考虑静态特性以及AGC和AVC作用的连续潮流模型
静态电压稳定的分析与控制算法
静态电压稳定的分析与控制算法1基于连续潮流的电压稳定分析原理1．连续潮流法连续潮流法是进行静态电压稳定分析的经典方法，已有逾15年的研究历史，算法极为成熟[19]-[22]。
其原理是逐步增加系统负载或断面输电容量，计算相应状态下的潮流，如潮流计算成功，则认为系统在这一状态下存在运行点，反之，如潮流计算失败，则认为系统在这一状态下不存在运行点，或离失去正常运行点的状态很近，从而系统已临近静态电压失稳。
图2.1示意了连续潮流法计算原理，图中的曲线为熟知的PV曲线，亦称鼻形曲线，纵坐标表示节点电压，横坐标表示系统或相关区域或某节点或某断面的有功负载或负载增长率。
图中的预测环节根据已求得的潮流解点预测下一负载下的潮流解点，以加快计算速度；校正环节则通过潮流计算使预测点满足潮流方程，得到相应负载条件下的精确潮流解；在系统负载接近临界点时，连续潮流法将采用参数变换策略，改变预测和校正的方式，克服系统潮流方程雅可比矩阵在临界点处奇异带来的普通潮流程序计算发散等一些问题。
V图2.1 连续潮流法的计算原理连续潮流法的优点是能得到系统在逐步增加负载后的运行状态，并提供直观的PV曲线信息，计算中可以较灵活的改变负载增加方式和系统调度方式，可以考虑变压器分接头和并联无功补偿等就地的局部控制措施，计算可靠，结果易于解释；缺点是计算量大，计算速度慢，很难考虑节点电压和主变/输电线容量等运行约束，也很难考虑最优发电机电压无功控制、最优系统有功调度等需要全网协调的控制措施。
此外，尽管PV曲线比较直观，但其所包含的信息对运行调度并无多少实际价值。
目前，在国外的一些静态电压稳定分析中，连续潮流法（即PV 曲线分析法）已不作为主要方法，而降为辅助方法[16]，因此本报告尽可能利用其他方法进行分析，并省略了大量故障运行状态下的PV曲线图形，只给出正常运行状态下的PV曲线。
PSS/E软件提供了PV/QV分析模块，即具有连续潮流计算功能，但用户对这一模块的可控性较弱，很难满足某些特定的计算要求。
AGC和AVC实现方法
AGC和AVC实现方法一、AGCAGC是自动发电控制的简称，通过后台与PLC共同完成。
每台机组与AGC的控制的关系分为以下三种方式：1、开环；2、半闭环；3、闭环。
1、开环：不参与AGC控制；2、半闭环：参与AGC控制的功率调整，但不参与自动开、停机控制；3、闭环：参与AGC控制的功率调整，同时也参与自动开、停机控制。
根据各个电站的实际情况或者不同时期可以选择以下两种运行模式1、根据调度或者值班人员给定日负荷曲线，后台AGC软件通过综合考虑机组的运行特性曲线、机组震动区、前池水位等参数，以发电耗水量最小为优化准则计算参与AGC控制的机组的每台的功率，通过通信网络下达到机组控制PLC中，PLC通过闭环PID控制快速响应，通过通信或者硬接线的方式下达命令到调速器调整负荷或者发出自动开、停机命令，最终实现AGC控制。
2、根据PLC AD采样前池水位，通过后台的AGC软件通过试探式算法计算当前参与AGC控制的每台机组的功率或者开、停机命令，下达到PLC执行。
试探式算法说明：1、当在当前负荷的情况下，前池水位上升较快，这时根据机组的运行特性进行增负荷或者自动开备用AGC机组，以达到前池水位维持在特定的高度，以避免前池水位来水较多时，运行人员没太注意，导致水从溢流沟等地方留走，严重影响电站的效益。
2、当在当前负荷的情况下，前池水位下降较快，这时根据机组的运行特性进行减负荷或者自动停AGC机组，以达到前池水位维持在特定的高度，以避免前池水位来水较少时，运行人员没太注意，导致一阵猛带负荷后，出现不得不停机的现象，严重影响电站的效益。
3、二、A VC为了维护母线电压实时定值，实现各台机组间无功功率按比例分配。
开环运行时只提出指导性的数据显示出在后台和机组触摸屏上，供运行人员操作参考；闭环运行时，后台通过A VC软件计算好的功率数值下传到机组控制PLC，机组控制PLC 通过通信或者硬接线方式作用于机组励磁。
同时为了克服部分励磁系统不具备恒功率因数控制功能的缺陷，在机组控制PLC中也集成了恒cos控制功能。
AVC,AGC结构,原理和注意事项
2.主要功能 （1） 实现光伏电站有功功率、无功功率/电压的
自动控制；
（2）可接受并执行调度机构下发的实时调控指令； （3） 可接受并执行调度机构下发的计划曲线指令； （4） 将光伏电站视为一个整体，实现整个光伏电
站内的所有无功源的优化分配和调节；
