自学习能力，所以它适合处理条件不准确和模糊的信息。在1994年，有研究者已经将神经网络应用于负荷频率问题。通过在线反馈传播算法(BP)训练的前馈神经网络用来控制汽轮机的蒸汽调节阀。前面提到的控制器已经被运用于单区域和两区域系统中。通过每个区域的负荷扰动来研究其响应。没有竞争的人工神经网络也已经被采用，状态空间方程直接应用于表述系统的模型。研究者在1999年提出了基于两个区域互联系统的BP神经网络控制器。此控制器包括了两个模型，内部模型用于系统识别，以及作为控制发电机产生功率的逆模型。在此控制策略中，应用了基于步长滚动优化的离散优化的控制策略。Beaufays等人描述了在非线性电力系统控制中多层神经网络的应用，其神经网络应用于控制计算机模拟发电机组的设定发电机功率输出。而Birch等人研究了一种利用神经网络联同一个标准自适应负荷频率控制策略进行智能控制。E1．Metwally等人设计了一种控制器i它整合了基于神经网络的自动电压调节器与传统的电力系统稳定器。Chaturvedi等人研究了一种自动负荷频率控制器，应用人工神经网络，通过水与汽流量的控制用以控制发电机的转速从而达到调节输出功率与系统频率的目的。Salem等人在文章中设计实验验证了一种单一神经网络控制器作为励磁控制器应用于一个大规模电力系统物理模型中。另一种单一神经网络控制器的设计用来控制互联电力系统中每个区域的输入，并与传统的PI控制器相比较，其控制性能更优。Demiroren等人设计了一种两区域互联电力系统的神经网络控制器，考虑其调节器死区效应和再热器，取得很好效果，且在中设计了一种动态的神经网络模型自适应负载频率控制。
然而仅仅用人工神经网络或小波神经网络构成的控制器有一些缺点，比如许多表示电力系统的状态的并行输入向量组成的神经网络需要经过很长的训练时间，并且需要大量的神经元、大量的训练数据与许多层来描绘这个复杂的功能。为了改善这些问题，动态小波神经网络和基于广义的神经网络已经开始被应用到LI’C问题里。
同时，自从Zadeh在1964年提出模糊逻辑理论以来，许多学者也将它引入到AGC的控制策略里去，并取得了一定的成果。lndulkar等人[37]最早设计了一个模糊控制器应用于自动发电控制并与经典PI控制器进行了仿真比较。Chang等人提出了一种新的模糊控制方法来研究负荷频率控制问题，其模糊逻辑与设定的PI控制器结合成一种新型的模糊控制器，并已经把这种方法应用于四个区域互联电力系统中，这个电力系统考虑了死区与GRC特性。Ha应用了鲁棒模糊滑模控制技术在负荷频率问题中，由一个等价控制、转换控制以及模糊控制构成控制信号，在电力系统中考虑了GRC特性与调节器死区特性。另一方面，Chown等人设计的模糊控制器在应用中不仅能使电网得到更好的控制，而且更经济。Talaq等人在他们的研究中提出了一种模糊自适应控制器，与基于自适应策略的神经网络控制器相比需要更少的训练模式，并且仿真性能优于传统PI控制器。Ha等人提出了一种
结合了变结构和模糊控制显著特征的控制方法，以实现高性能和鲁棒性。 El．Sherbiny 设计了一种具有两个层次的模糊逻辑控制器，仿真结果与常规的模糊控制器相比具有更小的超调量与更短的调节时间的优点。Ghoshal[44]提出了一种为传统的积分增益自调整、快速计算的模糊积分增益调节方案的自动发电控制策略，在三个区域电力系统以及因此形成的径向和环向连接关系中获得了很好的应用。Yensil等人为解决负荷频率控制问题提出了一种自校正模糊PID控制器，与一般的模糊PID控制器比较得到了令人满意的结果。
模糊控制的优点在于它可以很好地解决数学模型未知条件下复杂系统或者
