CN101438367B - 用于发电系统预测控制的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及根据第一和第二控制性能标准来控制电力系统控制区域的方法，其中控制区域操作确定区域控制参数值。该方法包括：(a)确定第一性能标准的第一遵守目标和第二性能标准的第二遵守目标(100/200)；(b)从第一遵守周期的开始到确定第一平均值时的时间t响应于控制区域参数值来确定第一性能标准统计度量(108)；(c)从第二遵守周期的开始到确定第二平均值时的时间t响应于控制区域参数值来确定第二性能标准统计度量；(d)响应于第一性能标准统计度量确定第一区域控制参数目标(116)；(e)响应于第二性能标准统计度量确定第二区域控制参数目标(204)；(f)响应于第一区域控制参数目标和区域控制参数值确定第一区域控制参数校正值(150)；(g)响应于第二区域控制参数目标和区域控制参数值确定第二区域控制参数校正值(228)；以及(h)根据第一和第二区域控制参数校正值中的一个或两个来控制电力系统(154/232)。

Description

用于发电系统预测控制的装置和方法

本申请要求于2006年3月8日提交的、并被分配申请号60/780,136的临时专利申请和于2006年3月7日提交的、并被分配申请号60/779,845的临时专利申请的依据119(e)节的利益。

技术领域

本发明主要涉及对发电/负载管理系统的控制，更具体地涉及响应于确定的控制性能标准对发电/负载管理系统的预测控制。

背景技术

电力系统(电网(grid))包括：发电站、输电线路、配电装置、终端应用(负载)。电力被竞争性地在多个发电厂产生，并通过由联邦能源监管委员会(FERC(Federal Energy Regulatory Commission))管制的输电线路从发电站传输。电力的产生和传输通常由地方性实体管理和控制，这些地方性实体监视发电容量、实时发电和负载、电网运作、市场运作(买卖电力和输送电力给买方)、系统安全和电力系统的其他方面。有许多组织负责监督发电、输电和配电活动。这种控制组织包括地区性的独立系统运营商(ISO)、地区性的输电组织(RTO)、可靠性协调者和公用事业公司。这些输电线路可以位于不同的州，通常归属于电业或输电公司。

为了使电力系统安全和有效地运行，产生的电力必须即时并且连续地匹配电力负载(即，消耗和产生必须保持平衡)。此外电网交流电流频率(并且因而每个发电单元的频率)必须维持在60Hz附近的很窄的范围内。过度发电引起系统频率增加，而赤额发电引起频率下降。虽然不可能维持完美的发电和负载平衡，但是主动控制系统力图通过不断调整发电机的功率输出来实现这一点。除了负载不平衡，与60Hz的系统频率偏差也可能由没有完全满足它们的期望发电目标的发电机而引起，这导致过量发电或不足发电。

小的频率偏差(例如，少于大约±0.05Hz)不会降低系统可靠性或市场效率(电力买卖和通过连接发电机和负载的输电线路进行的电力传输)。例如由发电机的突然损失引起的、与额定60Hz的大频率偏差(比如，0.1Hz)会破坏发电、输电和负载装置，降低产品质量(例如，引起灯光闪动)，使电力系统崩溃(例如，通过触发保护系统动作)以及使输电线路过载，因为剩余发电机在力图复原系统频率中而供应额外的电力给那些线路。尽管电力系统被设计成能快速从发电机损失中恢复，然而恢复通常要花费几分钟。例如，在比较小的电网中2600MW发电机的损失引起频率下降大约0.08Hz，而在大约10分钟内恢复。恢复典型地通过下列方式实现：断开发电机使其离线以克服过频状况(over frequency condition)和卸除负载以克服欠频状况(underfrequency condition)。

电力系统分为控制区域(在美国有大约153个控制区域(CA(control area)))，其中每个控制区域对系统频率实施某一控制。被称为区域发电控制系统的区域间控制系统(inter-area control system)确保所有的区域为了控制系统频率共同合作。针对AGC系统中每个区域所计算的区域控制误差(ACE)，指示出控制区域要求的对区域间系统有贡献的频率控制协调量。ACE的使用将频率控制的经济负担分散给所有控制区域内的参与的发电机。从而，通过避免依赖少数用于系统频率控制的发电机，系统可靠性得到增强，提高了系统响应瞬态状况的能力。ACE值提供了一种跨整个系统平衡频率维持的技术。

频偏项(frequency bias term)被添加到ACE平衡式来精确频率控制。额定目标频率周期性地增加或减少大约0.02Hz来调节长期平均频率。在正常运行条件下，频率被非常严格地控制。

在控制区域中平衡总负载和总发电量是通过以它们运行的时间帧为特征的几个服务来完成的。在正常的运行条件下(即，没有系统扰动)，这些服务包括管制(regulation)和负载跟踪。管制使用装备有自动发电控制(AGC(automatic generation control))的在线发电容量或所存储的容量，所述自动发电控制(AGC)能够快速改变输出用以补偿区域负载的分钟到分钟(minute-to-minute)的波动和非计划的发电量波动。典型的大型火电厂热力发电机在一分钟内可以斜升其容量的1％。较小的单元和燃烧轮机能斜升得更快。负载由负载卸载功能控制，该功能可以如所期望的那样卸载和复原负载。

负载跟踪利用在线发电、所存储的容量或者负载卸载装置来补偿小时间和小时内的负载斜升(load ramping)。管制和负载跟踪只是在它们所运行的时间周期中不同。

控制区域运营商不需特别地获取负载跟踪发电量。代替地，所要求的发电量在短期能量市场中响应于实时能量价格和预期负载来获得。然而，管制需要比从只响应于市场状况的单元可获得的更快地做出响应。代替地，发电机(和潜在的能量存储单元)提供可以被系统运营商的AGC系统控制以平衡系统发电和负载的容量。

控制区域运营商负责控制其发电单元。AGC系统计算每个发电单元(即，在AGC控制下的每个发电单元)的控制命令并且基于每个AGC控制循环发出控制信号给发电单元。AGC控制循环是控制信号被发出给发电单元的速率。控制循环典型地是4秒，但是也能短到2秒或长达5秒。因此，响应于系统频率的变化、互连系统上的负载和这两个参数的关系，AGC系统管制控制区域发电机的功率输出。AGC系统力图将预定的系统频率和所建立的与其他控制区域的功率互换维持在预定的限制内。AGC系统监视并且控制发电，目的是最小化ACE、最小化运行成本、将发电维持在固定(基础负载)值、将净互换功率维持为预定的互换功率、将实际系统频率维持在预定频率、以及根据如所预定的的那样以线性方式供给斜升发电量。

每个控制区域不能并且不被要求完美地匹配发电和负载。产生与负载处于精确平衡的电力量是非常困难和不现实的。取而代之，控制区域运营商努力连续地在过和欠发电量间交替。例如，控制区域可以硬设定每小时15次越过损益平衡点(break even point)(即，零ACE值)的目标。

北美电力可靠性协会(NERC(North American Electric ReliabilityCouncil))建立了规则，该规则指导每个控制区域必须多好地平衡负载和发电量。控制性能标准1和2(CPS1和2)建立了对每个控制区域必须多好地平衡分钟到分钟的波动而不降低系统可靠性的统计限制，其中该系统包括多个互连控制区域。由于期望平衡的总系统，当一个控制区域未能平衡其负载和发电量时，另一控制区域中的发电量提供所需的平衡能量。

CPS1和CPS2是度量总控制区域性能的标准。CPS1在一分钟平均值的基础上为从当前分钟向后的以前11个月度量控制区域的ACE和系统(即互连控制区域)频率间的关系。当当前分钟是日历月的最后分钟时，CPS1指示先前11个月加上马上结束的当前月的关系。12个月移动窗周期包括当前月(到当前月的最后一天和分钟)和先前的11个月。每个月是指完整的日历月，就是说，从月的第一天到本月的最后一天。比如，如果当前日期是2007年3月5日，那么12个月周期是从2006年4月1号00:00:00到2007年3月31日23:59:59。

CPS1代表时钟分钟频率偏差平均值(其中时钟分钟平均值是指在时钟分钟期间所有瞬时值(例如每4秒钟瞬时测量或遥测的瞬时值)的平均值)和滚动的12个月周期上的时钟分钟ACE平均值之间的相关性。当系统频率在其基准以上时，欠发电量通过降低系统频率使系统(互连的控制区域)受益，并且提高了CPS1值。然而，过发电量在这种情况下会使CPS1值变得更糟。因此，CPS1在有帮于复原系统频率的发电量/负载不平衡(有利的CPS1值)和降低系统频率的发电量/负载不平衡(不利的CPS1值)之间进行区分。CPS1的分量参数每分钟被确定，但是CPS1值是以12个月的滚动平均值为基础被评估和报告的。NERC管制要求每一个控制区域必须不少于100％遵守(compliant with)CPS1。

CPS2、即月度的性能标准，对每个实时(时钟时间)10分钟周期的最大ACE设定特定的控制区域限制。控制区域被允许仅仅10％的时间超过CPS2限制，即要求90％遵守CPS2值。这样，在每个月期间，控制区域可以仅仅具有平均值为每天约14.4CPS2违背。对当前月的CPS2参考指的是日历月，2007年3月1日00:00:00到2007年3月31日23:59:59。

需要一种用以减少不遵守由诸如NERC这样的管制权威所设立的CPS1和CPS2控制性能标准的风险的方法和系统。

发明内容

根据第一个实施例，本发明包括用于根据控制性能标准来控制电力系统控制区域的方法，其中控制区域的运行确定区域控制参数值和控制性能标准值。该方法包括：(a)确定控制性能标准遵守目标，(b)从遵守周期开始到时间t响应于控制性能标准值来确定平均控制性能标准，其中平均值在所述时间t时被确定，(c)响应于平均控制性能标准，确定区域控制参数目标，(d)确定在先前时间间隔上区域控制参数值和区域控制参数目标之间的关系，(e)响应于在步骤(d)所确定的关系，确定区域控制参数校正值，(f)响应于区域控制参数校正值，控制电力系统控制区域，和(g)周期性重复步骤(b)-(f)直到遵守周期结束为止。

根据另一个实施例，本发明包括用于根据第一和第二控制性能标准来控制电力系统控制区域的装置。该装置包括数据库，其用来存储从电力系统控制区域的运行参数中所确定的区域控制参数值；第一模块，其用于从第一遵守周期的开始到确定第一度量时的时间响应于运行参数来确定第一控制性能标准的第一度量；第二模块，其用于从第二遵守周期的开始到确定第二度量时的时间响应于运行参数来确定第二控制性能标准的第二度量；第三模块，其用于响应于第一度量和第一控制性能标准的遵守目标来确定第一区域控制参数目标，并且用于响应于第二度量和第二控制性能标准的遵守目标来确定第二区域控制参数目标；第四模块，其用于响应于第一区域控制参数目标和区域控制参数值来确定第一区域控制参数校正值，并且用于响应于第二区域控制参数目标和区域控制参数值来确定第二区域控制参数校正值；和第五模块，其用于根据第一和第二区域控制参数校正值中的一个或者两个来控制电力系统控制区域。