（5）可将有功和无功指令直接分配到逆变器，实 现逆变器有功功率和无功功率的协调控制；
AVC,AGC结构，原理和注 意事项
目录
一. AVC,AGC背景和作用 二. AVC,AGC网络结构 Biblioteka . AVC,AGC并网试验和注意事项
AVC,AGC背景和作用
1.背景
随着我国新能源建设发展，光伏电站装机容量不断增加，光伏发电在电 网中所占比重越来越大。由于光伏发电出力具有随机性、不可控性等 特点，这给电网的安全调度带来很多问题。AVC,AGC子站将光伏电 站视为一个大容量机组呈现在调度面前，使之具有可调性和可控性， 是调度中心对光伏电站实现友好控制的桥梁，能有效提高电网对光伏 发电的接纳能力。
（3）做完试验完成后应在监控后台要逐一检查逆 变器是否有限额或者降额运行，以免造成发电量 损失。
d.感性无功输出特性：首先将当前功率控制在总功 率60%或以上，输入电站最大感性无功，待波形 稳定后，每次下降当前功率的20%，下降四次， 每次稳定运行2分钟，每次操作响应时间小于30 秒，不需要回升功率。
（e）容性无功输出特性： 首先将当前功率控制在 总功率60%或以上，输入电站最大容性无功，待 波形稳定后，每次下降当前功率的20%，下降四 次，每次稳定运行2分钟，每次操作响应时间小 于30秒，不需要回升功率。 主要目的观察不同功率段最大无功输出变化，要 求波形稳定。
（f）无功功率控制：首先将当前功率控制在总功 率的30%或以上，先输入无功功率为0稳定2分钟 后，输入最大容性无功，2分钟后输入最大感性 无功，稳定2分钟后恢复无功为0,2分钟后结束。
AGC环路分析和设计考虑
(2-7)
(2-8)
2.3 Vo 0.115Vo （dB） 20 令 eo 和 ei 分别表示以分贝为单位的输出和输入，则： ln Vo
ei 8.7 aF ( s )Vr 1 aF ( s ) 1 aF ( s )
(2-9)
eo
(2-10)
因此，只要给出的输入量和输出量以分贝为单位表示，则具体的 AGC 电路便可以用线性微分方程来描述。该 AGC 系统就可以用如下图所示 的线性负反馈系统等效方框图来描述。
(2-1) (2-2)
Vo Vi K 1e aVC
Vi ， Vo 表示输入输出信号的包络幅度， K 1 是一个常数，a 是 VGA 的一个常
量因子，对数放大器的增益 V2 ln V1 ln K 2Vo 。控制电压
Vc F ( s )(Vr V2 ) F ( s )(Vr ln K 2Vo )
3
(2-5)
(2-6)
AGC 环路分析和设计考虑
因为我们只对输入输出之间的关系感兴趣，则令 K 1 K 2 1 ，得到 对输入信号的响应为：
ln Vo [1 aF ( s)] ln Vi aF ( s )Vr 因为由对数运算有下式关系： ln Vo 2.3 log10 Vo 所以，可得到下式：
eo
ei 1 aF (0)
4
(2-11)
AGC 环路分析和设计考虑
式中 F（0）为滤波器的直流增益。应该使增量Δeo 随输入幅度的变化尽可能小。 为达到这一目的，应使直流环路增益尽可能大。 能够运用在此系统中的最简单的 F（S）是一阶低通滤波器，且它的传递函数 被定义为：
F ( s)
K2 为包络检波器的增益，F(s)为滤波器的传递函数。由（2-2）式得到 ln Vo aVc ln K 1Vi 控制电压为：
论文AGCAVC在光伏电站的应用
论文AGC/AVC在光伏电站的应用
AGC（Automatic Generation Control）和AVC（Automatic Voltage Control）是在光伏电站中应用的重要技术，用于实现电网的稳定性和可靠性。
1. AGC（自动发电控制）：AGC是一种控制系统，用于监测和调整电站的发电功率，以满足电网对功率平衡的需求。
在光伏电站中，由于太阳能发电的波动性，系统需要根据电网需求进行功率调整来保持电网的稳定。
AGC可以监测电网负荷、频率以及其他参考信号，并根据这些信息调整光伏电站的发电功率，使其与电网负荷需求保持匹配。
2. AVC（自动电压控制）：AVC是用于监测和维持电网电压稳定的控制系统。
在光伏电站中，电能注入电网会对电网的电压产生影响。
AVC可以监测电网电压的变化，并根据设定的电压范围进行调整和控制。
当电网电压过高或过低时，AVC可以通过控制光伏电站的发电功率调整电网电压，保持其在合理范围内。
通过应用AGC和AVC技术，光伏电站可以灵活地对电网要求进行响应，保持电网的稳定性和可靠性。
