[發明專利]電力系統暫態安全穩定緊急控制在線策略優化計算方法

有效

• 申請號: 201310098454.2
• 申請日: 2013-03-25
• 公開（公告）號: CN103384068A
• 公開（公告）日: 2013-11-06
• 發明（設計）人: 徐泰山;丁茂生;鮑顏紅;薛禹勝;耿天翔;彭慧敏;施佳鋒;周海鋒;余文杰
• 申請（專利權）人: 南京南瑞集團公司;國網寧夏電力公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

1.電力系統暫態安全穩定緊急控制在線策略優化計算方法，其特征在于，包括如下步驟:

1）基于電網實時斷面數據，針對安全穩定緊急控制系統所覆蓋的故障，進行不考慮控制措施的暫態安全穩定量化評估，獲得此時電網的暫態安全穩定參數，所述暫態安全穩定參數包括暫態功角穩定裕度η_a、暫態電壓安全穩定裕度η_v、暫態頻率偏移安全裕度η_f、暫態頻率跌落安全裕度以及暫態頻率上升安全裕度，所述暫態頻率偏移安全裕度η_f等于暫態頻率跌落安全裕度和暫態頻率上升安全裕度兩者之中的最小值；

若此時的暫態功角穩定裕度η_a、暫態電壓安全穩定裕度η_v以及暫態頻率偏移安全裕度η_f均大于0，則認為該故障發生后不需要施加控制措施，刷新該故障的在線控制策略，結束本方法，否則進入步驟2），進行該故障的暫態安全穩定緊急控制在線控制策略優化計算，計算分為兩個階段，第一階段是搜索到能夠確保電網暫態安全穩定的控制措施，第二階段是針對所有搜索到的控制措施進行進一步優化，從中剔除多余的控制措施；以下步驟2）至步驟16）屬于第一階段，步驟17）至步驟20）屬于第二階段；

2）根據安控系統采集的電網實時數據，確定該故障的備選的控制措施，所述備選的控制措施的類型包括直流系統功率緊急調制措施、切除發電機措施、解列小電源送出電網措施、切負荷措施和解列小受端電網措施；

若該故障的備選的控制措施中存在直流系統功率緊急調制措施，則根據設定的直流功率調整收斂精度ΔP_DC，將各直流系統功率緊急調制措施的直流系統輸送功率緊急提升空間ΔP_up和緊急回降空間ΔP_down平均分為M和N檔，使得各直流系統功率緊急調制措施的調制檔位轉變為由（-N，…，-1，0，1，…，M）共M+N+1個檔位構成，其中若ΔP_up能被ΔP_DC整除，則M取為，否則M取為，若ΔP_down能被ΔP_DC整除，則N取為，否則N取為int(ΔPdownΔPDC+0.5);]]>

進入步驟3）；

3）當此時的暫態功角穩定裕度η_a小于等于0時：若該故障的備選的控制措施中存在直流系統功率緊急調制措施且至少有一個直流系統功率緊急調制措施的調制檔位M或調制檔位N大于0，則進入步驟4）；若該故障的備選的控制措施中沒有直流系統功率緊急調制措施、或者該故障的備選的控制措施中存在直流系統功率緊急調制措施但所有直流系統功率緊急調制措施的功率緊急調制檔位M和調制檔位N均為0，則進入步驟6）；

當此時的暫態功角穩定裕度η_a大于0時：若此時的暫態電壓安全穩定裕度η_v或者暫態頻率偏移安全裕度η_f小于等于0，則進入步驟11）；若此時的暫態電壓安全穩定裕度η_v和暫態頻率偏移安全裕度η_f均大于0，則進入步驟17）；

4）首先，針對該故障的備選的控制措施中所有的調制檔位M或調制檔位N大于0的直流系統功率緊急調制措施，獲得與每個直流系統功率緊急調制措施相對應的各個直流系統，再分別計算出主導群中所有發電機母線與每個直流系統的送端交流側母線之間的綜合電氣距離以及主導群中所有發電機母線與每個直流系統的受端交流側母線之間的綜合電氣距離，并按由小到大的順序對計算出的綜合電氣距離進行排序，得到綜合電氣距離排序表；