附图说明

在下面的描述中参照附图对本发明进行解释：

图1是电力系统的元件的框图，本发明的教导可以被应用于该电力系统；

图2和图3是根据本发明的教导说明用于确定预测CPS1和CPS2值的过程的软件流程图。

具体实施方式

在详细描述涉及发电系统预测控制的方法和装置之前，应该注意到本发明主要在于元件和过程步骤的新颖并且非显而易见的组合。为了避免具有对于本领域的技术人员来说显而易见的细节的公开变得晦涩，某些常规的元件和步骤用较少的细节陈述，然而附图和说明书以更多的细节来描述与理解本发明相关的其他元件和步骤。

下面的实施例不是意欲定义关于本发明结构或者方法的限制，而只是提供示范性的构造。所述实施例是随意的，而不是强制的；是说明性的而不是详尽的。

系统运营商(ISO)在容易地匹配负载需求的变化与其控制区域的发电方面面临挑战。当前，ISO通过应对功率趋势和与其他区域的预定功率互换来运行系统。ISO负责管理合适的能量市场，典型地包括日前市场、时前市场和实时市场，以确保系统需求的能量和辅助的服务(能量管制、运转备用(spinning reserve)、非运转备用、负载跟踪、无功功率备用等等)可通过市场机制获得并且把最经济的分派指令提供给所有参与的市场资源，使得总系统生产成本得以最小化，并且所有市场参与者分享竞争市场的利益。

当在市场上出售其过剩容量之前，在ISO支配的地区内的每个控制区域必须保证有足够的发电容量、管制容量、运转备用容量等等以服务于其自身的负载需求。同样地，控制区域的一些发电资源需要遵循ISO的经济的分派指令。然而，控制区域仍然负责控制它的发电单元来满足CPS1和CPS2控制性能准则。

控制区域运营商给管制机构提供进度表信息，所述进度表信息详细描述了量和产生能量的时间间隔。这些进度表随着年、月、星期、天和小时的进程而变化。季节性变化和特殊的日子、例如假日和周末同样会影响能量产生的量。尽管知道这种能量需求不时地显著变化，运营商要担负起满足针对实时和未预料到的能量短缺的要求的负担。

自动发电控制(AGC)系统试图通过平衡真实功率和通过稳定频率来控制功率源和负载之间的不匹配。作为电力和负载管理的指导，NERC公布了每个控制区域必须满足的CPS1和2标准，即对于CPS1而言100％遵守和对于CPS2而言90％遵守，以使对互连系统的相邻控制区域的不利影响最小化。

尽管CPS1和CPS2遵守要求，控制区域运营商可以建立不同的CPS1和CPS2目标，以根据其实际到此为止的CPS1和CPS2性能统计量是低于还是高于NERC的批准遵守目标来收紧或放松对其发电单元的控制。这种行为例如可减少发电单元的成本，但是过度地放松控制也可能在遵守周期结束时带来失去遵守目标的实质风险。收紧对发电机的控制可以确保在周期结束时的遵守，但是过度地收紧可能带来不必要的成本增加。在数量意义上确定控制发电单元可被收紧或放松的程度对控制区域运营商是有利的。本发明的教导提供了这种数量上的量度，这样允许对发电机的更精确控制而不会有不遵守的风险。

作为控制性能标准一致性的度量，针对控制区域，区域控制误差(ACE)系数被确定为关于系统频率和控制区域的净功率互换多好地被控制的总指示符。为了说明的目的，ACE式下面以稍微简化的形式示出：

ACE＝(I_A-I_s)-10B(F_A-F_s)    (1)

其中I是在控制区域和它周围的控制区域之间的互连联络线(tie-line)(也称为互连或联网(inter-tie))上的输入和输出功率通量(以MW为单位)的代数和，F是互连频率(以Hz为单位)，下标A表示实际的功率/频率，下标S表示预定的功率/频率，B(负数)是控制区域的频偏(以MW/0.1Hz为单位)。频偏系数B是响应于互连频率中0.1Hz变化所需要的发电量。它通常等于控制区域对互连频率变化的供电加负载响应(supply-plus-load response)。

因为多个控制区域通过联网相互连接，存在通用于在互连系统或互连内的全部控制区域的称为互连频率的单一频率。因此，互连系统内任何控制区域的任何发电单元的任何功率输出变化都会影响互连频率。

式(1)中的第一括号内的项在其预定净互换功率通量和其实际互换功率通量的匹配方面指示控制区域性能。第二项度量将互连频率维持在其预定值的效应。这两项代表的效应是独立的。ACE度量控制区域多好地管理其发电量以匹配随时间变化的负载和预定互换功率通量以及预定频率的频率变化。

作为对性能的进一步指导，NERC定义了最小控制性能标准CPS1、CPS2和DCS用以允许电力事业放松对其发电单元的控制，从而最小化单元磨损并延长单元寿命。DCS参数是指和本发明不相关的扰动控制标准。如果下面的不等式成立，则CPS1被定义和满足：

$\mathrm{CPS}1={\mathrm{AVG}}_{12-\mathrm{month}}\left[{\left(\frac{{\mathrm{ACE}}_i}{-10B_i}\right)}_i\mathrm{\Δ}{F}_i\right]\≤{\mathrm{\ϵ}}_i^2$

或者等价地，

$\mathrm{CPS}1=(2-{\mathrm{AVG}}_{12-\mathrm{month}}\left[{\left(\frac{{\mathrm{ACE}}_i}{-10B_i}\right)}_i\mathrm{\Δ}{F}_i\right)/{\mathrm{\ϵ}}_i^2]\×100\%\≥100\%---\left(2\right)$

其中

AVG_12-month是括号内参数的滚动12个月平均值(包括先前的11个月和至当前分钟的当前月)；

ACE_i是当前时钟分钟平均ACE值；

B_i是控制区域的当前时钟分钟频偏值，以MW/0.1Hz为单位(该参数在ΔF项中变Hz为MW，用于与以MW为单位的ACE值的单位一致性)；

ε_i是互连的目标频率，限定于Hz；以及

ΔF_i是以Hz为单位的当前时钟分钟平均频率偏差。

一般，下标i是指时钟分钟平均值，其中时钟分钟平均值是指在时钟分钟期间、即从时钟分钟的第一秒到同一时钟分钟的最后一秒(例如从00:30:00到00:30:59)所测量的所有瞬时值的平均值(例如，对于4秒AGC循环，每4秒钟测量或遥测的值)。

简言之，CPS1度量在一分钟或时钟分钟平均值的基础上为到当前月的最后一分钟的滚动12个月周期度量ACE和互接频率之间的关系。因为CPS1准则是在12个月(先前的11个月加上当前月)的周期上取平均的统计值，所以根据现有技术，CPS1值以非实时的方式被计算来确定历史遵守性能。

本发明教导了一种方法、系统和计算机软件产品，用于利用预测的CPS1值(和如下面进一步描述的CPS2值)自动发电控制来确保在其各自遵守周期的末尾遵守CPS1和CPS2标准。

在本发明的预测CPS1控制的一个应用中，第一存储器存储计算CPS1所需的历史性能数据，所述第一存储器有大约10分钟的时间延迟。利用所述被存储的数据，假定在最坏情况的情形下，计算CPS1所需的历史性能数据被更新直到从当前分钟往回20分钟或更少。所得到的所计算的CPS1值(缺少了紧接前20分钟的性能信息)被称为历史遵守性能数据。

确定AGC控制信号的软件应用追踪瞬时性能数据并将其储存到第二存储器中，包括在当前分钟之前的至少20分钟的数据。第一个存储器中的历史性能数据和第二存储器中的性能数据可以被用来计算直到当前分钟的以前12个月时间周期的CPS1值。

利用历史性能数据和直到当前分钟的性能数据，在一个实施例中软件应用确定每一分钟的CPS1值(例如；根据需要也可以使用其他时间间隔)。由于CPS1值代表平均值，所以每个所计算的CPS1值都指示出直到当前分钟的历史性能比批准遵守值好还是差。如果CPS1值基本上高于所要求的遵守值，则AGC控制可以对于当前月的剩余部分被放松。由于响应于放松的AGC而较少频繁地对发电单元控制，所以发电机反转的次数被减少，(发电单元反转是指由在该AGC控制循环时使单元向下/向上移动的控制命令所跟随的在下一AGC控制循环时使单元向上/向下移动的控制命令，即单元移动在两个连续的AGC控制循环上改变方向)发电机损耗被减少，单元寿命被延长，维持费用被最小化。然而，过度地放松控制会导致在遵守周期的末尾时的不遵守。

如果CPS1值基本上低于所要求的执行值，对于当前月的剩余部分应该收紧AGC控制，以在12个月滚动平均值(先前11个月到当前月的末尾)的末尾时满足遵守性能。

基于在每个时钟分钟末尾所计算的实时CPS1值(其代表了在过去11个月期间和在当前月到当前分钟期间的性能平均值)，确定对于报告周期的剩余的一分钟(one-minute)间隔(即，至当前月的末尾)的一分钟CPS1遵守目标。也就是说，如果系统被控制用以对于报告周期的剩余分钟实现CPS1性能目标，那么在报告周期的末尾遵守CPS1目标被确保。

然而，由于电力系统约束可能妨碍对于遵守周期的所有将来分钟的一分钟目标的实现，实时CPS1值优选地在遵守周期每一分钟的末尾被计算，并且所确定的一分钟遵守目标在下一分钟期间被实现。因此，CPS1遵守目标被周期性地确定并且应用于电力系统控制。

为了实现一分钟CPS1遵守目标，从一分钟CPS1遵守目标中计算一分钟ACE目标。ACE目标在下一时钟分钟期间应用于每个AGC控制循环(也就是说，CPS1遵守目标和ACE目标在第一时钟分钟的末尾被确定，ACE目标在第二时钟分钟期间被应用于所有AGC控制循环)。在第二时钟分钟期间的运行平均瞬时ACE(即，在第二个时钟分钟期间在所第二时钟分钟的已逝时间上取平均的瞬时ACE值)在每个AGC循环的末尾被计算并且与对于该分钟的ACE目标进行比较。ACE的校正值响应于比较的结果被确定并且在下一AGC控制循环期间被应用于ACE值。如果运行平均ACE的绝对值小于相应的一分钟ACE目标，则不需要CPS1的校正。

可代替地，在第二时钟分钟期间的每个AGC控制循环的每个瞬时ACE值和对于第二时钟分钟的ACE目标之间的偏差被确定。这些偏差被求和并且ACE校正值响应于该和被确定。任一方法都获得相同的校正值，所述校正值被应用于下一AGC循环的瞬时ACE以形成CPS1校正量。ACE校正值的应用应该将系统带入在当前AGC控制循环末尾时的CPS1遵守(如果电力系统不受应用全ACE校正值的约束)。由于这个过程延续经过随后的AGC控制循环和随后的一分钟时钟周期，ACE校正值的延续应用将获得在当前月的末尾时的遵守。

