我国电网频率考核方法探析

我国自20世纪80年代末期从国外引进AGC以来，逐步建立了具有我国特色的自动发电控制（AGC）策略。结合我国电网运行的实际情况和运行需求，经过多年的摸索和实践，不断提升AGC系统的自动化水平，显著提高了我国电网的频率质量，为电网的安全经济运行发挥了重要作用。其中，我国近30年AGC系统的发展过程主要经历了从分散式频率自动控制装置（AFC）到基于能量管理系统（EMS）的自动控制系统的发展过程。在这个过程中，逐步制定和发展了相关的技术评价标准，用于确保多个互联控制区域的有效协同运行，并明确了各个控制区域对内部负荷波动负有实现区域内平衡的控制责任。

对于南方电网管辖的区域而言，2005年7月1日以前，南方电网采用责任频率考核法来对全网频率进行监控以及考核互联电网交换功率，要求全网运行频率偏差控制在±0.2Hz以内。在这种考核方式下，可以对控制责任进行定性但无法进行定量计量。此外，无法区分各运行区域对频率超出控制区间的事件的控制贡献进行定量计量，从而无法对频率超出控制区间事件中对频率控制起到贡献的区域进行奖励，不利于促进一次、二次调频等技术手段改进，导致系统频率质量不高。为了进一步提升多个互联控制区域内的频率控制质量，我国电网进一步通过引入CPS考核指标提升各个控制区域响应各自区域内部负荷波动的控制质量。

我国华东电网于2001年率先引入频率控制性能标准（Control Performance Standard，CPS）考核指标和运行机制，并进行了一定程度的修改。随后，华中和东北等电网也开始使用CPS来进行区域控制性能的考核工作，提升了电网频率质量。与此同时，南方电网为加强联络线功率与频率偏差控制，促进电网运行和电力交易规范有序，从2005年7月1日起，开始采用CPS对各省区联络线功率与频率偏差进行考核，南方电网频率质量显著提高。

具体而言，CPS标准是基于北美电力系统可靠性委员会（NERC）的AGC控制性能A1和A2标准的基础，于1996年推出的控制标准。CPS标准于1998年开始逐步取代了A1和A2标准。南方电网自2005年7月开始采用CPS控制标准，并制定了《南方电网联络线功率与系统频率偏差控制和考核管理办法》，办法中对CPS标准中的CPS1及CPS2进行了定义。

CPS1要求互联电网1年内1min频率偏差在统计意义下的均方根在限定范围内，即

RMS（Δf_i^Avg，1min）≤ε₁ （5-1）

式中　Δf_i^Avg，1min——i区系统频率偏差在1min内的平均值；

RMS——求取算数均方根运算；

限定值ε₁一般为系统上一年度1min时段平均频率偏差Δf^Avg，1min的标准差，具体计算表达式为

考虑到上述的CPS1要求为统计意义上的要求，电网在实际运行中可以将其转换为实时控制尺度的运行要求。具体可要求互联电网内各控制区内每个1min时段内的区域控制偏差（ACE）均值与同一时段内的频率偏差均值的乘积，除以10倍的频率响应系数B_i应不大于上一年度1min频率平均偏差的统计方差ε₁，具体计算表达式为

式中　ΔACE_i^Avg，1min——i区系统控制偏差（ACE）的1min平均值；

B_i——控制区域i的频率响应系数。在满足上述不等式约束的情(www.xing528.com)

况下，可以保证本区域的频率质量满足CPS1考核标准。

CPS2标准通过限制ACE的平均值来防止过大地偏离计划潮流，如式（5-4）所示：

|ΔACE_i^Avg，10min|≤L₁₀ （5-4）

式中　ΔACE_i^Avg，10min——i区ACE的10min平均值；

L₁₀——10minACE偏差的限定值，可由式（5-5）根据历史运行

数据进行计算：

式中 B_sys——全系统应系数；

ε₁₀——上一年度10min频率平均偏差的统计方差，可由式（5-6）进行

计算：

式中　Δf_i^Avg，10min——i区系统频率偏差的10min均值。