开放市场条件下多区域热液系统双边契约的模拟

P.Marimuthu¹, Dr.C.Govindaraju²

印度塞勒姆，安纳波拉纳工程学院EEE系。
印度塞勒姆政府工程学院电子电气设备系。

摘要

本文介绍了开放市场条件下水热系统负荷频率控制(LFC)概念的设计方法。开放的输电接入和发电、输电和配电的社会化公司的发展通常会影响LFC问题的制定。为了适应与传统LFC的领土有关的新限制，对两区制度进行了修改，以考虑LFC在公开市场体系中的作用。因此，本文对传统的LFC双区域系统进行了改进，以考虑双边合同对动态的影响。采用Disco参与矩阵的概念来模拟这些双边契约，并反映在两区域方框图中。该系统在双区水热系统中进行了测试。仿真结果表明，该系统实现了双边合同

关键字

负载频率控制，水热系统，开放市场方案，迪斯科参与矩阵

介绍

电力系统的成功运行是正确地维持几组平衡的过程。其中两个平衡是在负载产生和计划的和实际的连接线流量之间。这两个平衡是保持频率恒定的主要因素。恒频是系统健康运行的首要指标，也是用户供电质量的主要指标。这两种平衡都是通过考虑负荷需求调整发电来维持的。如果频率较低，发电量增加;如果实际流出量大于计划流出量，发电量减少。由于系统条件总是随着负载在一天中的不同时间不断变化而变化，因此对这些平衡进行精确的手动控制是不可能的。负载频率控制(LFC)的开发既能保持(几乎)恒定的频率，又能调节联络线流量。Kirchmayer[1]研究了忽略发电速率约束的非再热型水热系统的LFC。Kothari, Kaul, Nanda[2]研究了具有整体式补充控制器的水热系统的LFC问题。 It is to be appreciated that in a realistic situation, the system works in the continuous mode whereas the controllers work in the discrete mode. Perhaps Nanda, Kothari and Satsangi [3] are the first to present comprehensive analysis of LFC of an interconnected hydrothermal system in continuous-discrete mode with classical controllers.

目前，电力行业已经从垂直整合的公用事业(VIU)以规定的价格提供电力，转变为一个将有竞争力的公司以较低的价格出售未捆绑的电力的行业。在新的电力系统结构中，负载频率控制(LFC)对于实现电力交换和为电力交易提供更好的条件具有基础性作用。LFC的共同目标是将每个控制区域的频率和净交换恢复到所需的值。在开放市场体系(放松管制)下，电力系统结构发生了变化，允许发电(Genco)、输电(Transco)和配电(Disco)等更专业化的行业发展。[4]详细研究了解除管制电力系统的发电控制问题。独立系统操作员(ISO)作为平衡可靠性和经济性的无偏协调者的概念也出现了[5,6]。[7]中详细给出了解除管制环境下自动发电控制(AGC)的评估，并对这个问题进行了详细的回顾，并解释了解除管制后如何模拟AGC系统。令人惊讶的是，到目前为止，还没有人试图在放松管制的环境下检查双边合同在相互关联的热力系统中的影响。鉴于此，本论文的主要目标如下

1.考虑连续模式策略下的互联热液系统，并评估考虑常规积分控制器在这两个领域的动态响应

2.在热力系统中实施双边合同，从而在开放市场条件下设计热力系统

鉴于此，本文组织结构如下:第二节阐述了热液系统的动态数学模型。在重组情景下的水热系统框图公式已在第三节中介绍。第四节介绍了结果和讨论，并在第五节中得出了一些结论

2动态数学模型

电力系统是复杂的非线性动态系统。负载频率控制器在非常小的负载变化时控制与高压(HP)涡轮相关的控制阀。所研究的系统为串联复合单再热式热力系统。根据IEEE委员会报告[8]，系统的每个元件(调速器、涡轮和电力系统)在小负荷变化时用一阶传递函数表示。为了得到真实的响应，本文考虑了调节器死区和发电速率约束两种系统非线性。调速器死区定义为在阀门位置[8]没有变化的范围内持续速度变化的总幅度。要求避免调速器过度运转。在实际电力系统中考虑GRC，是因为发电功率的变化率存在一个最大限制。图1为两区域互联网络的传递函数框图，两区域模型的参数定义见附录。

3方框图公式

在重组后的环境中，Gencos将电力以具有竞争力的价格出售给各种迪斯科舞厅。因此，迪斯科舞厅有自由选择Gencos的合同。他们可能在自己的地区与Gencos有合同，也可能没有。这使得Genco-Disco合同的各种组合在实践中成为可能。“迪斯科参与矩阵”(DPM)的概念被认为使合同的可视化更容易。DPM是一个矩阵，行数等于系统中Gencos的数量，列数等于系统中disco的数量。这个矩阵中的每个条目都可以看作是由Disco(列)收缩到Genco(行)的总负载的一个部分。因此，第ij项对应于由Disco ' j '从Genco ' i '收缩的总负载功率的百分比。在这个矩阵中，列中所有元素的和是一个单位。DPM显示Disco参与了与Genco的合同; hence the name “Disco Participation Matrix”. DPM shows the participation of a Disco in a contract with any Genco, hence the name Disco Participation Matrix.

每当Disco所要求的负载发生变化时，它都会反映为该Disco所属区域的本地负载。这对应于本地负载Ã¯Â Â PL1和Ã¯Â Â PL2，它们应该在电力系统块的输入点反映在解除管制的AGC系统框图中。由于每个区域有多个控制中心，区域控制误差信号必须进行分布

违反合同

Disco可能会违反合同，要求超过合同中规定的数量。这种多余的权力没有承包给任何Genco。这种未签约的电力必须由Gencos和Disco在同一地区提供。它必须反映为该地区的局部负荷，而不是合同需求。

四、结果和讨论

对开放环境下双区热液系统的性能进行了模拟研究。考虑一个案例，每个区域的所有Gencos平等地参与LFC。在这个双区域热液系统中，每个区域有三个Gencos和两个disco。假设每个Disco存在0.2%的阶跃负载扰动，则每个区域的总阶跃负载扰动占0.4%，每个Genco参与AGC，定义为以下区域参与因子(apfs):

在这两个区域，积分控制器的增益设置都考虑了0.5的标称值。表1给出了上述情况下的理论值与模拟值之间的误差。

本工作还考虑了合同违约案件。在这种情况下，我们认为Disco1在35秒后需要0.3%的额外负荷，区域2的Disco4在70秒后需要0.3%的额外负荷。可以看出，未签约的电力是由同一区域的Gencos提供的，而Disco需要额外的电力。表2给出了违反合同期间Gencos的代数。图3显示了区域1和区域2相对于正常情况的频率偏差。图4显示了拉线功率误差偏差。图5和6显示了这两个地区的gencos的生成。图7为违反合同期间的频率偏差，图8为违反合同期间的拉线功率误差偏差。图9和10描述了违反合同期间不同代的gencos

诉的结论

LFC提供了一种相对，但非常有效的调节发电的方法，以减少频率偏差和调节联络线流量。这种调节发电的重要作用在公开市场电力市场中也继续存在。一个地区的迪斯科舞厅和另一个地区的Gencos之间可能存在双边合同。本文采用Disco参与矩阵的概念，提供了一种紧凑而精确的方法来总结开放市场条件下多区域热液系统的双边契约。开放市场环境下的LFC建模必须考虑到与双边合同有关的信息流。

附录

所有的符号都有通常的含义

(a)系统数据

参考文献

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