1、S t u d i n g t h e E f f e c t o f A u t o m a t i c G e n e r a t i o n C o n t r o l o n t h e P o w e r F r e q u e n c yB a s e d o n P S D-F D S E m l u a t o rQ I N G M E I S U1T I N G H U A N G1W E I J U N Z H A N G1D A O S H A N H U A N G1B O J I A N C H E N11.E l e c t r i c P o w e r R e
2、s e a r c h I n s t i t u t e o f S t a t e G r i d F u j i a n E l e c t r i c P o w e r C o.L t d.A b s t r a c t:T h e p a p e r s t u d i e s t h e e f f e c t o f a u t o m a t i cg e n e r a t i o n c o n t r o l(A G C)o n p o w e r f r e q u e n c y b a s e d o nt h e f u l l d y n a m i c s
3、i m u l a t i o n.F i r s t m o d e l i n g o f A G C f o rt h e f u l l d y n a m i c s i m u l a t i o n a c c o r d i n g t o t h e t h r e ec o m p o n e n t s o f A G C,w h i c h i s c a l c u l a t i o n o f a r e ac o n t r o l e r r o r(A C E),s i m u l a t i o n o f c o n t r o l s t r a t
4、e g y,a n dc a l c u l a t i o n o f g e n e r a t i n g p o w e r r e g u l a t i o n.S e c o n d t h ee f f e c t o f k e y-p a r a m e t e r s o f A G C i n c l u d i n g d e a d b a n d,t r a n s i e n t f r e q u e n c y-d e v i a t i o n o n a n d r a t e o f g e n e r a t i n gp o w e r r e g
5、 u l a t i o n o n p o w e r f r e q u e n c y i s s t u d i e d b ys i m u l a t i n g.F i n a l l y,t h e p a p e r t a k e s F u j i a n p o w e r a s a ne x a m p l e t o a n a l y z e t h e e f f e c t o f A G C o nu n d e r-f r e q u e n c y l o a d i n g s h e d d i n g(U F L S)b y t h es e r
6、 i o u s f a u l t s a n d s t u d y o n t h e c o o r d i n a t i o n c o n t r o lb e t w e e n A G C a n d U F L S.K e y w o r d s:A u t o m a t i c g e n e r a t i o n c o n t r o l，F u l l d y n a m i cs i m u l a t i o n，F r e q u e n c y，K e y-p a r a m e t e r s，U n d e r-f r e q u e n c y l
7、 o a d i n g s h e d d i n g1.I n t r o d u c t i o nW i t h t h e a p p l i c a t i o n o f t h e U H V p r o j e c t a n dl a r g e-c a p a c i t y n e w e n e r g y u n i t s a n d t h e c o n t i n u o u se x p a n s i o n o f t r a n s m i s s i o n s c a l e,t h e d y n a m i cc h a r a c t e
8、r i s t i c s o f t h e g r i d f r e q u e n c y a n d a c t i v ep o w e r o n t h e t i e l i n e b e t w e e n t h e l a r g e-a r e a g r i dh a v e c h a n g e d g r e a t l y 1-2.I n p a r t i c u l a r,t h e m e d i u m-a n d l o n g-t e r m p r o c e s s o f f r e q u e n c y c h a n g e a
9、f t e r as e r i o u s f a u l t w i l l b r i n g s o m e n e w p r o b l e m s t o t h es e c o n d a r y f r e q u e n c y c o n t r o l o f t h e p o w e r g r i d.F o re x a m p l e,h o w t o e f f e c t i v e l y a p p l y t h e a u t o m a t i cg e n e r a t i o n c o n t r o l s y s t e m(A
10、G C)t o c o n t r o l t h e g r i df r e q u e n c y,a n d t h e i m p a c t o f t h e i n v e s t m e n t o f A G Co n u n d e r-f r e q u e n c y l o a d i n g s h e d d i n g a n d t h ec o o r d i n a t i o n b e t w e e n t h e m.S o,t h e s e p r o b l e m s b r i n gn e w c h a l l e n g e s
