誤差控制

一個量的觀測值或計算值與其真實值之差，特指統計誤差，即一個量在測量、計算或觀察過程中由於某些錯誤或通常由於某些不可控制的因素的影響而造成的變化偏離標準值或規定值的數量 。

數學上稱測定的數值或其他近似值與真值的差為誤差 ^[1]  。

測量時，由於各種因素會造成少許的誤差，這些因素必須去了解，並有效的解決，方可使整個測量過程中誤差減至最少。測量時，造成誤差的主要有系統誤差和隨機誤差，而系統誤差有下列情況：視差、刻度誤差、磨耗誤差、接觸力誤差、撓曲誤差、餘弦誤差、阿貝(Abbe) 誤差、熱變形誤差等。系統誤差的大小在測量過程中是不變的，可以用計算或實驗方法求得，即是可以預測，並且可以修正或調整使其減少。這些因素歸納成五大類。

在數值計算中，為解決求方程近似值的問題，通常對實際問題中遇到的誤差進行下列幾類的區分 ^[1]  ：

模型誤差：

在建立數學模型過程中，要將複雜的現象抽象歸結為數學模型，往往要忽略一些次要因素的影響，對問題作一些簡化。因此數學模型和實際問題有一定的誤差，這種誤差稱為模型誤差。

測量誤差：

在建模和具體運算過程中所用的數據往往是通過觀察和測量得到的，由於精度的限制，這些數據一般是近似的，即有誤差，這種誤差稱為測量誤差。

截斷誤差：

由於實際運算只能完成有限項或有限步運算，因此要將有些需用極限或無窮過程進行的運算有限化，對無窮過程進行截斷，這樣產生的誤差成為截斷誤差。

舍入誤差：

在數值計算過程中，由於計算工具的限制，我們往往對一些數進行四捨五入，只保留前幾位數作為該數的近似值，這種由舍入產生的誤差成為舍入誤差。

抽樣誤差：

抽樣誤差：是指樣本指標和總體指標之間數量上的差別，例如抽樣平均數與總體平均數之差 、抽樣成數與總體成數之差（p-P）等。抽樣調查中的誤差有兩個來源，分別為：

（1）登記性誤差，即在調查過程中，由於主客觀原因而引起的誤差。

（2）代表性誤差，即樣本各單位的結構情況不足以代表總體特徵而引起的誤差。

是指“對給定的測量儀器，規範、規程等所允許的誤差極限值”(7.21條)。這是指在規定的參考條件下，測量儀器在技術標準、計量檢定規程等技術規範上所規定的允許誤差的極限值。這裏規定的是誤差極限值，所以實際上就是測量儀器各計量性能所要求的最大允許誤差值。可簡稱為最大允許誤差，也可稱為測量儀器的允許誤差限。最大允許誤差可用絕對誤差、相對誤差或引用誤差等來表述。

例如：測量範圍為0～25mm，分度值為0.01mm的千分尺其示值的最大允許誤差0級不得超過±2mm；1級不得超過±4mm。又如測量範圍為25℃～50℃的分度值為0.05℃的一等標準水銀温度計，其示值的最大允許誤差為±0.10℃。如準確度等級為1.0級的配熱電阻測温用動圈式測量儀表，其測量範圍為0～500℃，則其示值的最大允許誤差為500×1%=±5℃，則用引用誤差表述。如非連續累計自動衡器(料斗秤)在物料試驗中，對自動稱量誤差的評定則以累計載荷質量的百分比相對誤差進行計算，準確度為0.2級、0.5級的則首次檢定其自動稱量誤差不得超過累計載荷質量的±0.10%和±0.25%。最大允許誤差是評定測量儀器是否合格的最主要指標之一，當然它也直接反映了測量儀器的準確度。