这有助于减少电网的暂态和稳态扰动，提高电网的品质和可调度性。
同时，AGC和AVC还可以支持电网的频率和电压调节功能，同时与其他电源进行协调，实现电网的平衡和稳定。
需要注意的是，AGC和AVC的具体实施方式可能因电网要求、光伏电站规模和技术特点而有所不同。
因此，在光伏电站中应用AGC和AVC技术时，需根据实际情况进行系统设计、参数设置和性能调试，确保其正常运行和达到预期的效果。
AGC、AVC、PMU基础知识培训(71页)
AGC、AVC、PMU基础知识培训（71页）一、自动发电控制（AGC）概述1. AGC的定义自动发电控制（Automatic Generation Control，简称AGC）是指通过自动调节发电机的输出功率，使电网频率和联络线功率控制在规定范围内的技术手段。
AGC在电力系统中起着至关重要的作用，确保了电网的稳定运行。
2. AGC的功能（1）维持电网频率稳定：AGC能够实时监测电网频率，根据频率偏差调节发电机输出功率，使电网频率恢复至额定值。
（2）实现联络线功率控制：AGC根据联络线功率偏差，调整发电机输出功率，确保联络线功率在规定范围内。
（3）优化发电机组运行：AGC根据发电机组的经济性、可靠性等因素，合理分配发电任务，提高发电效率。
3. AGC的基本原理AGC系统主要由三部分组成：测量单元、控制单元和执行单元。
测量单元负责实时监测电网频率和联络线功率；控制单元根据测量数据，计算出发电机输出功率的调整量；执行单元根据调整量，对发电机进行实时调节。
二、自动电压控制（AVC）概述1. AVC的定义自动电压控制（Automatic Voltage Control，简称AVC）是指通过自动调节无功功率，使电网电压控制在规定范围内的技术手段。
AVC对于保障电网电压稳定、提高电能质量具有重要意义。
2. AVC的功能（1）维持电网电压稳定：AVC能够实时监测电网电压，根据电压偏差调节无功功率，使电网电压恢复至额定值。
（2）优化无功功率分配：AVC根据电网运行状况，合理分配无功功率，降低线路损耗，提高电网运行效率。
（3）提高电能质量：AVC通过调节无功功率，改善电网电压波形，降低电压谐波，提高电能质量。
3. AVC的基本原理AVC系统主要由测量单元、控制单元和执行单元组成。
测量单元负责实时监测电网电压；控制单元根据测量数据，计算出无功功率的调整量；执行单元根据调整量，对无功补偿装置进行实时调节。
三、相量测量单元（PMU）概述1. PMU的定义相量测量单元（Phasor Measurement Unit，简称PMU）是一种高精度、实时同步测量电网相量的装置。
风电场AVC、AGC、风功率预测规程
风电场A VC、AGC、风功率预测规程第一章、A VC技术要求一.1.控制模式要求风电场A VC系统采用母线电压控制模式，具体要求如下：风电场A VC系统接收调度主站系统下发的并网点（主变高压侧母线）的电压控制目标值后，根据该电压控制目标值按照一定的控制策略，计算出单台风机的无功功率目标值、无功补偿装置（SVC/SVG）的无功功率目标值、主变分接头的目标档位，并形成相关调节指令分别发送给风机监控系统、无功补偿装置、升压站综自系统执行，使并网点（主变高压侧母线）电压达到控制目标值，实现风电场整体的电压无功自动控制。
A VC具备根据系统电压首先调节风力发电机的无功功率、其次调节无功补偿装置的无功、然后调节主变分接头的功能，并且每一个调节环节均可以在控制电脑画面上操作投入/退出。
并可以自选参与调整无功的风机（#1—#33风机可自选台数及编号），可以在主控制室监控电脑上直观方便的操作，既可以投入A VC 自动调节，也可以解除A VC手动在监控电脑上调节一台或同时调节多台风机的无功功率。
该装置需具备扩展能力，满足二期的需要。
一.2.控制方式要求一.2.1.闭环控制方式（远方控制）调度主站系统实时向风电场A VC系统下发风电场并网点（主变高压侧母线）电压控制目标值，根据该电压控制目标值系统按照一定的控制策略，计算出单台风机的无功功率目标值、无功补偿装置（SVC/SVG）的无功功率目标值、主变分接头的目标档位，并形成相关调节指令分别发送给风机监控系统、无功补偿装置、升压站综自系统执行，使并网点电压向目标值逼近，形成风电场侧A VC系统与调度主站系统的闭环控制。
.一.2.2.开环控制方式（就地控制）当调度主站系统与风电场A VC系统通信故障，使风电场A VC系统退出闭环运行，或接受调度指令退出闭环运行时，风电场A VC系统可根据调度主站下发的或就地手工输入的并网点电压计划曲线进行调节，也可根据就地手工输入的并网点电压目标值进行调节。