在来自当前时钟分钟的报告周期中剩余的每个时钟分钟称为中间时钟分钟。因此，本发明在每个中间时钟分钟末尾确定每个中间时钟分钟的CPS1遵守ACE目标。由于在当前分钟的末尾所计算的CPS1值取决于在以前11个日历月加上当前月的所有时钟分钟(包括即刻先前(immediately previous)时钟分钟)上的性能，所计算的ACE目标每个时钟分钟将很可能改变。也就是说，所计算的ACE目标对于每个中间时钟分钟将很可能不同。

在另一实施例中，为了确保在月末尾有可接受的结果，乘数(multiplier)被定义(并且可以被修改)来按比例缩小所计算的一分钟ACE目标。

为了控制系统运营商以实现安全CPS1遵守余量的方式来运行系统，式(2)被重新写成下面形式：

$\mathrm{CPS}1=(2-{\mathrm{AVG}}_{12-\mathrm{month}}\left[{\left(\frac{{\mathrm{ACE}}_i}{-10B_i}\right)}_i\mathrm{\Δ}{F}_i\right)/{\mathrm{\ϵ}}_i^2]\×100\%\≥p_{\mathrm{cps}1}---\left(3\right)$

其中P_CPS1是用户可选的CPS1遵守目标，它在一个实施例中等于100％，用以保证遵守NERC管制。P_CPS1值必须被选择以确保当系统接近12个月CPS1遵守周期的末尾时，进行实时操作来使在该遵守周期的最后的分钟期间CPS1违反的似然性最小化。运营商可将CPS1遵守目标从默认值100％改变成不同的值，例如125％，用以在遵守周期末尾保证CPS1值的安全遵守余量。

12个月时间周期T有(n_T＝365天/年×24小时/天×60一分钟间隔/小时)525,600个时钟分钟时间间隔。n_t表示从周期T开始到当前时间所经过的时钟分钟间隔数。n_T-t表示在到周期T末尾的剩余时钟分钟时间间隔数。n_T表示时间周期T内总的时钟分钟时间间隔数。

为了简洁地说明下式的来源，定义随机变量：

$X=\left[{\left(\frac{{\mathrm{ACE}}_i}{-10B_i}\right)}_i\mathrm{\Δ}{F}_i\right].$

于是，CPS1标准可以以概率项等价地表达为：

$\stackrel{\‾}{X}=E\left\{X\right\}\≤(2-p_{\mathrm{cps}1}){\mathrm{\ϵ}}_1^2---\left(4\right)$

假定X的期望值等于足够长的周期的其时间平均值。

将在n_t时钟分钟时间周期期间X的平均值标记为x₁，将在剩余的n_T-t时钟分钟时间周期期间X的平均值标记为x₂。式(4)于是可以被写成

$\stackrel{\‾}{X}=\frac{n_t}{n_t+n_{T-t}}{\stackrel{\‾}{X}}_t+\frac{n_{T-t}}{n_t+n_{T-t}}{\stackrel{\‾}{X}}_2\≤(2-p_{\mathrm{cps}1}){\mathrm{\ϵ}}_1^2.$

注意到n_T＝n_t+n_T-t和n_t、n_T-t和n_T都是已知的，并且x₁可以被计算为

所以，

${\stackrel{\‾}{X}}_2\≤[(n_t+n_{T-t})(2-p_{\mathrm{cps}1}){\mathrm{\ϵ}}_1^2-n_t{\stackrel{\‾}{X}}_1]/n_{T-t}.$

其中x₂代表对于剩余的n_T-t时钟分钟时间范围的统计目标。这个目标值取决于到当前时钟分钟的CPS1性能，如在参数x₁中所反映的那样。

于是，如果条件

${\stackrel{\‾}{X}}_2=\left[{\left(\frac{{\mathrm{ACE}}_i}{-10B_i}\right)}_i\mathrm{\Δ}{F}_i\right]\≤[(n_t+n_{T-t})(2-p_{\mathrm{cps}1}){\mathrm{\ϵ}}_1^2-n_t{\stackrel{\‾}{X}}_1]/n_{T-t}---\left(5\right)$

对于剩余的n_T-t时钟分钟时间范围的每个时钟分钟被满足，那么控制区域运营商可以实现由上述公式支配的期望性能，也即

${\stackrel{\‾}{X}}_2\≤[(n_t+n_{T-t})(2-p_{\mathrm{cps}1}){\mathrm{\ϵ}}_1^2-n_t{\stackrel{\‾}{X}}_1]/n_{T-t}.---\left(6\right)$

因此，x₂可以从不等式(6)的右边的已知值中计算出来。进一步地，基于所确定的x₂值的ACE目标(ACE_i)可以根据公式(5)的左边被计算出。为了进行该计算，必须假定参数时钟分钟平均频率误差ΔF_i的值。在一个实施例中，先前时钟分钟的时钟分钟平均频率误差ΔF_i被用作该值来计算公式(5)中的ACE目标。同样，时钟分钟平均频偏B_i的先前值可以用于公式(5)的计算。其他代表值可以用于公式(5)中的ΔF_i和B_i项。来自公式(5)的ACE目标值代表CPS1控制量。

因此，如果ΔF_i>0，那么

${\mathrm{ACE}}_i\≤\{[(n_t+n_{T-t})(2-p_{\mathrm{cps}1}){\mathrm{\ϵ}}_1^2-n_t{\stackrel{\‾}{X}}_1]/n_{T-t}\}(-10B_i)/\mathrm{\Δ}{F}_i---\left(7\right)$

如果ΔF_i<0，那么

${\mathrm{ACE}}_i\&GreaterEqual;\{[(n_t+n_{T-t})(2-p_{\mathrm{cps}1}){\mathrm{\&epsiv;}}_1^2-n_t{\stackrel{\&OverBar;}{X}}_1]/n_{T-t}\}(-10B_i)/\mathrm{\&Delta;}{F}_i---\left(8\right)$

在另一不太积极的实施例中，在过去的时间周期(例如，先前的30分钟时间周期)期间由

(ΔF₁)_m＝max_i({|ΔF₁|})sign(ΔF₁)，

表示的最大绝对值时钟分钟平均频率误差ΔF_i被用来从公式(5)中计算当前时钟分钟ACE目标。(ΔF_i)_m的符号(sign)和ΔF_i的符号相同。

根据这个实施例，时钟分钟ACE目标被计算为

${\mathrm{ACE}}_i=\{[(n_t+n_{T-t})(2-p_{\mathrm{cps}1}){\mathrm{\&epsiv;}}_1^2-n_t{\stackrel{\&OverBar;}{X}}_1]/n_{T-t}\}(-10B_i)/{\left(\mathrm{\&Delta;}{F}_i\right)}_m---\left(9\right)$

为了给运营商提供额外的系统操作灵活性，在另一个实施例中(ΔF_i)_m的增益值(即，式(9)中的放大系数(ΔF_i)_m)被引入并被标记为g_ΔF。在默认的实施例中，增益值是在式(9)表达中所得到的一个增益值。当到此为止(过去的11个月和至当前时间的当前月)的CPS1值被认为甚于符合要求的时，运营商可以将增益改变为较小的值，因此增加时钟分钟ACE目标的量级(放松目标ACE控制，这从电力系统成本和运行角度看是期望的)。当到此为止的CPS1值被认为不足以符合要求时，运营商可以使用较大的增益值，使时钟分钟ACE目标量级变小(要求更苛刻(和昂贵)的电力系统控制来实现较小的ACE值)并且因此增加了所实现的CPS1校正的量。在任一情况中，如NERC所批准(mandated)的那样，CPS1遵守值在遵守周期末尾必须被满足。

如果运营商选择过小的增益值，则CPS1值可能在遵守周期的末尾是非遵守的(non-compliant)，这意味着准许改变到较大的增益值。实施本发明的教导有助于该遵守努力(compliance effort)。

相应地，对于包括增益的实施例，时钟分钟ACE目标被获得为：

${\mathrm{ACE}}_{i,T\arg \mathrm{er}}=\{[(n_t+n_{T-t})(2-p_{\mathrm{cps}1}){\mathrm{\&epsiv;}}_1^2-n_t{\stackrel{\&OverBar;}{X}}_1]/n_{T-t}\}(-10B_i)/[g_{\mathrm{\&Delta;F}}\&times;{\left(\mathrm{\&Delta;}{F}_i\right)}_m]|---\left(10\right)$

根据一个实施例，基于校正的CPS1和相应的一分钟ACE目标通过首先确定如下所定义的上一分钟ACE目标ACE_i ^U和下一分钟ACE目标ACE_i ^L来确定。这个实施例使用增益系数和参数(ΔF_i)_m：

${\mathrm{ACE}}_i^U=|\{[(n_t+n_{T-t})(2-p_{\mathrm{cps}1}){\mathrm{\&epsiv;}}_1^2-n_t{\stackrel{\&OverBar;}{X}}_1]/n_{T-t}\}(-10B_i)/[g_{\mathrm{\&Delta;F}}\&times;{\left(\mathrm{\&Delta;}{F}_i\right)}_m]|---\left(11\right)$

${\mathrm{ACE}}_i^L=-|\{[(n_t+n_{T-t})(2-p_{\mathrm{cps}1}){\mathrm{\&epsiv;}}_1^2-n_t{\stackrel{\&OverBar;}{X}}_1]/n_{T-t}\}(-10B_i)/[g_{\mathrm{\&Delta;F}}\&times;{\left(\mathrm{\&Delta;}{F}_i\right)}_m]|---\left(12\right)$

这些时钟分钟ACE目标每分钟都被计算，所述分钟是对于12个月CPS1报告周期有意义的最短时间间隔尺寸。

CPS1遵守控制方案要求基于CPS的AGC必须发出合适的控制动作，使得当前一分钟平均ACE(在当前分钟上的瞬时ACE值的平均值)的绝对值低于所计算的CPS1一分钟平均ACE目标的绝对值，如式(10)中所示，其受制于系统约束。

基于本发明的CPS1控制方案的校正控制量(或简单地为校正)如下地被计算出并且被用来根据下面的方法确定在每个时钟分钟i的每个AGC循环j期间可应用的系统总期望发电量。

I.依据式(11)和(12)，计算当前一分钟时间间隔的CPS1上目标ACE_i ^U和下目标ACE_i ^L。

II.计算瞬时区域控制误差ACE_j与上和下一分钟平均ACE目标的偏差，其中下标j表示在时钟分钟i期间的AGC控制循环j。ACE与其上目标的偏差标记为Delta_ACE_{j，From_Upper}并且作为 $\mathrm{Delta}\_\mathrm{AC}{E}_{j,\mathrm{From}\_\mathrm{Upper}}=\mathrm{AC}{E}_j-\mathrm{AC}{E}_i^U$ 被计算；类似地，ACE与其下目标的偏差标记为Delta_ACE_{j，From_Lower}并且作为 $\mathrm{Delta}\_\mathrm{AC}{E}_{j,\mathrm{From}\_\mathrm{Lower}}=\mathrm{AC}{E}_j-\mathrm{AC}{E}_i^L$ 被计算。

