[發(fā)明專利]輸電網(wǎng)嚴(yán)重故障后的電壓穩(wěn)定裕度實(shí)時評估與最優(yōu)控制方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010140847.1
• 申請日: 2010-04-07
• 公開（公告）號: CN101841154A
• 公開（公告）日: 2010-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王興剛
• 申請（專利權(quán)）人: 云南電力試驗(yàn)研究院(集團(tuán))有限公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;G05B13/02
• 代理公司: 昆明大百科專利事務(wù)所 53106
• 代理人: 何健

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電網(wǎng)在線電壓安全評估和控制領(lǐng)域，是一種不依賴于預(yù)想故障集即可快速獲得故障后系統(tǒng)電壓穩(wěn)定信息和最優(yōu)控制策略的方法。

背景技術(shù)

2008年初，我國南方大部分地區(qū)出現(xiàn)了歷史上罕見的持續(xù)低溫、雨雪冰凍極端天氣，造成輸變電設(shè)施嚴(yán)重覆冰，輸電線路發(fā)生倒塔、斷線、跳閘，部分地區(qū)大面積停電。這場冰災(zāi)對電網(wǎng)今后的安全穩(wěn)定運(yùn)行提出了新的要求，即：在冰災(zāi)等嚴(yán)重自然災(zāi)害下，輸電網(wǎng)如果發(fā)生嚴(yán)重故障(多條線路、變壓器、發(fā)電機(jī)停運(yùn))，如何對電網(wǎng)運(yùn)行狀況作出快速準(zhǔn)確的評估？如何實(shí)時計算電網(wǎng)安全穩(wěn)定裕度？如果電網(wǎng)已經(jīng)失去穩(wěn)定，如何快速給出電網(wǎng)恢復(fù)策略以供運(yùn)行人員參考是亟待解決的問題。

目前，對于故障后電網(wǎng)電壓穩(wěn)定在線評估及控制的方法有以下幾種：

1、低電壓切負(fù)荷方案。該方案已經(jīng)在電力系統(tǒng)中獲得廣泛應(yīng)用，它通過在線監(jiān)視若干關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的電壓值來進(jìn)行電壓穩(wěn)定監(jiān)視，當(dāng)節(jié)點(diǎn)電壓低于給定數(shù)值時，按照預(yù)訂順序進(jìn)行切負(fù)荷操作。該方案具有監(jiān)控量簡明直觀、無須大量計算、易于實(shí)施的優(yōu)點(diǎn)，其不足在于不能向運(yùn)行人員提供“距離電壓失穩(wěn)點(diǎn)還有多遠(yuǎn)”的電壓穩(wěn)定充裕度信息，不能對尚未發(fā)生的預(yù)想故障進(jìn)行計算處理，因此不能實(shí)現(xiàn)電壓穩(wěn)定的預(yù)防控制，也無法獲得電壓恢復(fù)的最優(yōu)控制策略。

2、基于電壓穩(wěn)定狀態(tài)指標(biāo)的方案。該方案通過計算電壓穩(wěn)定性局部指標(biāo)(L指標(biāo)、VIP指標(biāo)等)或全局指標(biāo)(特征值/奇異值指標(biāo)、能量函數(shù)指標(biāo)、各種靈敏度指標(biāo)等)進(jìn)行電壓穩(wěn)定監(jiān)視，通過事先編制的控制策略進(jìn)行電壓穩(wěn)定控制。該方案能夠?yàn)檫\(yùn)行人員提供一定的局部或全局電壓穩(wěn)定充裕度信息，但是這些指標(biāo)不夠簡明直觀，電壓穩(wěn)定充裕度大小與指標(biāo)大小之間的線性性差，在復(fù)雜電力系統(tǒng)中的有效性尚有待檢驗(yàn)，并且事先制定的控制策略往往不能適應(yīng)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行方式的變化，具有很大局限性。