对象动态特性时变系统的控制问题。因此，模糊控制器特别适合于模拟专家对模型未知的、复杂的、非线性的被控对象进行控制。不仅如此，近年来，随着对智能控制研究的深入，混合智能控制的应用成为一大潮流，也逐渐开始有学者将此应用至IJAGC里。Magid等人用遗传算法优化常规自动发电控制系统的参数，并展示了调整的自动发电控制参数的有效性。Dangprasert等人针对负荷频率控制的问题提出了基于遗传算法的智能控制器，其得到的仿真结果表明系统取得了良好的控制特性。Abdennour 提出用智能算法为一系列电力系统的运行条件优化积分增益，通过仿真比较显示所提出的方案从性能和设计的角度来看是一个很有吸引力的替代方式。介绍了两种不同的解决负荷频率问题的方法，一种是采用线性矩阵不等式方式基于H 8控制设计的方法，另一种是基于GA优化的方法，以达到与第一种方法同样的性能。这两种控制器的仿真结果表明它们本身都具有鲁棒性。Chia．Feng Juang等人给出了一种基于设定增益的模糊遗传算法在电力系统负荷频率控制中的应用。
2．3 电力市场下AGC的研究状况 辅助服务并无公认的定义，通常是指为实现能量输送所需的所有措施，包括调度、系统控制、调节、备用、电压与无功控制等，主要用于保证供电可靠性和电能质量。在传统电力工业中，发、输、配电都属于同一个电力公司，发电机提供电能还是辅助服务由系统调度员根据需要确定，所有成本统一核算，由用户分摊，不存在单独核算各种辅助服务成本和单独计费的问题。而在电力市场环境下，发、输电分属不同公司，各发电公司均要实现盈利最大化，发电机提供电能或是辅助服务就与其价格密切相关。这样，如何适当确定辅助服务的成本及价格就成为重要的问题。辅助服务不是新事物，而是在电力市场环境下提出了新问题。 电力市场环境下辅助服务的获取和成本分摊是广为关心的问题，尽管已做了不少研究工作，仍有很多理论问题没有解决。 随着电力市场在国外的逐步形成和不断深入，AGC的研究不局限于运行调度问题，行政和经济隶属关系变化、利益主体的多元化等因素将增加AGe控制的复杂性。电力市场条件下的AGC等辅助服务的问题得到越来越多的关注，成为电力市场理论研究人员、电力市场规则制定人员等正在研究的热点问题之一。
许多专家学者工程技术人员在辅助服务问题上作了很多工作。文献[52-55]介绍了电力市场环境下的一种以价格为基础的AGC模拟器。文献[56]从实时电价理论出发，分析讨论了运用价格杠杆控制系统频率的问题。文献[57]提出了在电力市场条件下，电网AGC辅助服务市场化实现方法。
第三章 自动发电控制(AGC)的基本理论
3．1 自动发电控制(AGC)概述
自动发电控制在当今世界已是普遍应用的一项成熟与综合的技术。它是能量管理系统(Energy Management System，即EMS)中最重要的控制功能。它的投入将提高电网频率质量，提高经济效益和管理水平。
电力系统频率和有功功率自动控制统称为自动发电控制(AGC)。由于系统发电机组的输出功率不能与系统总负载功率相平衡，引起系统频率变化。在系统紧急状念时，大量功率缺额引起系统频率的很大偏移。系统正常运行时，因系统中众多负载瞬息万变，引起系统频率变化[58]，如图3．1所示。由于各种负载变动性质差异，引起系统频率动态响应的性质也不同。负载变动性质可归纳为三种：
图3．1 负载变动性质
第一种是幅值小但波动频率较高的随机分量，称为随机波动的负荷分量[59]，变化周期一般小于10s，可以由发电机组的惯性和负荷本身的调节效应自然地吸收掉。对应的调整方式是发电机组的一次调节。如图3．2：
图3．2 扰动后一次调节的频率曲线
第二种是变化幅值较大的脉动分量，称为分钟级负荷分量，变化周期是l0s到(2~3)min之间，由于脉动分量引起的频率偏移较大，一次调频是有差调节，调整结束后，存在频率偏移和联络线交换功率不能维持规定值，更不能保证系统功率的经济分配。这就需要旌加外界的控制作用，即二次调频，才能将频率调整到允许范围之内。二次调频是用手动或通过自动装置改变调速器的频率(或功率)给定值，调节进入原动机的动力元素来维持电力系统频率的调节方法，也称为电力系统的二次调节。可见，脉动分量是AGC需要调节的主要变量。如图3．3：