然后，根據計算出的綜合電氣距離分別設定每個直流系統功率緊急調制措施的功率調制方向：若主導群中所有發電機母線與某個直流系統的送端交流側母線之間的綜合電氣距離小于主導群中所有發電機母線與該直流系統的受端交流側母線之間的綜合電氣距離，則將與該直流系統相對應的直流系統功率緊急調制措施的功率調制方向設定為提升，否則設定為回降；

最后，根據綜合電氣距離排序表，先選擇排在最前位的綜合電氣距離，然后考慮能否將某個直流系統功率緊急調制措施的調制檔位提升或回降一個檔位，包括以下過程：

4-A）當所選擇的綜合電氣距離是主導群中所有發電機母線與某個直流系統的送端交流側母線之間的綜合電氣距離且與該直流系統相對應的直流系統功率緊急調制措施的功率調制方向為提升時：若該直流系統功率緊急調制措施的當前調制檔位T仍可以提升，則考慮將該直流系統功率緊急調制措施的當前調制檔位提升一個檔位至T+1檔但是當該直流系統功率緊急調制措施的功率調制方向與該直流系統功率緊急調制措施首次設定的功率調制方向相反時除外；若該直流系統功率緊急調制措施的當前調制檔位已達到最高檔位M，則將該直流系統功率緊急調制措施的調制檔位M設為0；

當所選擇的綜合電氣距離是主導群中所有發電機母線與某個直流系統功率的受端交流側母線之間的綜合電氣距離且與該直流系統相對應的直流系統功率緊急調制措施的功率調制方向為回降時：若該直流系統功率緊急調制措施的當前調制檔位T仍可以回降，則考慮將該直流系統功率緊急調制措施的當前調制檔位回降一個檔位至T-1檔但是當該直流系統功率緊急調制措施的功率調制方向與該直流系統功率緊急調制措施首次設定的功率調制方向相反時除外；若該直流系統功率緊急調制措施的當前調制檔位已達到最低檔位N，則將該直流系統功率緊急調制措施的調制檔位N設為0；

進入過程4-B）；

4-B）如果已經考慮了將某個直流系統功率緊急調制措施的調制檔位提升或回降一個檔位，則進入步驟5），否則：如所選擇的綜合電氣距離不是排在最后位的綜合電氣距離則選擇下一個緊隨其后的綜合電氣距離并返回過程4-A），如所選擇的綜合電氣距離是排在最后位的綜合電氣距離則進入步驟6）；

5）進行考慮將步驟4）中所考慮的那個直流系統功率緊急調制措施的當前調制檔位提升或回降一個檔位以及所有已經搜索到的控制措施的暫態安全穩定量化評估，獲得此時電網的暫態安全穩定參數；

當此時的暫態功角穩定裕度η_a大于0時：先確認調制檔位變動，若此時的暫態電壓安全穩定裕度η_v和暫態頻率偏移安全裕度η_f均大于0，則進入步驟17）；若此時的暫態電壓安全穩定裕度η_v或者暫態頻率偏移安全裕度η_f小于等于0，則進入步驟11）；

當此時的暫態功角穩定裕度η_a小于等于0時：若此時的暫態功角穩定裕度η_a小于上一次確認控制措施的暫態安全穩定量化評估所獲得的暫態功角穩定裕度η_a且主導群中發電機的組成又相同，則確認調制檔位不變動且將此時電網的暫態安全穩定參數重置為上一次確認控制措施的暫態安全穩定量化評估所獲得的暫態安全穩定參數的值并進入步驟6），否則確認調制檔位變動并返回步驟4）；

所述確認調制檔位變動，是指將步驟4）中考慮將其當前調制檔位提升的那個直流系統功率緊急調制措施的當前調制檔位確認為T+1檔位或者將步驟4）中考慮將其當前調制檔位回降的那個直流系統功率緊急調制措施的當前調制檔位確認為T-1檔位；