11、f o r t h e s a f e a n d s t a b l e o p e r a t i o n o ft h e p o w e r g r i d.U s i n g d i g i t a l s i m u l a t i o n i s a n e f f e c t i v e w a y t or e s e a r c h,a n a l y z e a n d r e s o l v e t h e i s s u e s r e l a t e d t oA G C o f p o w e r g r i d.A t p r e s e n t,m o s t
12、 o f t h e d o m e s t i ca n d f o r e i g n r e s e a r c h e s o n A G C a r e r e l a t e d t o t h ec o n t r o l s t r a t e g y o f A G C 3-4,c o o r d i n a t i o n c o n t r o l o fA G C b e t w e e n r e g i o n a l g r i d s 5-6 a n d t h e o p t i m a la l l o c a t i o n o f u n i t s u
13、 n d e r t h e i n f l u e n c e o f A G C 7-8.H o w e v e r,t h e e f f e c t o f A G C o n p o w e r f r e q u e n c y i sl e s s s t u d i e d.T h e o p e r a t i n g t i m e o f t h e A G C s y s t e m v a r i e sf r o m s e c o n d s t o t e n s o f m i n u t e s,a n d i t b e l o n g s t o t h
14、 em e d i u m-a n d l o n g-t e r m d y n a m i c p r o c e s s f r o m t h ep e r s p e c t i v e o f t i m e d o m a i n s i m u l a t i o n 9.S o,t h em e d i u m-a n d l o n g-t e r m d y n a m i c m o d e l s n e e d t o b ee s t a b l i s h e d d u r i n g s i m u l a t i o n.A t p r e s e n t
15、,t h e m a i ns o f t w a r e o r p r o g r a m s f o r t h e f u l l d y n a m i c s i m u l a t i o n a td o m e s t i c a n d f o r e i g n a r e E U R O S T A G,E x s T A B,E T M S P,P S S/E,a n d P S D-F D S,e t c 1 0-1 2.T h e l i t e r a t u r e 1 0 i n t r o d u c e d t h a t t h e A G C s i
16、 m u l a t i o n m e t h o da p p l i e d t o t h e s m a r t g r i d w a s d e v e l o p e d a c c o r d i n g t ot h e u s e r-d e f i n e d m e t h o d i n t h e P S S/E s i m u l a t i o np r o g r a m.I n o r d e r t o i m p r o v e t h e c o m p a t i b i l i t y o f t h ef u l l d y n a m i c
17、 s i m u l a t i o n s o f t w a r e a n d e x p a n d i t ss i m u l a t i o n s c a l e,t h e l i t e r a t u r e 1 2 u s e d t h eP S D-F D S p r o g r a m a n d t h e h y b r i d s y s t e m m e t h o d t oe s t a b l i s h t h e d y n a m i c s i m u l a t i o n m o d e l o f A G Ca c c o r d i
18、 n g t o t h e c o n t r o l c h a r a c t e r i s t i c s o f A G C a n dc o m b i n e d w i t h t h e n e e d s o f p r o g r a m m i n gd e v e l o p m e n t a n d m o d e l a p p l i c a t i o n.B a s e d o n t h el i t e r a t u r e 1 0-1 2,t h e l i t e r a t u r e 1 3 i n t r o d u c e d t h
19、ef u l l d y n a m i c s i m u l a t i o n m o d e l o f A G C e s t a b l i s h e db y s o f t w a r e o r p r o g r a m s s u c h a s E U R O S T A G,P S S/E,a n d P S D-F D S,a n d c o m p a r e d t h e m.B a s e d o n t h e f u l l d y n a m i c s i m u l a t i o n m o d e l o fA G C p r o p o s
20、 e d b y t h e l i t e r a t u r e 1 2,t h i s p a p e r f i r s tr e s e a r c h e s t h e i n f l u e n c e s o f k e y p a r a m e t e r s o f A G Ci n c l u d i n g t h e c o n t r o l d e a d-z o n e,t h e t r a n s i e n tf r e q u e n c y d e v i a t i o n a n d t h e r e g u l a t i n g r a