基于DCS的风电场AGC与AVC系统开发与利用
第30卷 第12期2023年12月仪器仪表用户INSTRUMENTATIONVol.302023 No.12基于DCS的风电场AGC与AVC系统开发与利用刘友宽1，佘盛超2，张 君2（1.云南电力试验研究院（集团）有限公司，昆明 650000；2.南京工程学院，南京 211167）摘 要：现有的风电场AGC 与AVC 系统大多采用专用装置的编程语句开发，难以应对电网后续的升级需求或者电站自身的改造需求。
因此，本文提出了一个基于DCS 的风电场AGC 与AVC 系统，其采用模块化设计思路，控制逻辑可通过可视化的组态软件实现。
本文所提的系统灵活性高，可以应对风电场复杂多变的状况。
关键词：风电场；有功自动控制；无功自动控制中图分类号：TP29 文献标志码：ADevelopment and Utilization of Wind Farm AGC and AVCSystems Based on DCSLiu Youkuan 1，She Shengchao 2，Zhang Jun 2（1.Y unnan Electric Power Test & Research Institute, Y unnan, Kunming, 650000,China ；2.Nanjing Institute of Engineering, Nanjing,211167,China ）Abstract：The existing AGC and AVC systems in wind farms are mostly developed by specialized programming language. The specialized programming language makes it difficult to meet the subsequent upgrade needs of the power grid or the transformation needs of the power station itself. In response to this, this article proposes a DCS based wind farm AGC and AVC system, which adopts a modular design approach and control logic can be achieved through visual configuration software. The system proposed in this article has high flexibility and can cope with the complex and ever-changing conditions of wind farms.Key words：wind farm ；AGC ；AVC收稿日期：2023-09-26作者简介：刘友宽（1973-），男，云南昭通人，硕士，教授级高级工程师，新能源所所长，主要从事新能源发电系统工程与管理工作。
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PGi d gi PG , i AGC
d gi
P Gi ,max P Gi ,0
i AGC
( P Gi ,max P Gi ,0 )
式中： k s 为电力调度中心设定的系统频率偏差系数 （一般为区域最大负荷的 1.25%） ， f N 为系统额定频 率； L 为负荷节点全集， PLi 为负荷节点 i 的有功 负荷增量； AGC 为 AGC 机组节点全集，d gi 为节点 i 上 AGC 机 组的 总调 节 有功 分配 比例 ； P Gi ,max 和
ACE ks ( f f N )
PG
iL
(3) (4) (5) (6) PLi Nhomakorabea ACE
2.1 机组与负荷的静态特性
机组的静态频率调节特性如下， PGi PGi ,0 1 kGi ( f f 0 ) / f 0 (1) 式中： f 0 和 f 分别为初始状态下和扰动后的稳态频 率， PGi ,0 和 PGi 为第 i 台发电机在频率为 f 0 和 f 时的 输出有功， kGi 为发电机的功频静特性系数。 负荷的静态频率电压调节特性如下，
