Ｊ］．电力系统自动化，２０１０，３４（４）：７－ｌ１．ＹＡＮＧＦａｎｇ，ＳＵＮＹｕａｎｚｈａｎｇ，ＣＨＥＮＧＬｉｎ．ＣｏｏｒｄｉｎａｔｅｄｃｏｎｔｒｏｌｏｆＡＧＣｒｅｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇａｎｄＡＶＣｔｏｅｎｈａｎｃｅｖｏｌｔａｇｅｓｅｃｕｒｉｔｙ［Ｊ］．ＡｕｔｏｍａｔｉｏｎｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ，２０１０，３４（４）：７－１１．［９］ＹＡ０Ｈａｏｗｅｉ，ＨＵｗｅｉ，ＸＵＦｅｉ，ｅｔａ１．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｄａｍｐｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｏｆｏｐｔｉｍａｔｉｏｎｃｏｏｒｄ【ｉｎａｔｉｏｎｏｆＡＧＣａｎｄＡＶＣ［Ｃ１／／２０１１ＴｈｅＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅ：ｒｅｎｃｅｏｎＡｄｖａｎｃｅｄＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＡｕｔｏｍａｔｉｏｎａｎｄＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，Ｂｅｉｊｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ：ＩＥＥＥ，２０１１：ｌ９３１－１９３７．［１Ｏ］ＬＩＭｉａｏ，ＳＵＮＪｉａｎｂｏ，ＬＩＸｉａｏｐｉｎｇ，ｅｔａ１．ＯｐｔｉｍａｌｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｏｆＡＧＣａｎｄＡＶＣｂａｓｅｄｏｎｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌｃｏｎｔｒｏｌ［Ｃ］／／２０１１ＴｈｅＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＡｄｖａｎｃｅｄＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＡｕｔｏｍａｔｉｏｎａｎｄＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，Ｂｅｉｊｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ：ＩＥＥＥ，２０１１：１８９０－１８９５．［ｎ］胡伟，王淑颖，徐飞，等．基于分层控制的ＡＧＣ与ＡＶＣ自动优化协调控制策略［Ｊ］．电力系统自动化，—２０１１，３５（１５）：４０４５．ＨＵＷｅｉ，ＷＡＮＧＳｈｕｙｉｎｇ，ＸＵＦｅｉ，ｅｔａ１．ＡｎｏｐｔｉｍａｌｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｏｆＡＧＣａｎｄＡＶＣｂａｓｅｄｏｎｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌｃｏｎｔｒｏｌ［Ｊ］．ＡｕｔｏｍａｔｉｏｎｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ，２０１１，２５（１５１：４０－４５．［１２］ＨＵＷｅｉ，ＬＵＱｉｕｙｕ，ＸＵＦｅｉ，ｅｔａ１．ＴｈｅｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｏｆＡＧＣａｎｄＡＶＣｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｅｖｅｎｔ－ｄｒｉｖｅｎｓｙｓｔｅｍ［Ｃ】／／ＵＰＥＣ２０１１４６ｔｈＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｉｅｓＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，—Ｓｏｅｓｔ，Ｇｅｒｍａｎｙ：ＵＰＥＣ，２０１ｌ：１０８６１０９０．［１３］吕连洁，汪颖，肖先勇，等．基于交替迭代法的ＡＧＣ与ＡＶＣ协调优化控制策略研究［Ｊ］．四川电力技术，—２０１２，３５（３）：３０３５．ＬＵＬｉａｎｊｉｅ，ＷＡＮＧＹｉｎｇ，ＸＩＡＯＸｉａｎｙｏｎｇ，ｅｔａ１．ＡｎｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄｏｐｔｉｍａｌｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｏｆＡＧＣａｎｄＡＶＣｂａｓｅｄｏｎａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇｉｔｅｒａｔｉｖｅｍｅｔｈｏｄ［Ｊ］．ＳｉｃｈｕａｎＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１２，３５（３）：３０－３５．［１４］魏新颖．省级电网实时无功优化控制方法研究［Ｄ】．杭州：浙江大学，２０１０．ＷＥＩＸｉｎｙｉｎｇ．Ｓｔｕｄｙｏｎｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅｐｏｗｅｒｎｅｔｗｏｒｋｓｒｅａｌ－ｔｉｍｅｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｏｐｔｉｍａｌｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄ［Ｄ］．Ｈａｎｇｚｈｏｕ：ＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１０．［１５］燕福龙，王芝茗，葛维春，等．电力系统电压和无功功率自动控制［Ｍ】．北京：中国水利水电出版社，２０１３．［１６］于汀，胡林献，姜志勇．多端直流系统接线和控制方式对暂态稳定性的影响［Ｊ】．电网技术，２０１０，３４（２）：８７－９１．ＹＵＴｉｎｇ，ＨＵＬｉｎｘｉａｎ，ＪＩＡＮＧＺｈｉｙｏｎｇ．Ｉｍｐａｃｔｓｏｆｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｍｏｄｅｓｏｆｍｕｌｔｉ．ｔｅｒｍｉｎａｌＤＣｐｏｗｅｒｔｒａｎｓｍｉｓｍｏｎｓｙｓｔｅｍｏｎｔｒａｎｓｉｅｎｔｓｔａｂｉｌｉｔｙ【Ｊ】．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１０，３４（２）：８７－９１．收稿日期：２０１４－１０－２３；—修回日期：２０１５－０１２６作者简介：于汀（１９８４－），男，博士研究生，研究方向为电网调—度自动控制；Ｅｍａｉｌ：ｙｕｔｉｎｇ１９８４８２９＠１６３．ｃｏｒｎ蒲天骄（１９７０－），男，教授级高级工程师，研究方向为智能配电网仿真技术；刘广一（１９６３一），男，博士生导师，中央千人计划专家，研究方向为主动配电网技术。（编辑葛艳娜）