所计算的偏差的数量由在当前分钟i期间的控制循环数确定。对于4秒控制循环，在分钟i期间确定出15个偏差值。

III.从当前一分钟时间间隔i的开始到先前的AGC控制循环j-1，分别地对Delta_ACE_{j，From_Upper}值与Delta_ACE_{j，From_Lower}值求和(先前的AGC控制循环被包括在和中)。用Sum_dACE^j _{i，From_Upper}和Sum_dACE^j _{i，From_Lower}表示这些和，因为所述和是在时钟分钟i内的控制循环j被确定的。

IV.记录从当前一分钟时间间隔的开始直到先前AGC控制循环j-1的AGC控制循环的数量，并且将这个数量表示为

例如，假定处理发生在时钟分钟中间10:33:24时。在当前时钟分钟10:33:00到10:33:59内仍然有35秒剩余。对于在这个时钟分钟中已过的24秒时间，偏差被累积并且AGC控制循环的数量(如果控制循环是4秒，那么24/4＝6)被计数。类似地，对从当前一分钟时间间隔的开始直到先前AGC控制循环j-1的所有瞬时ACE值求和，并且将这个数用 $\mathrm{Sum}\_\mathrm{AC}{E}_i^j$ 表示。

V.计算一分钟时间周期直到先前AGC控制循环j-1的运行一分钟ACE平均值 $\mathrm{Avg}1\_\mathrm{AC}{E}_i^j$ 为：

$\mathrm{Avg}1\_\mathrm{AC}{E}_i^j=\frac{\mathrm{Sum}\_\mathrm{AC}{E}_i^j}{\mathrm{Sum}\_\mathrm{Cycle}{s}_i^j}.$

VI.如下确定校正量：

a.如果 $0\&le;\mathrm{Avg}1\_\mathrm{AC}{E}_i^j<\mathrm{ACE}{i}^U$ ，校正量为0，这意味着不需要CPS1校正。

b.如果 $\mathrm{AC}{E}_i^L<\mathrm{Avg}1\_\mathrm{AC}{E}_i^j<0,$ 校正量为0，这意味着不需要CPS1校正。

c.否则，会有CPS1校正，校正量Correction_j如下被计算出：如果 $\mathrm{Avg}1\_\mathrm{AC}{E}_i^j\&GreaterEqual;\mathrm{AC}{E}_i^U,$ 那么

${\mathrm{Correction}}_j=-(\mathrm{Sum}\_{\mathrm{dACE}}_{i,\mathrm{From}\_\mathrm{Upper}}^{j-1}+{\mathrm{ACE}}_j)=-(\mathrm{Sum}\_{\mathrm{dACE}}_{i,\mathrm{From}\_\mathrm{Upper}}^j{+\mathrm{ACE}}_i^U)$

如果 $\mathrm{Avg}1\_{\mathrm{ACE}}_i^j\&le;{\mathrm{ACE}}_i^L,$ 那么

${\mathrm{Correction}}_j=-(\mathrm{Sum}\_{\mathrm{dACE}}_{i,\mathrm{From}\_\mathrm{Lower}}^{j-1}+{\mathrm{ACE}}_j)=-(\mathrm{Sum}\_{\mathrm{dACE}}_{i,\mathrm{From}\_\mathrm{Lower}}^j{+\mathrm{ACE}}_i^L)$

校正值表达式的第一项仅仅是积分作用，该积分作用被应用为负反馈用以减少瞬时ACE与其一分钟平均ACE的累积偏差。这个校正值(作为绝对值)被固定(clampe)为系统允许的单个AGC循环最大校正值定量。也就是说，虽然上式计算期望的校正值，但是期望的校正值受系统物理容量限制。例如，本发明可以对于AGC控制循环确定100MW校正值，但该系统具有只允许50MW校正值的物理约束。因此，实际实现的校正值从期望的100MW减少到50MW。

由于CPS2控制(下面进一步描述)具有比CPS1控制高的优先级，如果CPS2校正值与CPS1校正值在相同的方向中，则较大的校正量被用于AGC控制；如果CPS1校正值与CPS2校正值在相反的方向中，则仅仅将CPS2校正值用于AGC控制，而CPS1校正值被忽略；如果CPS1校正值是0，CPS2校正值是非0，则将CPS2校正值用于AGC控制；如果CPS2校正值是0，CPS1校正值是非0，则将CPS1校正值用于AGC控制；如果CPS1校正值和CPS2校正值都为0，则AGC控制中不包含CPS校正值。

如果瞬时ACE值在整个时钟分钟期间不改变符号，那么本发明控制方案确定具有与瞬时ACE值相同的符号的时钟分钟ACE目标，这是期望的以使控制努力(control effort)最小化。也就是说，这种技术放松了AGC控制或最小化AGC控制的频率以及控制量级。

如果瞬时ACE值在时钟分钟期间改变符号，对具有与运行时钟分钟ACE平均值相同的符号的时钟分钟ACE目标的校正值是最小校正值(least correction)，其中系统需要所述最小校正值用以将运行时钟分钟ACE平均值移动到由下和上时钟分钟ACE目标所确定的范围内。与任意一个时钟分钟ACE目标的偏差的累积部分地抵消了与其他时钟分钟ACE目标的偏差的累积。

对于时钟分钟的第一AGC循环，如果ACE在由时钟分钟ACE目标所确定的期望范围之外，那么校正值将会是负的ACE。

可以表明：通过遵循上述控制方案，如果该系统响应用以实施所确定的校正，则与所述ACE目标的ACE偏差的和将被限制在由上ACE目标和下ACE目标所确定的期望范围内。

根据另一实施例，死区(dead band)被添加到两个时钟分钟ACE目标的每一个用以避免运行时钟分钟ACE平均值围绕时钟分钟ACE目标摆动。这样的情形可由影响ACE的任意随机因素触发。死区也减小时钟分钟ACE平均值在任意时钟分钟的末尾附近会超出所期望的范围的似然性(likelihood)。

例如，指定上时钟分钟ACE目标的死区为该ACE目标的10％。-如果 ${\mathrm{ACE}}_i^U>\mathrm{Avg}1\_{\mathrm{ACE}}_i^j\&GreaterEqual;0.9*{\mathrm{ACE}}_i^U$ 和 $0\&le;\mathrm{Avg}1\_{\mathrm{ACE}}_i^{j-1}<0.9*{\mathrm{ACE}}_i^U$ ，则不引起CPS1校正。

-如果 ${\mathrm{ACE}}_i^U>\mathrm{Avg}1\_{\mathrm{ACE}}_i^j\&GreaterEqual;0.9*{\mathrm{ACE}}_i^U$ 和 $\mathrm{Avg}1\_{\mathrm{ACE}}_i^{j-1}\&GreaterEqual;{\mathrm{ACE}}_i^U$ ，则引起CPS1校正。

-如果 $\mathrm{Avg}1\_{\mathrm{ACE}}_i^j\&GreaterEqual;{\mathrm{ACE}}_i^U$ ，则引起CPS1校正。

-如果 $0\&le;\mathrm{Avg}1\_{\mathrm{ACE}}_i^j<0.9*{\mathrm{ACE}}_i^U$ ，则不引起CPS1校正。

在另一实施例中，本发明可预见地控制CPS2性能准则(在当前月上的统计值)以避免非遵守。利用直到先前的时钟十分钟间隔的历史性能数据，本发明确定历史遵守性能。如果CPS2值适当地在所期望的遵守值(compliant value)之上，则AGC控制对于当前月的剩余部分可以被放松；如果CPS2值适当地在所期望的遵守值之下，则AGC控制对于当前月的剩余部分应当被收紧，以满足在该月末尾所要求的遵守性能。

根据本发明，在每个时钟十分钟周期的开始，基于先前的性能计算出遵守目标(compliance target)。从遵守目标中计算出对于当前十分钟周期的十分钟ACE目标。保守地，一个实施例定义了乘数(其值可以被用户或运营商改变)用于定标(scale)所计算的十分钟ACE目标。

利用所确定的十分钟ACE目标，在时钟十分钟周期的每个AGC循环处，运行平均ACE(running average ACE)被计算，并且针对相关联的十分钟ACE目标被监视。特别地，瞬时ACE与十分钟ACE目标的偏差在当前十分钟周期的每个先前AGC循环被积累并且所积累的值被加到当前AGC循环的瞬时ACE用以形成CPS2校正量。如果运行十分钟平均ACE的绝对值小于相应的十分钟ACE目标，则不需要CPS2校正。

对于CPS2，NERC对于一个月周期上的十分钟ACE平均值要求90％遵守。CPS2标准可以被定义为：

Avg_10-minute[ACE_i]≤L₁₀

其中：

-ACE_i是瞬时联络线偏置ACE值，

- $L_{10}=L_{\mathrm{pr}}\&CenterDot;{\mathrm{\&epsiv;}}_{10}\&CenterDot;\sqrt{(-10B_i)(-10B_s)},$

-ε₁₀是由以Hz为单位的目标频率导出的常数，

-L_pr是等于1.65的常数，其被用于转换频率目标来产生90％概率值，

-B_i是以MW/0.1Hz为单位的控制区域频偏，

-B_s是以MW/0.1Hz为单位的互连频偏。

一个月(例如在30天的月的情况下)具有30天×24小时×6个十分钟间隔，也就是说，T＝4320个十分钟时间间隔。用t表示当前时间间隔。n_t表示有效ACE_10-min值(在10分钟上取平均的瞬时ACE值)的数量，V_t表示到目前间隔t的CPS2非遵守间隔的数量。n_T-t表示到T时间间隔末尾的剩余时间间隔的数量。在遵守周期的剩余部分期间会有V_T-t个CPS2违反(violation)。

为了在T时间间隔的末尾以90％遵守来遵照CPS2标准，下面的关系应当被满足。可变的遵守目标P_CPS2被用在该式中；在一个实施例中，遵守目标默认值为90％，其中分子指示在当前月期间非遵守十分钟间隔(过去的非遵守间隔加将来的非遵守间隔)的数量，分母指示在当前月期间遵守十分钟间隔的数量。

$\frac{v_t+v_{T-t}}{n_t+n_{T-t}}\&le;1-p_{\mathrm{cps}2}$

或

$\frac{v_{T-t}}{n_{T-t}}\&le;(1-p_{\mathrm{cps}2})+\frac{(1-p_{\mathrm{cps}2})\&CenterDot;n_t-v_t}{n_{T-t}}=p_{T-t}---\left(13\right)$

其中P_T-t代表对于剩余的T-t时间范围(剩余的时钟十分钟时间周期)的违反概率目标阈值，(1-P_T-t)代表对于剩余的T-t时钟十分钟时间周期的所预期的最小遵守目标。注意：根据到目前时间间隔t的性能，P_T-t可以低于或高于(1-P_CPS2)(具有0.1的默认值)。