所述確認調制檔位不變動，是指將步驟4）中考慮將其當前調制檔位提升或回降的那個直流系統功率緊急調制措施的當前調制檔位仍確認為T檔位、不做變動；

6）若該故障余下的備選的控制措施中存在含有主導群中發電機的切除發電機措施或者該故障余下的備選的控制措施中存在含有主導群中發電機的解列小電源送出電網措施，則進入步驟7），否則進入步驟10）；

7）首先，計算出該故障余下的備選的控制措施中所有含有主導群中發電機的切除發電機措施或者含有主導群中發電機的解列小電源送出電網措施的控制性能指標；

然后，按照由大到小的順序對計算出的控制性能指標進行排序，得到控制性能指標排序表，并根據控制性能指標排序表確定切除哪臺發電機或解列哪個小電源送出電網，包括以下過程：

7-A）先在控制性能指標排序表中選擇控制性能指標排在最前位的切除發電機措施或解列小電源送出電網措施作為待確認的控制措施；

7-B）考慮待確認的控制措施以及所有已經搜索到的控制措施，計算出需要匹配的切負荷量ΔP_L.m，然后采用失步振蕩中心識別方法，以振蕩中心為割集將電網劃分為兩部分，將與余下群中發電機連接在一起的余下的備選的控制措施中的切負荷措施、解列小受端電網措施作為用于匹配的切負荷措施、解列小受端電網措施；

7-C）若ΔP_L.m小于等于用于匹配的切負荷措施、解列小受端電網措施的切負荷量之和，則將待確認的控制措施作為選出的切除發電機措施或解列小電源送出電網措施，進入步驟8）；若ΔP_L.m大于用于匹配的切負荷措施、解列小受端電網措施的切負荷量之和并且待確認的控制措施不是控制性能指標排在最后位的切除發電機措施或解列小電源送出電網措施，則在控制性能指標排序表中選擇控制性能指標緊隨待確認的控制措施之后的下一個切除發電機措施或解列小電源送出電網措施作為新的待確認的控制措施，返回7-B）；若ΔP_L.m大于用于匹配的切負荷措施、解列小受端電網措施的切負荷量之和并且待確認的控制措施是控制性能指標排在最后位的切除發電機措施或解列小電源送出電網措施，則認為搜索不到該故障的暫態安全穩定在線控制策略，結束本方法；

8）先將步驟7）中選出的切除發電機措施或解列小電源送出電網措施確認為搜索到的控制措施；

接著，考慮步驟7）中過程7-B）里確定的用于匹配的切負荷措施、解列小受端電網措施對暫態電壓安全穩定薄弱節點的綜合影響因子及其控制代價，分別計算用于匹配的切負荷措施、解列小受端電網措施的控制性能指標，再基于負荷欠切原則，根據用于匹配的切負荷措施、解列小受端電網措施的控制性能指標按由大到小的順序選擇需要匹配的切負荷措施、解列小受端電網措施，直至若再增加1個切負荷措施或解列小受端電網措施后用于該次匹配的切負荷總量將大于ΔP_L.m時方停止選擇；最后將需要匹配的切負荷措施、解列小受端電網措施也確認為搜索到的控制措施，進入步驟9）；

9）進行考慮所有已經搜索到的控制措施的暫態安全穩定量化評估；

當此時的暫態功角穩定裕度η_a大于0時：若此時的暫態電壓安全穩定裕度η_v和暫態頻率偏移安全裕度η_f均大于0，則進入步驟17）；若此時的暫態電壓安全穩定裕度η_v和暫態頻率偏移安全穩定裕度η_f中有一個小于等于0，則進入步驟11）；

當此時的暫態功角穩定裕度η_a小于等于0時：若該故障余下的備選的控制措施中存在含有主導群中發電機的切除發電機措施或者該故障余下的備選的控制措施中存在含有主導群中發電機的解列小電源送出電網措施，則返回步驟7）；否則返回步驟3）；