21、t e o fg e n e r a t i n g p o w e r o n p o w e r f r e q u e n c y t h r o u g hs i m u l a t i o n a n a l y s i s.F i n a l l y,t a k i n g F u j i a n P o w e r G r i da s a n e x a m p l e,t h i s p a p e r a n a l y z i e s t h e i m p a c t o fA G C o n U F L S u n d e r t h e s e r i o u s
22、f a u l t s a n dr e s e a r c h e s r e l a t e d c o o r d i n a t i o n c o n t r o l s t r a t e g i e s.2.T h e f u l l d y n a m i c s i m u l a t i o n m o d e l o fA G CI n o r d e r t o a c c u r a t e l y s i m u l a t e t h e d y n a m i cp r o c e s s o f t h e l a r g e t i m e c o n s
23、t a n t e l e m e n t A G C,al o n g-t e r m d y n a m i c m o d e l n e e d s t o b ee s t a b l i s h e d.A c c o r d i n g t o t h e l i t e r a t u r e 1 2,t h e A G Cs i m u l a t i o n m o d e l e s t a b l i s h e d b a s e d o n t h e P S D-F D Sp r o g r a m c o n s i s t s o f t h r e e p
24、a r t s:c a l c u l a t i o n m o d u l eo f a r e a c o n t r o l e r r o r(A C E),s i m u l a t i o n m o d u l e o fc o n t r o l s t r a t e g y a n d c a l c u l a t i o n m o d u l e o fg e n e r a t i n g p o w e r r e g u l a t i o n.2.1 C a l c u l a t i o n m o d u l e o f a r e a c o n t
25、r o le r r o r(A C E)2018 China International Conference on Electricity Distribution Tianjin,17-19 Sep.2018CICED2018 Paper No.201805180000010 Page1/8 1591T h e A C E i s c a l c u l a t e d b y s u p e r i m p o s i n g t h eg r i d f r e q u e n c y d e v i a t i o n a n d t h e t i e l i n e p o w
26、 e rd e v i a t i o n.I t s c a l c u l a t i o n m o d e l b l o c k d i a g r a m i ss h o w n i n F i g u r e 1.F i g 1 C a l c u l a t i o n m o d e l b l o c k d i a g r a m o f A C EI n t h e f i g u r e,t h e i n p u t q u a n t i t y i s t h e a c t u a lg r i d f r e q u e n c y f,t h e s t
27、 a n d a r d f r e q u e n c y f 0,t h ea c t i v e p o w e r s P 1,P 2,.,P n o f t h e m u l t i p l e t i el i n e s a n d t h e p l a n n e d e x c h a n g e p o w e r P T S C;t h eo u t p u t i s t h e A C E s i g n a l(i n c l u d i n g t h ep r o p o r t i o n a l c o m p o n e n t a n d t h e
28、 i n t e g r a lc o m p o n e n t)a s t h e i n p u t o f g e n e r a t o r p o w e rc o m m a n d c a l c u l a t i o n m o d u l e.T h e f i s s u b t r a c t e d f r o m f 0 t o o b t a i n af r e q u e n c y d i f f e r e n c e s i g n a l f;a f t e r f i s v e r i f i e d,t h e n a t u r a l f
29、r e q u e n c y d e v i a t i o n c o e f f i c i e n t Kc o r r e s p o n d i n g t o t h e c o n t r o l r e g i o n i s m u l t i p l i e dt o o b t a i n a f r e q u e n c y c o m p o n e n t S f o f t h e A C E.A f t e r t h e a c t i v e p o w e r o f t h e t i e l i n e i s v e r i f i e d,t
30、h e p o w e r c o m p o n e n t P(o r t h e t i e l i n e p o w e rd e v i a t i o n)o f t h e A C E i s f o r m e d w i t h t h e p l a n n e dp o w e r c o m m a n d.S f a n d P a r e s u p e r i m p o s e d a n ds u m m e d t o f o r m t h e A G C i m p o r t a n t c o n t r o lq u a n t i t y A