现有相关研究中，传统方法[3]主要采用 PQ 、 PV 和 V 模型以及 PV PQ 转换策略来模拟电源和负荷 的功率以及电源的无功电压控制方式，同时用虚拟平 衡节点承担负荷增长过程中的有功网损。其中的电源 负荷模型及其有功无功控制方式与实际系统有较大差 距，且采用单一平衡节点承担网损的方式会带来更大 的评估误差[4]。针对传统方法的不足，一些学者分别 提出了考虑负荷的静态电压特性 [5]、或者考虑发电机 和负荷的静态频率特性[6, 7]、或者考虑 AVC 系统区域 中枢点电压控制作用[1, 8]的连续潮流模型。 但是没有同 时考虑静态电压与频率特性以及 AGC 与 AVC 的综合 作用。 针对上述问题，论文建立了综合考虑静态特性以 及 AGC 和 AVC 作用的连续潮流模型。 该模型在同时 考虑静态频率特性与电压特性的参数化潮流方程基础 上，进一步采用负荷频率超前控制策略及 AGC 机组 的有功协调方程来表示系统的 AGC 作用， 并采用 PQV 节点模型和发电机的无功协调方程来表示系 统的 AVC 作用。在此基础上，将 AGC 和 AVC 系统总调 节量的估算、分摊以及控制模式的转换嵌入到连续潮 流算法的预测校正环节中，从而有效解决了所建模型 的连续潮流计算问题。最后基于 IEEE 39 节点算例系 统，对所建模型及其求解算法的有效性进行了仿真对 比分析。
Continuation Power Flow Model Incorporating the Static Characteristics of Power System and the Regulatory Effects of AGC and AVC Systems
YAN Wei1, WANG Yunliu1, YU Juan1, ZHAO Xia1, Ren Zhouyang1
1 引言
连续潮流方法可以详细模拟负荷的实际增长方式 及其增长过程中系统有功无功的实际控制行为，且可 以有效避免常规潮流模型临界点雅克比矩阵奇异的问 题，在电力系统安全稳定分析中得到了广泛应用[1, 2]。 在实际电力系统中，不同的时间和地点，负荷可 能有不同的增长方向。负荷的增长会带来功率的不平 衡量并使系统的频率和电压变化。为满足系统功率平 衡和频率电压质量的控制要求，必须利用系统电源进 行有功和无功的综合控制。短期有功调节主要由一次
考虑静态特性以及 AGC 和 AVC 作用的连续潮流模型
颜伟 1，王云柳 1，余娟 1，赵霞 1，任洲洋 1
1.重庆大学电气工程学院 Email: 1. cquyanwei@, 2. yunliu1206@
摘 要：针对电力系统的静态电压稳定性随负荷特性、系统有功和无功控制行为而变化的现象，论文 建立了综合考虑静态特性以及 AGC 和 AVC 调控作用的连续潮流模型。该模型以同时考虑静态频率特 性与电压特性的参数化潮流方程为基础， 进一步考虑了基于负荷频率超前控制策略的 AGC 机组有功协 调方程，以及基于 PQV 节点模型和发电机无功协调的 AVC 的控制方程。针对所建模型，论文将 AGC 和 AVC 系统总调节量的估算、 分摊以及控制模式的转换嵌入连续潮流算法的预测校正环节， 解决了所 建模型的求解问题。论文所建模型精确模拟了实际系统的有功无功控制行为以及不平衡功率的分摊方 式，从而使静态电压稳定评估结果更具参考价值。基于 IEEE 39 节点算例系统进行仿真对比分析，论 证了所建模型及其求解算法的有效性。 关键词：静态电压稳定；连续潮流；负荷静态特性；一次调频；自动发电控制；自动电压控制
调频和二次调频作用，较长时间的有功调节则由三次 调频的计划功率承担。现代电力系统中，二次调频主 要由自动发电控制(automatic generation control， AGC) 系统以区域控制偏差 （area control error, ACE） 的调节 为目标，以 AGC 机组的有功调节为手段进行控制。 在短期的无功电压调节中，除了就地控制机组的恒无 功（ PQ 节点）或者恒电压（ PV 节点）控制外，还 有区域自动电压控制(automatic voltage control, AVC) 系统的中枢点电压偏差控制。不同的负荷增长模式、 不平衡功率平衡方式以及有功无功调节策略，将使系 统的最大负荷裕度有所差异。
1. Chongqing University Email: 1. cquyanwei@, 2. yunliu1206@