在一个实施例中，变量P_CPS2被引入式(13)中，以使得运营商能够指定遵守目标(例如92％，其不同于所批准的90％目标)来允许安全裕度，以确保遵守目标不被违反。

CPS2准则可以以概率项来表达：

其中，

是代表在一个月上的十分钟ACE平均值的随机变量。

让 $B_{10}={\mathrm{\&epsiv;}}_{10}\&CenterDot;\sqrt{(-10B_l)(-10B_s)}$ ，那么L₁₀＝1.65B₁₀

在NERC的CPS准则推导中假设，

具有预期值为零并且标准偏差为

的正态分布(其中 ${\mathrm{\&sigma;}}_{\left[\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{ACE}}_{10}}\right]}^2=E\left\{{\left[\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{ACE}}_{10}}\right]}^2\right\}$ )。

为了简化，标准化

，使得

${\mathrm{ace}}_{10}=\left[\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{ACE}}_{10}}\right]/{\mathrm{\&sigma;}}_{\left[\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{ACE}}_{10}}\right]},$

于是ace₁₀具有预期值为零并且标准偏差为一的标准正态分布。其概率密度函数为 $p\left(x\right)=\frac{1}{\sqrt{2\mathrm{\&pi;}}}\exp \{-\frac{x^2}{2}\}.$

现在可以将CPS2准则按照ace₁₀如下改写：

$P\{\left|{\mathrm{ace}}_{10}\right|\&le;L_{10}/{\mathrm{\&sigma;}}_{\left[\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{ACE}}_{10}}\right]}\}\&GreaterEqual;p_{\mathrm{cps}2}$

对于任意非负的y，存在唯一的非负的x，使得

$P\left\{\right|{\mathrm{ace}}_{10}|\&le;x\}=\frac{1}{\sqrt{2\mathrm{\&pi;}}}\underset{-x}{\overset{x}{\&Integral;}}\exp \{-\frac{t^2}{2}\}\mathrm{dt}=y---\left(14\right)$

于是如果 $L_{10}/{\mathrm{\&sigma;}}_{\left[\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{ACE}}_{10}}\right]}\&GreaterEqual;x$ ，我们有P{|ace₁₀|≤x}之y。

如式(13)中所计算的那样，让y是预期CPS2遵守的目标，也就是说，

$y=1-p_{T-t}=p_{\mathrm{cps}2}-\frac{(1-p_{\mathrm{cps}2})\&CenterDot;n_t-v_t}{n_{T-t}},---\left(15\right)$

标准化的ace₁₀目标x能够立刻从式(14)和(15)中被计算出。例如，当y＝0.9，x＝1.65时。

利用 $L_{10}/{\mathrm{\&sigma;}}_{\left[\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{ACE}}_{10}}\right]}\&GreaterEqual;x$ ，我们有 ${\mathrm{\&sigma;}}_{\left[\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{ACE}}_{10}}\right]}\&le;L_{10}/x.$

因为

能够利用平均方法(的期望的近似)被计算，能够容易地计算对于下一个十分钟间隔的CPS2ACE十分钟目标。

也就是说，由

$(\underset{i=1}{\overset{t-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{{\left[\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{ACE}}_{10}}\right]}_i}^2+{{\left[\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{ACE}}_{10}}\right]}_t}^2)/(t-1)=L_{10}/x$

计算

$\left|{\left[\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{ACE}}_{10}}\right]}_t\right|=\sqrt{((t-1)\&times;L_{10}/x)-\underset{i=1}{\overset{t-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{{\left[\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{ACE}}_{10}}\right]}_i}^2}---\left(15\right)$

这个值能够被用作影响控制量的CPS2目标。

在允许运营商调节所计算的十分钟ACE目标的实施例中，引入增益并且表示为g_ace10。这个增益具有1.0的默认值并且能够被运营商手动地改变。

如果对当前十分钟间隔的当前月总CPS2性能比期望的好，则运营商可以通过降低增益g_ace10来增大十分钟ACE目标，这意味着在不利用该增益的情况下在十分钟ACE目标之上的运行十分钟ACE的绝对值可在利用该增益的所调节的十分钟ACE目标之下。这减少了控制动作的数量以实现更好的系统经济性而适当地牺牲总CPS2性能，然而确保了在报告周期末尾时所得到的总CPS2性能仍然稍微高于所希望的(遵守)值。

如果对当前十分钟间隔的当前月的总CPS2性能比期望的差，则运营商可以通过增大增益g_ace10来减少十分钟ACE目标，这意味着在不利用增益的情况下在十分钟ACE目标之下的运行十分钟ACE的绝对值在利用该增益后可在所调节的十分钟ACE目标之上，因此增加了控制动作的数量以改善在当前前月的剩余十分钟时间周期上的总CPS2性能。

注意：上面所定义的运营商确定的可变遵守目标P_CPS2也允许运营商影响在当前月的末尾时的CPS2值。

本发明的CPS2控制方案要求基于AGC的CPS必须采取适当的控制动作，使得当前十分钟ACE平均值的绝对值在所计算的CPS2目标之下，如式(15)中所示。

为了确定基于CPS2的校正，时钟十分钟ACE上目标

和下目标 ${\mathrm{ACE}10}_i^L$ 被如下定义：

${\mathrm{ACE}10}_i^U=\left|g_{\mathrm{ace}10}\right|\&times;\sqrt{((t-1)\&times;L_{10}/x)-\underset{i=1}{\overset{t-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{{\left[\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{ACE}}_{10}}\right]}_i}^2}---\left(16\right)$

${\mathrm{ACE}10}_i^L=\left|g_{\mathrm{ace}10}\right|\&times;\sqrt{((t-1)\&times;L_{10}/x)-\underset{i=1}{\overset{t-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{{\left[\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{ACE}}_{10}}\right]}_i}^2}---\left(17\right)$

基于这个CPS2控制方案的校正控制量(或校正)如下地被计算，并且被用于确定系统总期望发电量，这可适用于每个时钟十分钟间隔t的每个AGC循环j：

1.如上面在式(16)和(17)中所示，计算当前十分钟时间间隔的CPS2时钟十分钟ACE上目标和下目标。

2.计算瞬时ACE、ACEj在时钟十分钟周期期间分别与其十分钟ACE上和下目标两者的偏差。ACE与其上目标的偏差被表示为Delta_ACE_{j，From_Upper}并且被计算为

$\mathrm{Delta}\_{\mathrm{ACE}}_{j,\mathrm{From}\_\mathrm{Upper}}={\mathrm{ACE}}_j-{\mathrm{ACE}10}_i^U;$

并且类似地，ACE与其下目标的偏差用Delta_ACE_{j，From_Lower}来表示并且被计算为

$\mathrm{Delta}\_{\mathrm{ACE}}_{j,\mathrm{From}\_\mathrm{Lower}}={\mathrm{ACE}}_j-{\mathrm{ACE}10}_i^L.$

3.从当前十分钟时间间隔的开始直到即刻先前AGC控制循环(包括即刻先前AGC控制循环)分别计算Delta_ACE_{j，From_Upper}和Delta_ACE_{j，From_Lower}的和，并且用Sum_dA CE^j _{i，From_Upper}和Sum_dACE^j _{i，From_Lower}来表示这些和，用于包括在时钟分钟t内直到循环j的有关样本。

4.记录从当前十分钟时间间隔的开始直到紧接的先前AGC控制循环的AGC控制循环的数量，并且将该数量表示为

类似地，求从当前十分钟时间间隔的开始到即刻先前AGC控制循环的瞬时ACE的和并且用 $\mathrm{Sum}\_\mathrm{AC}{E}_i^j$ 来表示这个数。

5.计算在直到即刻先前AGC控制循环的时间间隔的运行十分钟ACE平均值 $\mathrm{Avg}10\_{\mathrm{ACE}}_i^j$ 为：

$\mathrm{Avg}10\_{\mathrm{ACE}}_t^j=\frac{\mathrm{Sum}\_{\mathrm{ACE}}_t^j}{\mathrm{Sum}\_{\mathrm{Cycles}}_t^j}$

6.如下地确定校正量：

a.如果 $0\&le;\mathrm{Avg}10\_{\mathrm{ACE}}_i^j<{\mathrm{ACE}10}_i^U,$ 校正量为0，这意味着不需要CPS2校正。

b.如果 ${\mathrm{ACE}10}_i^L<\mathrm{Avg}10\_{\mathrm{ACE}}_i^j<0,$ 校正量为0，这意味着不需要CPS2校正。

c.否则，会有CPS2校正，校正量Correction_j如下地被计算：

如果 $\mathrm{Avg}10\_{\mathrm{ACE}}_i^j\&GreaterEqual;{\mathrm{ACE}10}_i^U,$ 那么

${\mathrm{Correction}}_j=-(\mathrm{Sum}\_d{\mathrm{ACE}}_{t,\mathrm{From}\_\mathrm{Upper}}^{j-1}+{\mathrm{ACE}}_j)=-(\mathrm{Sum}\_{\mathrm{dACE}}_{t,\mathrm{From}\_\mathrm{Upper}}^j+{\mathrm{ACE}10}_i^U)$

如果 $\mathrm{Avg}10\_{\mathrm{ACE}}_i^j\&le;{\mathrm{ACE}10}_i^U$ ，那么

${\mathrm{Correction}}_j=-(\mathrm{Sum}\_d{\mathrm{ACE}}_{t,\mathrm{From}\_\mathrm{Lower}}^{j-1}+{\mathrm{ACE}}_j)=-(\mathrm{Sum}\_{\mathrm{dACE}}_{t,\mathrm{From}\_\mathrm{Lower}}^j+{\mathrm{ACE}10}_i^L)$

这个校正值在不考虑符号的情况下定量地被固定为系统允许的单个AGC循环最大校正值。在Correction_j的表达式中的第一项仅仅是积分作用，该积分作用被采用在负反馈中以减少瞬时ACE与其十分钟平均ACE的积分偏差。

由于CPS2控制具有比CPS1控制高的优先级，如果CPS2校正值与CPS1校正值在相同的方向中，较大的校正量被用于AGC控制；如果CPS1校正值与CPS2校正值在相反的方向中，仅仅会将CPS2校正值用于AGC控制中，CPS1校正值被忽略；如果CPS1校正值是0，CPS2是非0，会将CPS2校正值用于AGC控制；如果CPS2校正值是0，CPS1是非0，会将CPS1校正值AGC用于控制；如果CPS1校正值和CPS2校正值都为0，CPS校正值将不会被包含在AGC控制中。

如果ACE在整个时钟分钟期间不改变符号，那么上面的控制方案识别具有与在整个时钟十分钟期间的ACE相同的符号的时钟十分钟ACE目标，这是所期望的状态。如果ACE值在时钟十分钟间隔期间改变符号，对具有与运行时钟十分钟ACE平均值相同的符号的时钟十分钟ACE目标的校正值是最小校正值，其中系统需要该最小校正值来将运行时钟十分钟ACE平均值移动到由下和上时钟十分钟ACE目标所确定的范围内。与一个时钟十分钟ACE目标的偏差的累积部分地抵消与另一时钟十分钟ACE目标的偏差的累积。