31、C E.T h e A C E s i g n a l w h i c h i s t h e o u t p u to f t h e m o d u l e i s f o r m e d b y t h e l i m i t i n g l i n k,t h ep r o p o r t i o n a l a n d t h e i n t e g r a l l i n k.W h e n t h e g r i d f r e q u e n c y f a n d A C E s i g n a l sh a v e t h e f o l l o w i n g t w o
32、 t y p e s o f o v e r-l i m i tc o n d i t i o n s,t h e A G C c o n t r o l w i l l b e s u s p e n d e d,i s:1)t h e g r i d f r e q u e n c y d e v i a t i o n(|f|)i ss m a l l e r t h a n t h e A G C c o n t r o l d e a d z o n e o r t h et r a n s i e n t f r e q u e n c y d e v i a t i o n v
33、a l u e g r e a t e r t h a nt h e A G C;2)T h e c o n t r o l a r e a A C E s i g n a l i s n o t w i t h i nt h e A C E m i n i m u m a n d m a x i m u m l i m i t s.2.2 S i m u l a t i o n m o d u l e o f c o n t r o l s t r a t e g yT h e r e a r e t w o t y p e s o f c o m m o n l y u s e d A G
34、 Cc o n t r o l s t r a t e g i e s,w h i c h i s b a s e d o n A 1/A 2 a n dC P S c o n t r o l p e r f o r m a n c e e v a l u a t i o n c r i t e r i a.A tp r e s e n t,F u j i a n G r i d a d o p t s t h e c o n t r o l s t r a t e g yb a s e d o n t h e C P S s t a n d a r d.U n d e r t h e C P
35、 Ss t a n d a r d,t h e c o n t r o l r e g i o n u s e s af r e q u e n c y-c e n t r i c c o n t r o l s t r a t e g y.T h e C P S p e r f o r m a n c e e v a l u a t i o n s t a n d a r dc o n s i s t s o f t w o p a r t s:C P S 1 a n d C P S 2.C P S 1 u s e ss t a t i s t i c a l m e t h o d s t
36、 o m e a s u r e t h e c h a n g ec h a r a c t e r i s t i c s o f a c e r t a i n c o n t r o l a r e a A C Ew i t h i n a c e r t a i n p e r i o d o f t i m e(s u c h a s l m i n u t e)a n d i t s r e l a t i o n s h i p w i t h t h e g r i d f r e q u e n c yd e v i a t i o n.C P S 2 m e a n s
37、t h a t t h e 1 0 m i n a v e r a g e o ft h e c o n t r o l a r e a A C E s h o u l d b e w i t h i n t h es p e c i f i e d v a l u e.T h e b l o c k d i a g r a m o f t h e C P Ss t a n d a r d c o n t r o l s t r a t e g y m o d e l i s s h o w n i n F i g.2.F i g.2 C o n t r o l p r o c e s s f
38、 l o w c h a r t o f m o d e l b a s e d o nC P S s t a n d a r dI n t h e f i g u r e,t h e v a r i a b l e A c p s i s t h ea d j u s t m e n t l i m i t o f C P S 2;t h e v a r i a b l e C P S 1 i st h e o u t p u t c a l c u l a t e d a c c o r d i n g t o t h e C P S 1s t a n d a r d;t h e v a
39、r i a b l e K r e q i s t h e a d j u s t m e n te x p e c t a t i o n v a l u e o f C P S 1(g e n e r a l l y g r e a t e r t h a n1 0 0);t h e v a r i a b l e L a c t i s t h e f l a g f o r t h e u n i t t oi s s u e t h e a d j u s t m e n t c o m m a n d;t h e f r e q u e n c yd e v i a t i o n
40、 f s h o u l d b e b e t w e e n t h e d e a d z o n e f da n d t h e t r a n s i e n t f r e q u e n c y d e v i a t i o n f m a x.T h eC P S s t a n d a r d c o n t r o l s t r a t e g y i s:t h e f r e q u e n c yd e v i a t i o n i s d i v i d e d i n t o t h e r e l a x a t i o n z o n e,t h en