3、基于裕度指標(biāo)的方案。該方案從系統(tǒng)當(dāng)前運(yùn)行點(diǎn)出發(fā)按照某種模式進(jìn)行計算，通過系統(tǒng)注入功率增長逼近電壓崩潰點(diǎn)，從而得到系統(tǒng)當(dāng)前運(yùn)行點(diǎn)到電壓崩潰點(diǎn)的距離，即裕度指標(biāo)，同時計算得到裕度對重要控制量的靈敏度系數(shù)，制定電壓穩(wěn)定控制策略。該方案物理意義明確，線性性強(qiáng)，能給運(yùn)行人員提供直觀的電壓穩(wěn)定充裕度信息。但是該方案需要使用重復(fù)潮流(RPF)、連續(xù)性潮流(CPF)或者最優(yōu)潮流(OPF)計算裕度指標(biāo)，當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模較大、給定預(yù)想故障很多的時候計算時間將難以忍受，往往不能適應(yīng)在線快速計算的要求。

總體而言，現(xiàn)有方法往往依賴于事先給定的預(yù)想故障集，需要針對預(yù)想故障離線計算電壓穩(wěn)定指標(biāo)從而實(shí)現(xiàn)在線應(yīng)用。但是，對于類似冰災(zāi)條件下的輸電網(wǎng)嚴(yán)重故障而言，故障設(shè)備數(shù)量眾多，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過常規(guī)的N-2或者N-3故障，在這種情況下事先計算預(yù)想故障集將面臨“維數(shù)災(zāi)”問題，很難囊括所有可能出現(xiàn)的嚴(yán)重故障。因此，研究輸電網(wǎng)嚴(yán)重故障后的電壓穩(wěn)定裕度快速實(shí)時評估方法，以及在輸電網(wǎng)嚴(yán)重故障后快速實(shí)時地給出電網(wǎng)最優(yōu)恢復(fù)策略，將對保障重大自然災(zāi)害下電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的理論意義和實(shí)用價值。

本發(fā)明“輸電網(wǎng)嚴(yán)重故障后的電壓穩(wěn)定裕度實(shí)時評估與最優(yōu)控制方法”是一種不依賴于預(yù)想故障集的新型快速計算分析方法，該方法以電力系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定域(SVSR)理論為基礎(chǔ)，通過故障后系統(tǒng)最優(yōu)解點(diǎn)在功率注入空間中的位置來判斷電壓穩(wěn)定裕度及最優(yōu)控制策略，具有計算速度快、物理意義明確、準(zhǔn)確度高的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明相關(guān)的技術(shù)途徑和實(shí)施的關(guān)鍵內(nèi)容均未曾公開過。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是：提供一種不依賴于預(yù)想故障集的輸電網(wǎng)嚴(yán)重故障后的電壓穩(wěn)定裕度實(shí)時評估與最優(yōu)控制方法，在電網(wǎng)嚴(yán)重故障后向調(diào)度員及時提供系統(tǒng)電壓穩(wěn)定情況，并針對可能出現(xiàn)的電壓失穩(wěn)情況提供最優(yōu)恢復(fù)策略。

本發(fā)明目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：輸電網(wǎng)嚴(yán)重故障后的電壓穩(wěn)定裕度實(shí)時評估與最優(yōu)控制方法，該方法包括下列步驟：

(1)從能量管理系統(tǒng)得到電網(wǎng)正常網(wǎng)架拓補(bǔ)數(shù)據(jù)和目前網(wǎng)架狀態(tài)；

(2)通過計算得到正常狀態(tài)下的初始運(yùn)行點(diǎn)；

(3)引入電網(wǎng)故障，改變網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，通過阻尼牛頓法求解潮流得到解點(diǎn)；

(4)通過判斷上一步驟中計算得到的解點(diǎn)是真實(shí)解還是最優(yōu)解來判斷故障后系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性：如果是真實(shí)解，則故障后運(yùn)行點(diǎn)電壓穩(wěn)定；如果是最優(yōu)解，則故障后電壓失穩(wěn)；

(5)如果故障后電壓穩(wěn)定，通過連續(xù)性潮流計算得到故障后電網(wǎng)電壓穩(wěn)定裕度；

(6)如果故障后電壓失穩(wěn)，通過最優(yōu)解點(diǎn)和當(dāng)前運(yùn)行點(diǎn)之間的向量制定最優(yōu)恢復(fù)策略。