Abstract: As the static voltage stability of the real power system varies with load characteristics and system active-reactive power control modes, a new continuation power flow (CPF) model considering the static characteristics of power system and the regulatory effects of the automatic generation control (AGC) and automatic voltage control (AVC) systems is proposed in this paper. Based on the parameterized power flow equations taking into account the static frequency and voltage regulation characteristics, the control equations of AGC and AVC are represented by the active power coordination equations of the AGC generators based on the load-frequency prediction control strategy, and PQV model as well as reactive power coordination equations, respectively. The proposed model is effectively solved by putting the estimation and allocation of system total adjustment amount, as well as the control modes conversion into the predictor-corrector scheme of CPF algorithm. The assessment of the static voltage stability can be more reasonable by accurately simulating the active-reactive control modes and unbalanced power allocation methods on the established model. The validity of the proposed model and its solution algorithm are illustrated by simulation and comparison on the IEEE 39-bus system. Keywords: static voltage stability; continuation power flow; static load characteristics; primary frequency regulation; automatic generation control(AGC); automatic voltage control(AVC)
(2) 式中： Vi ,0 （ Vi ） 、 PLi ,0 （ PLi ）和 QLi ,0 （ QLi ）分别 为节点 i 在初始状态下（或扰动后）的电压幅值、有 功负荷和无功负荷； a pi 、 bpi 和 c pi ( aqi 、 bqi 和 cqi )分 别为 ZIP 负荷模型中恒功率、 恒电流和恒阻抗部分的 有功（无功）静态电压特性系数，有 a p bp c p 1 （ aq bq cq 1 ） ；k iL P 和 kQLi 分别为负荷模型的有 功和无功静态频率特性系数； k Pi (Vi , f ) 和 kQi (Vi , f ) 分别为负荷有功、无功频率电压特性函数的简写形 式。
2 PLi PLi ,0 a pi bpi Vi c pi Vi 1 k PLi ( f f 0 ) f0 Vi ,0 Vi ,0 = PLi ,0 k Pi (Vi , f ) 2 Vi Vi kQLi ( f f 0 ) 1 c QLi QLi ,0 aqi bqi V qi V f0 i ,0 i ,0 = QLi ,0 kQi (Vi , f )