41、 o r m a l z o n e a n d t h e e m e r g e n c y z o n e b y t h e s m a l la n d l a r g e c o n t r o l;I n d i f f e r e n t c o n t r o l z o n e s,t h eu n i t a d o p t s d i f f e r e n t a d j u s t m e n t c o n t r o l m o d e s.2.3 C a l c u l a t i o n m o d u l e o f g e n e r a t i n g
42、 p o w e rr e g u l a t i o nT h e t r a n s f e r f u n c t i o n b l o c k d i a g r a m o f t h ec a l c u l a t i o n m o d e l o f t h e g e n e r a t i n g p o w e ra d j u s t m e n t c o m m a n d i s s h o w n i n F i g.3.F i g.3 C a l c u l a t i o n m o d e l o f t h e g e n e r a t i n g
43、 p o w e rc a l c u l a t i o nI n t h e f i g u r e,t h e i n p u t i s t h e A C E s i g n a lf o r m e d b y t h e A C E c a l c u l a t i o n m o d e l.T h e A C Ec o n t r o l s i g n a l f o r m s t h e r e g u l a t e d p o w e r o f t h eg e n e r a t o r P a d j.T h e P a d j i s a d d e d
44、t o t h e b a s e p o i n tp o w e r o f g e n e r a t o r P B P t o f o r m t h e d e s i r e d p o w e ro f g e n e r a t o r P D E S.A f t e r t h e P D E S i s c h e c k e d b y t h el i m i t e r,i t i s s u b t r a c t e d f r o m t h e g e n e r a t o r c u r r e n tp o w e r P M t o f o r m
45、a d j u s t m e n t a m o u n t o f t h eg e n e r a t o r p o w e r U C E.F i n a l l y,T h e a d j u s t m e n t2018 China International Conference on Electricity Distribution Tianjin,17-19 Sep.2018CICED2018 Paper No.201805180000010 Page2/8 1592s i g n a l P A G C o f t h e g e n e r a t o r o u t
46、 p u t i s f o r m e d a f t e rt h e v e r i f i c a t i o n o f t h e d e l a y,d e a d z o n e a n da d j u s t m e n t s t e p l e n g t h.3.T h e i n f l u e n c e s o f k e y p a r a m e t e r s o fA G C o n p o w e r f r e q u e n c yT h e a d j u s t m e n t f r e q u e n c y r a n g e o f A
47、 G C i so n e o f t h e k e y f a c t o r s a f f e c t i n g t h e g r i d f r e q u e n c yr e c o v e r y c h a n g e.I t s v a l u e i s d e t e r m i n e d b y t h ed e a d z o n e f d a n d t h e t r a n s i e n t f r e q u e n c yd e v i a t i o n f m a x,w h i c h c a n b e e x p r e s s e d
48、 a s(f 0f d,f 0 f m a x).W h e n f d o r f m a x c h a n g e s,t h ea d j u s t m e n t f r e q u e n c y r a n g e o f A G C a l s o c h a n g e s,w h i c h i n t u r n a f f e c t s t h e r e c o v e r y o f t h e g r i df r e q u e n c y.S e c o n d l y,t h e c o n t r o l p a r a m e t e r o f t
49、 h el e a d i n g t h e g e n e r a t o r a d j u s t m e n t a m o u n t i n t h eA G C i s t h e i n c r e a s e r a t e a n d t h e d r o p r a t e o f t h eg e n e r a t o r p o w e r,a n d t h e c h a n g e o f t h e a d j u s t m e n ta m o u n t h a s a s i g n i f i c a n t i m p a c t o n t
50、 h e r e c o v e r y o ft h e g r i d f r e q u e n c y.I n s u m m a r y,t h i s p a p e r m a i n l y a n a l y z e s t h ei n f l u e n c e o f k e y p a r a m e t e r s s u c h a s A G C c o n t r o ld e a d z o n e,A G C t r a n s i e n t f r e q u e n c y d e v i a t i o n,t h e i n c r e a s