通过遵循上述控制方案，如果该系统响应用以如所期望地进行校正，则与所述ACE目标的ACE偏差的和被限制在由上CPS2ACE目标和下CPS2ACE目标所确定的期望范围中。

对于时钟十分钟间隔的第一AGC循环，如果ACE在由时钟分钟ACE目标所确定的期望范围之外，那么该校正值是负的ACE。

在另一实施例中，死区被添加到(上和下)两个时钟十分钟ACE目标的每一个以避免运行时钟分钟ACE平均值围绕时钟十分钟ACE目标摆动(这可由影响ACE的任意随机因素触发)并减小时钟十分钟ACE平均值在任意的时钟十分钟的末尾附近超出期望范围的似然性。例如，让上时钟十分钟ACE目标的死区被指定为ACE目标的10％。

-如果 ${\mathrm{ACE}10}_i^U>\mathrm{Avg}10\_{\mathrm{ACE}}_i^j\&GreaterEqual;0.9*{\mathrm{ACE}10}_i^U$ 和 $0\&le;\mathrm{Avg}10\_{\mathrm{ACE}}_i^{j-1}<0.9*{\mathrm{ACE}10}_i^U$ ，则不引起CPS2校正。

-如果 ${\mathrm{ACE}10}_i^U>\mathrm{Avg}10\_{\mathrm{ACE}}_i^j\&GreaterEqual;0.9*{\mathrm{ACE}10}_i^U$ 和 $\mathrm{Avg}10\_{\mathrm{ACE}}_i^{j-1}\&GreaterEqual;{\mathrm{ACE}10}_i^U,$ 则引起CPS2校正。

-如果 $\mathrm{Avg}10\_{\mathrm{ACE}}_i^j\&GreaterEqual;{\mathrm{ACE}10}_i^U$ ，则引起CPS2校正。

-如果 $0\&le;\mathrm{Avg}10\_{\mathrm{ACE}}_i^j<0.9*{\mathrm{ACE}}_i^U$ ，则不引起CPS2校正。

图1是结合本发明教导的示例性能量管理系统10的框图。能量管理系统10提供NERC遵守操作。自动发电控制(AGC)数据库14存储在运营商管理下与电力系统有关的所有监视和控制数据以及应用程序，例如如上所述计算瞬时ACE值所需要的频率和功率值。这些工作值(operating value)由监视和控制装置16(例如传感器和执行器)提供和/或经过监视和控制网络(例如SCADA网络)来提供。

CPS1模块20和CPS2模块24从AGC数据库16中接收数据用于如上所述执行计算用以控制系统并且使系统遵守NERC CPS1和CPS2值。此外，CPS1模块20和CPS2模块24还存储计算结果和历史数据以便用在上面所描述的CPS1和CPS2计算中。应当理解，对模块的参考包括但不局限于由处理器可执行的指令集并且可以采用软件、固件或硬件或其任何组合的形式。此外，处理器应当被理解为表示执行所述指令集中的命令的一个或多个计算装置或硬件装置。

决策控制模块30从分离的CPS模块20和24接收实时输入并且基于信号优先级和本领域技术人员已知的其他控制因素做出AGC决策。例如从CPS1模块20和CPS2模块24产生的控制信号可被分配有关它们对AGC信号的影响的优先级。通常，CPS2模块结果比CPS1模块结果被给予较高的优先级。

在决策控制模块30确定了校正动作之后，模块30对发电分配模块34发出命令，以对可用的发电机执行确保遵守CPS1和CPS2标准的必要的AGC管制。MW发电量对可用的发电机的分配是基于所指派的参与因素和发电机物理的、运行的和经济的特点。此外，所述分配被执行用以维持总单元发电需求稳定并且防止过多的单元操纵。

图2和3的流程框图说明了用于响应于CPS1和CPS2的预期值来控制电力系统的上述步骤。

在图2的步骤100，确定CPS1遵守目标。在步骤104，确定时钟周期从该周期的开始到该周期的末尾的数量。在相应的步骤108和112确定X1和X2的平均值。时钟分钟ACE目标在步骤116被确定。上和下ACE目标在步骤130被确定。对上和下目标的偏差在步骤134被计算并且所述偏差在步骤138被求和。利用在步骤142所确定的值，在步骤146确定一分钟ACE运行平均值。ACE校正量在步骤150被确定并且步骤154被应用于电力系统。

在图3的步骤200确定CPS2遵守目标。在步骤204确定ACE目标，在步骤208确定上和下ACE目标。对上和下目标的偏差在步骤212被计算并且所述偏差在步骤216被求和。利用在步骤220所确定的值，在步骤224确定十分钟ACE运行平均值。ACE校正量在步骤228被确定并且在步骤232被应用于电力系统。

本领域技术人员认识到：诸如数据处理系统的包括CPU、存储器、I/O、程序存储装置、连接总线和其他适当的组件装置可以被编程或者另外地被设计来促进本发明的方法实施例的实行，该方法实施例包括图2和3的流程图。这样的系统包括用于执行这些实施例的方法的适当的程序或应用程序。系统内的软件应用程序可以被用于执行在此描述的各种计算和逻辑运算。某些应用程序可有利地被用于执行某些操作，其他的应用程序可有利地被用于执行其他操作。

目前在电力系统中可运行的数据处理系统、工具、模块和应用程序能够被用来执行与本发明相关的计算和的操作。在这样的系统、工具、模块和应用程序(例如数据库应用程序和计算工具)之中计算和操作的分离取决于这种计算资源的可用性。

在另一实施例中，供数据处理系统使用的诸如预录盘或其他计算机程序产品的制造物品包括存储介质和在其上所记录的程序，所述程序用于引导数据处理系统来促进实行本发明方法。这样的设备和制造物品也落在本发明的精神和范围中。

本发明在由计算机所执行的计算机可执行指令(例如程序模块)的通常上下文中被描述。通常，程序模块包括例程、程序、对象、组件、数据结构等等，其执行特定任务或实现特定的抽象数据类型。例如构成本发明基础的软件程序可以以不同的语言被编码，以供不同的处理平台使用。应理解的是，构成本发明基础的原理能够利用不同类型的计算机软件技术来实现。

此外，本领域技术人员应理解，本发明实施例可以用不同的计算机系统配置来实现，包括手持式装置、多处理器系统、基于微处理器或可编程的消费电子产品、微型计算机、大型计算机等等。这些实施例可以在分布式计算机环境中被实现，其中任务通过经通信网络连接的远程处理装置来执行。在分布式计算环境中，程序模块可位于本地和远程计算机存储介质两者中，所述存储介质包括存储器存储装置。

虽然本发明的各种实施例在此已经被示出和描述，然而显而易见的是，这些实施例仅仅是以例子的方式被提供的。可以做出许多变型、改变和代替方案，而不脱离本发明。相应地，意图在于仅仅通过后附的权利要求的精神和范围来限定本发明。

Claims (50)

1.一种用于根据控制性能标准来控制电力系统控制区域的方法，其中控制区域的运行确定区域控制参数值和控制性能标准值，该方法包括：

(a)确定控制性能标准遵守目标；

(b)从遵守周期的开始到时间t确定控制性能标准值的统计度量，其中该统计度量在所述时间t被确定；

(c)响应于统计度量，确定区域控制参数目标；

(d)确定在先前时间间隔上区域控制参数值和区域控制参数目标之间的关系；

(e)响应于在步骤(d)所确定的关系，确定区域控制参数校正值；

(f)响应于区域控制参数校正值，控制电力系统控制区域；以及

(g)周期性重复步骤(b)-(f)直到遵守周期末尾为止，

其中统计度量包括控制性能标准值的平均值，并且步骤(b)进一步包括；

(b1)确定区域控制参数值在时间间隔上的平均值；

(b2)确定频偏值在所述时间间隔上的平均值；

(b3)确定频率偏差值在所述时间间隔上的平均值；

(b4)响应于在步骤(b1)-(b3)所确定的平均值，确定平均控制性能标准。

2.根据权利要求1的方法，其中步骤(d)进一步包括：确定区域控制参数值在先前时间间隔上的平均值和确定区域控制参数值在先前时间间隔期间的平均值与区域控制参数目标之间的差，所述差代表所述关系。

3.根据权利要求2的方法，其中先前时间间隔包括从即刻先前分钟的开始到确定平均值时的时间的多个自动发电控制循环。

4.根据权利要求1的方法，其中步骤(d)进一步包括：确定在先前时间间隔期间的瞬时区域控制参数值，以及累积在每个瞬时区域控制参数值与区域控制参数目标之间的差，所述差代表所述关系。

5.根据权利要求4的方法，先前时间间隔包括从即刻先前分钟的开始到确定平均值时的时间的多个自动发电控制循环。

6.根据权利要求1的方法，其中控制性能标准值响应于区域控制误差值在所定义的时间间隔上的平均值和频率差值在所定义的时间间隔上的平均值。

7.根据权利要求1的方法，其中统计度量包括平均值，控制性能标准包括CPS1控制性能标准，遵守目标包括100％，遵守周期包括一年。

8.根据权利要求1的方法，其中统计度量响应于用于控制性能标准的所假定的概率密度函数，控制性能标准包括CPS2控制性能标准，遵守目标包括90％，遵守周期包括一个日历月。

9.根据权利要求1的方法，其中区域控制参数值包括ACE值，区域控制参数目标包括ACE目标。

10.根据权利要求1的方法，其中步骤(f)进一步包括：在由电力系统控制区域操作所施加的约束内响应于区域控制参数校正值来控制电力系统控制区域。

11.根据权利要求1的方法，其中步骤(b)的遵守周期的开始进一步包括：在当前月之前的11个月的月开始，步骤(g)的遵守周期的末尾进一步包括当前月的末尾，其中遵守周期包括12个月。

12.根据权利要求1的方法，其中步骤(b)和(c)每一个时钟分钟被执行一次，步骤(d)到(f)针对每个自动发电控制循环被执行。

13.根据权利要求12的方法，其中步骤(d)和(e)在每个自动发电控制循环的末尾被执行，步骤(f)进一步包括在下一自动发电控制循环期间响应于区域控制参数校正值来控制电力系统控制区域。

14.根据权利要求13的方法，其中自动发电控制循环包括4秒。

15.根据权利要求1的方法，其中步骤(c)进一步包括：响应于统计度量确定区域控制参数目标，以及将该区域控制参数目标乘以增益乘数。

16.根据权利要求1的方法，其中统计度量包括平均值，控制性能标准值包括CPS1并且从下式来确定：

$\mathrm{CPS}1={\mathrm{AVG}}_{12-\mathrm{month}}\left[{\left(\frac{{\mathrm{ACE}}_i}{-10B_i}\right)}_i\mathrm{\&Delta;}{F}_i\right]\&le;{\mathrm{\&epsiv;}}_i^2,$