要區別和理解測量儀器的示值誤差、測量儀器的最大允許誤差和測量不確定度之間的關係。示值誤差和最大允許誤差均是對測量儀器本身而言，最大允許誤差是指技術規範(如標準、檢定規程)所規定的允許的誤差極限值，是判定是否合格的一個規定要求，而示值誤差是測量儀器某一示值其誤差的實際大小，是通過檢定、校準所得到的一個值，可以評價是否滿足最大允許誤差的要求，從而判斷該測量儀器是否合格，或根據實際需要提供修正值，以提高測量儀器的準確度。測量不確定度是表徵測量結果分散性的一個參數，它只能表述一個區間或一個範圍，説明被測量真值以一定概率落於其中，它對測量結果而言，以判定測量結果的可靠性。可見最大允許誤差、示值誤差和測量不確定度它們具有不同的概念，前者相對測量儀器而言，後者相對測量結果而言，前者相對與真值(約定真值)之差，後者只是一個區間範圍，前者可以對測量儀器的示值進行修正，後者無法對測量儀器進行修正。個人認為，可見測量不確定度概念不能完全代替測量儀器的誤差，因為它無法得到修正值，作為測量儀器的特性，規定最大允許誤差和通過檢定、校準去確定示值誤差，在實用上具有十分現實的意義。

測量儀器的引用誤差可簡稱為引用誤差。它是指“測量儀器的誤差除以儀器的特定值”(7.28條)。通常很多測量儀器是用引用誤差來表示該測量儀器的允許誤差限。特定值一般稱為應用值，它可以是測量儀器的量程也可以是標稱範圍的上限或測量範圍等。測量儀器的引用誤差就是測量儀器的相對誤差與其應用值之比。

區域控制誤差即常規區域控制誤差(ACE)，只考慮頻率變化和交換功率變化，修正後的ACE還考慮了能量誤差和時間誤差，它們是因裝置和調度存在偏差而導致的。利用MATLAB分別對雙區域和三區域聯合系統中的每個區域中的頻率變化和功率變化進行仿真，結果表明，採用修正後的區域控制誤差控制下的頻率變化和功率變化要比未修正的控制性能好。其計算公式為：ACE=聯絡線功率交換誤差+頻率偏差乘以偏差係數。衡量某區域內發電和負荷的標準。 ^[2] 

區域控制誤差即常規區域控制誤差(ACE)，只考慮頻率變化和交換功率變化，修正後的ACE還考慮了能量誤差和時間誤差，它們是因裝置和調度存在偏差而導致的。利用MATLAB分別對雙區域和三區域聯合系統中的每個區域中的頻率變化和功率變化進行仿真，結果表明，採用修正後的區域控制誤差控制下的頻率變化和功率變化要比未修正的控制性能好。其計算公式為：ACE=聯絡線功率交換誤差+頻率偏差乘以偏差係數。衡量某區域內發電和負荷的標準。

常規的區域控制偏差(ACE)控制方法為，自動發電控制(AGC)系統根據ACE大小對可控機組發出控制命令，使本地控制區域ACE的考核指標CPS1、CPS2滿足控制性能標準(CPS)標準。從時間上看，這是一個滯後校正的過程。將大量的功率用於滯後校正不利於安全和經濟運行，並且參與校正的大都是有秒級調節能力的優質水電AGC機組，對大多數省網來説，這種機組是比較稀缺的。為此，有學者提出以數分鐘為週期，基於超短期負荷預報，超前調節ACE以提高CPS指標。常用的方法有2種：一種是默認水電AGC機組滯後校正ACE，火電AGC機組基於負荷預報超前控制ACE；另一種是以全部AGC機組超前控制ACE，或指定某些AGC機組參與超前控制ACE。這2種方法有利於ACE控制，但依然存在以下值得探討的問題。 ^[3] 

1）控制目標。常規超前控制ACE的控制目標是總髮電量等於超短期負荷預報值，但超短期負荷預報沒有考慮負荷功頻特性的作用。例如在預測考慮的時間段T_n內，系統頻率f=49Hz，顯然此時實測負荷P_D小於在50 Hz下的理想負荷值，若以此值作為負荷數據進行預測來指導發電，則系統頻率差不能被正確彌補。並且，常規的超短期負荷預測一般不考慮網損。

2）與非AGC機組協調。在實際系統中，非AGC機組制定機組計劃和機組響應指令的週期都較長，往往不能完全執行發電計劃，統計表明其實際出力和計劃之間一般會存在5%左右的偏差。產生偏差的原因可能包括負荷預測誤差、人工干預計劃、電廠的投機行為等。而在現有文獻中，制定超前控制AGC策略時， 一般默認其非AGC機組的發電計劃被完全執行。

針對上述問題，從在線有功調度的整體流程出發，沿時間維度系統地看待問題，針對調度過程中長、短週期機組特性的不同，提出利用協調AGC機組合理分配發電功率，超前控制ACE的方法。