106104102100982040608010096实际出力/额定出力图3.3 二次调节 它的变化有一定规律，
由3个区域及3条联络线组成。各区域间有较弱的联系。正常情况下，各区域应负责调整自己区例如，在图3.4的区域B中接入一个新的负荷时，整个联合电力系统的频率下降。加大出力，提高频率到某一水平，?f和净交换功率偏差，B 的发电功率，回复频率达到正常值（AGC将随时调整机组出力执行发电计划，或在非预计的负荷变化积累到一定程度时按经济调度原则重
ABC图3.4 联合电力系统
各区域承担各自的负荷，与外区域按合同卖卖电力。维持区域间净交换功率为计划值，f0实际转速/额定转速
第三种是变化缓慢的持续分量，可根据经验用负荷预测的方法预先估计出来，通过调度部门预先编制系统发电计划与之平衡。
3.2自动发电控制的一般过程图3.4表示某一联合电力系统，各区域内部有较强的联系，域内的功率平衡。起初联合电力系统全部汽轮机的转动惯性提供能量，系统中所有机组调节器动作，这时整个电力系统发电与负荷达到新的平衡。一次调节留下了频率偏差AGC因此而动作。提高区域）和交换功率到计划值，这就是所谓的二次调节。此外，（包括机组停机）新分配出力，这就是所谓的三次调节。负荷
3.3自动发电控制的基本功能和控制方式 在互联电力系统中，各区域的调度中心要维持电力系统频率，并希望
区域运行最经济。自动发电控制是满足以上要求的闭环控制系统。具体地说自动发电控制有以下四个基本控制目标：
（1） 使全系统的发电出力和负荷功率相匹配;
（2） 将电力系统的频率偏差调节到零，保持系统频率为额定值；
（3） 控制区域间联络线交换功率与计划值相等，实现各控制区域有功功率平
衡；
（4） 在区域内各发电厂间进行负荷的经济分配。
上述的第一个目标与所有发电机的调速器有关，即与频率的一次调整有关。第二和第三个目标与频率的二次调整有关，也称为负荷频率控制(LoadFrequency Control,即LFC)。通常所说的称为AGC／EDC(经济调度控制，即功能包括在AGC控制功能之中的。在讨论LFC。
为了实现AGC，要求在调度中心的计算机上运行标是使由于负荷变动所产生的区域控制偏差直至为零。根据具体控制方式的不同，交换功率偏差?P、联络线交换电量偏差等变量的函数。
根据ACE中控制变量的选取不同，有三种基本的频率功率控制模式：(1)定频率控制方式 采用定频率控制方式可以保持电网频率不变，的电网或联合电网中的主网中。 其区域控制偏差为： 式中K值采用全系统的频率响应特性值定K值只能在实际测定的条件下达到最好的调节效果，对其它运行条件则不一定给出很精确的频率特性。(2)定交换功率控制方式 采用定交换功率控制方式能保持联络线交换功率的恒定，的小容量电网，这时有主网采用定频率控制，以维持整个联合电网频率稳定。 其区域控制偏差为： 式中：?PT一联络线交换功率偏差。 但是这样的控制方式存在问题：a．采用FFC控制的区域在频率和功率控制中必须进行大量的发电出力调整，个区域来负担全部系统的频率变化，经常运行在扰动的输出功率情况下，会降低效率，增加机组磨损。b．FTC控制模式不能对是指前三项指标，包括第四项指标时，往往被Economic Dispatching Control)CPS控制策略时，只针对狭义的AGCACE(Area Control Error)ACE可以定义为系统频率偏差?E或系统电钟时间与天文时间偏差即 ACE?K?f (3．1)
?。由于系统中的运行条件不断变化，设只要ACE取负号，频率下降时发电则总是增加的。ACE??PT (3．2)
显然是不公平的。，也有把程序。AGC程序的控制目?ff?0，该方式适合于独立可用于联合电网中
t AGCEDCAGC，即不断减少、联络线? FFC
?
然而，FTC
让一特别是当电厂为汽轮机组，FFC控制的区域提供有效的帮助，且存在使系统频率恶化