其中，AVG_12-month是括号内参数的滚动12个月平均值，所述12个月包括先前的11个月和至当前分钟的当前月；

ACE_i是当前时钟分钟平均ACE值；

B_i是控制区域的当前时钟分钟频偏值，以MW/0.1Hz为单位；

ε_i是互连的目标频率，限定于Hz；以及

ΔF_i是以Hz为单位的当前时钟分钟平均频率偏差。

17.根据权利要求1的方法，其中步骤(c)包括：从遵守周期的开始到确定第一实际平均值时的时间t响应于控制性能标准值来确定第一实际平均性能标准，并且从时间t到遵守周期末尾确定第二期望平均性能标准，其中第二期望平均值响应于第一实际平均值，并且其中区域控制参数目标响应于第二期望平均值。

18.根据权利要求17的方法，其中第一平均值从下式确定

${\mathrm{AVG}}_{n_t\mathrm{Clock}-\mathrm{MinuteTime\; Intervals}}\left[{\left(\frac{{\mathrm{ACE}}_i}{-10B_i}\right)}_i\mathrm{\&Delta;}{F}_i\right],$

并且所述第二平均值从下式确定

${\stackrel{\&OverBar;}{X}}_2\&le;[(n_t+n_{T-t})(2-p_{\mathrm{cps}1}){\mathrm{\&epsiv;}}_1^2-n_t{\stackrel{\&OverBar;}{X}}_1]/n_{T-t},$

其中，

是括号内参数的滚动n_t时钟分钟时间间隔平均值；

ACE_i是当前时钟分钟平均ACE值；

B_i是控制区域的当前时钟分钟频偏值，以MW/0.1Hz为单位；

ε₁是互连的目标频率，限定于Hz；

ΔF_i是以Hz为单位的当前时钟分钟平均频率偏差；

p_CPS1是用户可选的CPS1遵守目标；

n_t是从遵守周期T开始到当前时间所经过的时钟分钟间隔数；

n_T-t是在到遵守周期T末尾的剩余时钟分钟时间间隔数；

是X在n_t时钟分钟时间周期期间的平均值，其中X等于

以及

是X在剩余的n_T-t时钟分钟时间周期期间的平均值。

19.根据权利要求18的方法，其中ΔF_i项包括先前时间间隔的平均频率误差或者包括最大绝对值时钟分钟平均频率误差，包含最大绝对值时钟分钟平均频率误差的符号。

20.根据权利要求1的方法，其中区域控制参数目标从下式确定

${\mathrm{ACE}}_{i,T\arg \mathrm{et}}=\left\{\right[(n_t+n_{T-t})(2-p_{\mathrm{cps}1}){\mathrm{\&epsiv;}}_1^2-n_t{\stackrel{\&OverBar;}{X}}_1]/n_{T-t}\}(-1{0B}_i)/[g_{\mathrm{\&Lambda;F}}\&times;{\left(\mathrm{\&Delta;}{F}_i\right)}_m],$

其中，ACE_i，Target是时钟分钟ACE目标；

B_i是控制区域的当前时钟分钟频偏值，以MW/0.1Hz为单位；

ε₁是互连的目标频率，限定于Hz；

ΔF_i是以Hz为单位的当前时钟分钟平均频率偏差；

p_CPS1是用户可选的CPS1遵守目标；

n_t是从遵守周期T开始到当前时间所经过的时钟分钟间隔数；

n_T-t是在到遵守周期T末尾的剩余时钟分钟时间间隔数；

是X在n_t时钟分钟时间周期期间的平均值，其中X等于以及

g_ΛF是(ΔF_i)_m的增益值；

并且其中增益参数g_ΛF包括缺省值1或另一正实数的值。

21.根据权利要求1的方法，其中步骤(b)进一步包括；

(b1)确定区域控制参数值在十分钟时间间隔上的平均值；

(b2)确定在步骤(b1)所确定的区域控制参数的多个平均值的统计表示；

(b3)响应于步骤(b1)和(b2)确定控制性能标准值的统计度量。

22.根据权利要求1的方法，其中步骤(b)的遵守周期的开始进一步包括当前日历月的开始，步骤(g)的遵守周期的末尾进一步包括当前月的末尾。

23.根据权利要求22的方法，其中步骤(b)和(c)每十时钟分钟被执行一次，步骤(d)至(f)对于每个自动发电控制循环被执行。

24.根据权利要求1的方法，其中控制性能标准包括CPS2，统计度量从下式确定：

$P\left\{\right|[\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{ACE}}_{10}}\left]\right|\&le;L_{10}\}\&GreaterEqual;p_{\mathrm{cps}2},$

其中，

其中ε₁₀是由以Hz为单位的目标频率导出的常数，L_pr是等于1.65的常数，其被用于转换频率目标来产生90％概率值，B_i是以MW/0.1Hz为单位的控制区域频偏并且B_s是以MW/0.1Hz为单位的互连频偏；

p_CPS2是可变的遵守目标；以及

是代表在一个月上的十分钟ACE平均值的随机变量。

25.根据权利要求1的方法，其中区域控制参数目标从下式确定

$\left|{\left[\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{ACE}}_{10}}\right]}_t\right|=\sqrt{((t-1)\&times;L_{10}/x)-\underset{i=1}{\overset{t-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{{\left[\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{ACE}}_{10}}\right]}_i}^2},$

其中，

其中ε₁₀是由以Hz为单位的目标频率导出的常数，L_pr是等于1.65的常数，其被用于转换频率目标来产生90％概率值，B_i是以MW/0.1Hz为单位的控制区域频偏并且B_s是以MW/0.1Hz为单位的互连频偏；

x是唯一的非负的；以及

是代表在一个月上的十分钟ACE平均值的随机变量。

26.一种用于根据控制性能标准在控制间隔i的控制循环j期间对电力系统控制区域进行控制的方法，其中控制区域操作确定区域控制参数值和控制性能标准值，该方法包括：

(a)确定控制性能标准遵守目标；

(b)从遵守周期的开始到确定平均值时的时间t响应于控制性能标准值来确定控制性能标准的统计度量；

(c)响应于所述统计度量，确定区域控制参数上目标和下目标；

(d)从控制间隔i的开始到控制循环j-1确定每个区域控制参数值与上目标的第一偏差和每个区域控制参数值与下目标的第二偏差；

(e)对第一偏差求和来产生第一和，以及对第二偏差求和来产生第二和；

(f)从控制间隔i的开始到控制循环j-1响应于区域控制参数值来确定平均区域控制参数；

(g)确定平均区域控制参数和上目标之间的关系；

(h)确定平均区域控制参数和下目标之间的关系；以及

(i)确定要应用到控制循环j的区域控制参数的校正量，其中所述校正量响应于在步骤(g)和(h)所确定的关系以及第一及第二和，或者确定出不需要校正量，

其中步骤(g)的关系包括大于0并小于上目标的平均区域控制参数，以及其中响应于步骤(g)的关系，步骤(i)进一步包括确定出不需要校正量。

27.根据权利要求26的方法，其中步骤(h)的关系包括小于0并大于下目标的平均区域控制参数，以及其中响应于步骤(ha)的关系，步骤(i)进一步包括确定出不需要校正量。

28.根据权利要求26的方法，步骤(i)进一步包括：为根据步骤(g)大于上目标的平均区域控制参数，确定包含所述第一和以及控制循环j的区域控制参数的量的负数的校正量。

29.根据权利要求26的方法，步骤(i)进一步包括：为根据步骤(g)大于上目标的平均区域控制参数，确定包含所述第一和、控制循环j的区域控制参数与上目标的偏差以及该上目标的量的负数的校正量。

30.根据权利要求26的方法，步骤(i)进一步包括：为小于下目标的平均区域控制参数，确定包含所述第二和以及控制循环j的区域控制参数的量的负数的校正量。

31.根据权利要求26的方法，步骤(i)进一步包括：为根据步骤(h)小于下目标的平均区域控制参数，确定包含所述第二和、控制循环j的区域控制参数与下目标的偏差以及该下目标的量的负数的校正量。

32.根据权利要求26的方法，其中步骤(g)进一步包括确定在步骤(f)所确定的平均值和上目标的90％之间的关系。

33.根据权利要求26的方法，其中步骤(h)进一步包括确定在步骤(f)所确定的平均值和下目标的90％之间的关系。

34.根据权利要求26的方法，其中控制性能标准包括CPS1，统计度量包括平均值，遵守目标包括100％，遵守周期包括一年，上目标根据下式确定

${\mathrm{ACE}}_i^U=\left|\right\{[(n_t+n_{T-t})(2-p_{\mathrm{cps}1}){\mathrm{\&epsiv;}}_1^2-n_t{\stackrel{\&OverBar;}{X}}_1]/n_{T-t}\}(-1{0B}_i)/[g_{\mathrm{\&Lambda;F}}\&times;{\left(\mathrm{\&Delta;}{F}_i\right)}_m\left]\right|,$

其中，

是ACE上目标；

B_i是控制区域的当前时钟分钟频偏值，以MW/0.1Hz为单位；

ε₁是互连的目标频率，限定于Hz；

ΔF_i是以Hz为单位的当前时钟分钟平均频率偏差；

p_CPS1是用户可选的CPS1遵守目标；

n_t是从遵守周期T开始到当前时间所经过的时钟分钟间隔数；

n_T-t是在到遵守周期T末尾的剩余时钟分钟时间间隔数；

是X在n_t时钟分钟时间周期期间的平均值，其中X等于

g_ΛF是(ΔF_i)_m的增益值；

和下目标根据下式确定

${\mathrm{ACE}}_i^L=-\left|\right\{[(n_t+n_{T-t})(2-p_{\mathrm{cps}1}){\mathrm{\&epsiv;}}_1^2-n_t{\stackrel{\&OverBar;}{X}}_1]/n_{T-t}\}(-1{0B}_i)/[g_{\mathrm{\&Lambda;F}}\&times;{\left(\mathrm{\&Delta;}{F}_i\right)}_m\left]\right|,$

其中，

是ACE下目标；

B_i是控制区域的当前时钟分钟频偏值，以MW/0.1Hz为单位；

ε₁是互连的目标频率，限定于Hz；

ΔF_i是以Hz为单位的当前时钟分钟平均频率偏差；

p_CPS1是用户可选的CPS1遵守目标；

n_t是从遵守周期T开始到当前时间所经过的时钟分钟间隔数；

n_T-t是在到遵守周期T末尾的剩余时钟分钟时间间隔数；

是X在n_t时钟分钟时间周期期间的平均值，其中X等于

g_ΛF是(ΔF_i)_m的增益值。

35.根据权利要求26的方法，其中控制性能标准包括CPS1，统计度量包括平均值，遵守目标包括100％，遵守周期包括一年，上目标根据下式确定

${\mathrm{ACE}}_i^U=\left|\right\{[(n_t+n_{T-t})(2-p_{\mathrm{cps}1}){\mathrm{\&epsiv;}}_1^2-n_t{\stackrel{\&OverBar;}{X}}_1]/n_{T-t}\}(-1{0B}_i)/[\left(\mathrm{\&Delta;}{F}_i\right)\left]\right|,$

其中，

是ACE上目标；

B_i是控制区域的当前时钟分钟频偏值，以MW/0.1Hz为单位；

ε₁是互连的目标频率，限定于Hz；

ΔF_i是以Hz为单位的当前时钟分钟平均频率偏差；

p_CPS1是用户可选的CPS1遵守目标；

n_t是从遵守周期T开始到当前时间所经过的时钟分钟间隔数；

n_T-t是在到遵守周期T末尾的剩余时钟分钟时间间隔数；

是X在n_t时钟分钟时间周期期间的平均值，其中X等于

和下目标根据下式确定

${\mathrm{ACE}}_i^L=-\left|\right\{[(n_t+n_{T-t})(2-p_{\mathrm{cps}1}){\mathrm{\&epsiv;}}_1^2-n_t{\stackrel{\&OverBar;}{X}}_1]/n_{T-t}\}(-1{0B}_i)/[\left(\mathrm{\&Delta;}{F}_i\right)\left]\right|,$

其中，

是ACE下目标；

B_i是控制区域的当前时钟分钟频偏值，以MW/0.1Hz为单位；

ε₁是互连的目标频率，限定于Hz；

ΔF_i是以Hz为单位的当前时钟分钟平均频率偏差；

p_CPS1是用户可选的CPS1遵守目标；

n_t是从遵守周期T开始到当前时间所经过的时钟分钟间隔数；

n_T-t是在到遵守周期T末尾的剩余时钟分钟时间间隔数；

是X在n_t时钟分钟时间周期期间的平均值，其中X等于

36.根据权利要求26的方法，其中步骤(c)进一步包括利用增益系数来确定上和下目标。

37.根据权利要求26的方法，其中控制性能标准包括CPS2，统计度量响应于控制性能标准的所假定的概率密度函数，控制性能标准包括CPS2控制性能标准，遵守目标包括90％和遵守周期包括一个日历月，上目标根据下式确定

${\mathrm{ACE}10}_t^U=\left|g_{\mathrm{ace}10}\right|\&times;\sqrt{((t-1)\&times;L_{10}/x)-\underset{i=1}{\overset{t-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{{[\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{ACE}}_{10}]}}_i}^2},$

其中，

是时钟十分钟ACE上目标；

其中ε₁₀是由以Hz为单位的目标频率导出的常数，L_pr是等于1.65的常数，其被用于转换频率目标来产生90％概率值，B_i是以MW/0.1Hz为单位的控制区域频偏并且B_s是以MW/0.1Hz为单位的互连频偏；

x是唯一的非负的；

是代表在一个月上的十分钟ACE平均值的随机变量；以及

g_ace10是可调的增益；

和下目标根据下式确定

${\mathrm{ACE}10}_t^L=-\left|g_{\mathrm{ace}10}\right|\&times;\sqrt{((t-1)\&times;L_{10}/x)-\underset{i=1}{\overset{t-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{{[\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{ACE}}_{10}]}}_i}^2},$

其中，

是时钟十分钟ACE下目标；

其中ε₁₀是由以Hz为单位的目标频率导出的常数，L_pr是等于1.65的常数，其被用于转换频率目标来产生90％概率值，B_i是以MW/0.1Hz为单位的控制区域频偏并且B_s是以MW/0.1Hz为单位的互连频偏；

x是唯一的非负的；

是代表在一个月上的十分钟ACE平均值的随机变量；以及

g_ace10是可调的增益。

38.根据权利要求26的方法，其中控制性能标准包括CPS2，统计度量响应于控制性能标准的所假定的概率密度函数，遵守目标包括90％和遵守周期包括一个日历月，上目标根据下式确定

${\mathrm{ACE}10}_t^U=\sqrt{((t-1)\&times;L_{10}/x)-\underset{i=1}{\overset{t-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{{[\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{ACE}}_{10}]}}_i}^2},$

其中，

是时钟十分钟ACE上目标；

其中ε₁₀是由以Hz为单位的目标频率导出的常数，L_pr是等于1.65的常数，其被用于转换频率目标来产生90％概率值，B_i是以MW/0.1Hz为单位的控制区域频偏并且B_s是以MW/0.1Hz为单位的互连频偏；

x是唯一的非负的；以及

是代表在一个月上的十分钟ACE平均值的随机变量；和下目标根据下式确定

${\mathrm{ACE}10}_t^L=-\sqrt{((t-1)\&times;L_{10}/x)-\underset{i=1}{\overset{t-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{{[\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{ACE}}_{10}]}}_i}^2},$

其中，

是时钟十分钟ACE下目标；

其中ε₁₀是由以Hz为单位的目标频率导出的常数，L_pr是等于1.65的常数，其被用于转换频率目标来产生90％概率值，B_i是以MW/0.1Hz为单位的控制区域频偏并且B_s是以MW/0.1Hz为单位的互连频偏；

x是唯一的非负的；以及

是代表在一个月上的十分钟ACE平均值的随机变量。

39.根据权利要求26的方法，其中步骤(c)进一步包括利用增益系数来确定上和下目标。

40.一种用于根据第一和第二控制性能标准来控制电力系统控制区域的方法，其中控制区域的运行确定区域控制参数值，该方法包括：

(a)确定第一性能标准的第一遵守目标和第二性能标准的第二遵守目标；

(b)从第一遵守周期的开始到确定第一平均值时的时间响应于控制区域参数值来确定第一性能标准统计度量；

(c)从第二遵守周期的开始到确定第二平均值时的时间响应于控制区域参数值来确定第二性能标准统计度量；

(d)响应于第一性能标准统计度量确定第一区域控制参数目标；

(e)响应于第二性能标准统计度量确定第二区域控制参数目标；

(f)响应于第一区域控制参数目标和区域控制参数值确定第一区域控制参数校正值；

(g)响应于第二区域控制参数目标和区域控制参数值确定第二区域控制参数校正值；以及

(h)根据第一和第二区域控制参数校正值中的一个或两个来控制电力系统，

其中第二区域控制参数具有比第一区域控制参数高的优先级，其中如果第一和第二校正值在相同方向上，根据步骤(i)使用具有较大值的校正值；其中如果第一和第二校正值在相反方向上，根据步骤(i)使用第二校正值；如果第一和第二校正值中的一个为零，根据步骤(i)使用非零校正值。

41.根据权利要求40的方法，其中第一区域控制参数包括CPS1，第二区域控制参数包括CPS2。

42.根据权利要求40的方法，其中第一遵守目标包括100％，第一遵守周期包括日历年，第二遵守目标包括90％，第二遵守周期包括日历月。

43.一种用于根据第一和第二控制性能标准来控制电力系统控制区域的装置，该装置包括：

数据库，其用来存储从电力系统控制区域的运行参数中所确定的区域控制参数值；

第一模块，其用于从第一遵守周期的开始到确定第一度量时的时间响应于运行参数来确定第一控制性能标准的第一平均度量；

第二模块，其用于从第二遵守周期的开始到确定第二度量时的时间响应于运行参数来确定第二控制性能标准的第二平均度量；

第三模块，其用于响应于第一度量和第一控制性能标准的遵守目标来确定第一区域控制参数目标，并且用于响应于第二度量和第二控制性能标准的遵守目标来确定第二区域控制参数目标；

第四模块，其用于响应于第一区域控制参数目标和区域控制参数值来确定第一区域控制参数校正值，并且用于响应于第二区域控制参数目标和区域控制参数值来确定第二区域控制参数校正值；以及

第五模块，其用于根据第一和第二区域控制参数校正值中的一个或者两个来控制电力系统控制区域。

44.根据权利要求43的装置，其中运行参数包括实际的和预定的输入和输出功率通量以及实际的和预定的互连频率。

45.根据权利要求43的装置，其中第二区域控制参数具有比第一区域控制参数高的优先级，其中如果第一和第二区域控制参数校正值在相同方向上，第五模块使用具有较大绝对值的校正值，其中如果第一和第二区域控制参数校正值在相反方向上，第五模块使用第二校正值，如果第一和第二区域控制参数校正值中的一个为零，那么第五模块使用非零校正值。

46.根据权利要求43的装置，其中第一区域控制参数包括CPS1，第二区域控制参数包括CPS2。

47.根据权利要求43的装置，其中第一控制性能标准的遵守目标包括100％，第一遵守周期包括日历年，第二控制性能标准的遵守目标包括90％，第二遵守周期包括日历月。

48.根据权利要求43的装置，其中第一和第二度量从相应第一和第二遵守周期的开始到时间t被确定，其中第四模块响应于第一区域控制参数目标和直到时间t的区域控制参数值来确定第一区域控制参数校正值，并且响应于第二区域控制参数目标和直到时间t的区域控制参数值来确定第二区域控制参数校正值。

49.一种用于根据控制性能标准来控制电力系统控制区域的设备，其中控制区域的运行确定区域控制参数值和控制性能标准值，该设备包括：

用于确定控制性能标准遵守目标的装置；

用于从遵守周期的开始到时间t确定控制性能标准值的统计度量的装置，其中该统计度量在所述时间t被确定；

用于响应于统计度量来确定区域控制参数目标的装置；

用于确定在先前时间间隔上区域控制参数值和区域控制参数目标之间的关系的装置；

用于响应于所确定的关系来确定区域控制参数校正值的装置；以及

用于响应于区域控制参数校正值来控制电力系统控制区域的装置；

其中统计度量包括控制性能标准值的平均值，并且用于从遵守周期的开始到时间t确定控制性能标准值的统计度量的装置进一步包括；

用于确定区域控制参数值在时间间隔上的平均值的装置；

用于确定频偏值在所述时间间隔上的平均值的装置；

用于确定频率偏差值在所述时间间隔上的平均值的装置；

用于响应于所确定的平均值来确定平均控制性能标准的装置。

50.一种用于根据控制性能标准在控制间隔i的控制循环j期间对电力系统控制区域进行控制的设备，其中控制区域的运行确定区域控制参数值和控制性能标准值，该设备包括：

用于确定控制性能标准遵守目标的装置；

用于从遵守周期的开始到确定平均值的时间t响应于控制性能标准值来确定控制性能标准的统计度量的装置；

用于响应于统计度量确定区域控制参数上目标和下目标的装置；

用于从控制间隔i的开始到控制循环j-1确定每个区域控制参数值与上目标的第一偏差和每个区域控制参数值与下目标的第二偏差的装置；

用于对第一偏差求和来产生第一和并且对第二偏差求和来产生第二和的装置；

用于从控制间隔i的开始到控制循环j-1响应于区域控制参数值来确定平均区域控制参数的装置；

用于确定平均区域控制参数和上目标之间的关系的装置；

用于确定平均区域控制参数和下目标之间的关系的装置；以及

用于确定要应用到控制循环j的区域控制参数的校正量或确定出不需要校正量的装置，其中所述校正量响应于所确定的关系以及所述第一及第二和，

其中，平均区域控制参数与上目标之间的关系包括大于0并小于上目标的平均区域控制参数，以及其中响应于所确定的关系，用于确定校正量的装置的确定包括确定出不需要校正量。

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