10）首先，以振蕩中心為割集將電網劃分為兩部分，其中若此時的暫態功角穩定裕度η_a小于0，則劃分的方法采用失步振蕩中心識別方法，若此時的暫態功角穩定裕度η_a等于0，則劃分的方法采用同步振蕩中心識別方法；

接著，若此時與余下群中發電機連接在一起的余下的備選的控制措施中沒有切負荷措施和解列小受端電網措施，則認為搜索不到該故障的暫態安全穩定在線控制策略，結束本方法；否則，考慮與余下群中發電機連接在一起的余下的備選的控制措施中的切負荷措施、解列小受端電網措施對暫態電壓安全穩定薄弱節點的綜合影響因子及其控制代價，分別計算與余下群中發電機連接在一起的余下的備選的控制措施中的切負荷措施、解列小受端電網措施的控制性能指標，將其中控制性能指標最大的切負荷措施或解列小受端電網措施確認為搜索到的控制措施，再進行考慮所有已經搜索到的控制措施的暫態安全穩定量化評估，若此時的暫態功角穩定裕度η_a小于等于0，則返回步驟3），若此時的暫態功角穩定裕度η_a大于0，則進入步驟11）；

11）若此時的暫態電壓安全穩定裕度η_v大于0，則進入步驟13），否則進入步驟12）；

12）考慮余下的備選的控制措施中的切負荷措施、解列小受端電網措施對暫態電壓安全穩定薄弱節點的綜合影響因子及其控制代價，分別計算余下的備選的控制措施中的切負荷措施、解列小受端電網措施的控制性能指標，將其中控制性能指標最大的切負荷措施或者解列小受端電網措施確認為搜索到的控制措施，再進行考慮所有已經搜索到的控制措施的暫態安全穩定量化評估，若此時的暫態功角穩定裕度η_a小于等于0，則返回步驟3），若此時的暫態功角穩定裕度η_a大于0，則返回步驟11）；

13）若此時的暫態頻率偏移安全裕度η_f大于0，則進入步驟17），否則進入步驟14）；

14）若此時的暫態頻率跌落安全裕度小于等于0，則考慮余下的備選的控制措施中的切負荷措施、解列小受端電網措施對暫態頻率跌落安全薄弱節點的綜合影響因子及其控制代價，分別計算余下的備選的控制措施中的切負荷措施、解列小受端電網措施的控制性能指標，將其中控制性能指標最大的切負荷措施或者解列小受端電網措施確認為搜索到的控制措施，進入步驟15）；

若此時的暫態頻率跌落安全裕度大于0，直接進入步驟15）；

15）若此時的暫態頻率上升安全裕度小于等于0，則考慮余下的備選的控制措施中的切除發電機措施、解列小電源送出電網措施對暫態頻率上升安全薄弱節點的綜合影響因子及其控制代價，分別計算余下的備選的控制措施中的切除發電機措施、解列小電源送出電網措施的控制性能指標，將其中控制性能指標最大的切除發電機措施或解列小電源送出電網措施確認為搜索到的控制措施，進入步驟16）；

若此時的暫態頻率上升安全裕度大于0，直接進入步驟16）；

16）進行考慮所有已經搜索到的控制措施的暫態安全穩定量化評估；若此時的暫態功角穩定裕度η_a小于等于0，則返回步驟3），若此時的暫態功角穩定裕度η_a大于0，則返回步驟11）；

17）按照控制代價由大到小的順序對第一階段中所有已經搜索到的控制措施進行排序，并用所有已經搜索到的控制措施建立控制措施集，進入步驟18）；

18）將控制措施集作為該故障的暫態安全穩定緊急控制在線控制策略，刷新該故障的在線控制策略，進入步驟19）；

19）若該故障的暫態安全穩定緊急控制在線控制策略優化計算的時間已大于設定值或者已經對所有已經搜索到的控制措施進行了剔除后的暫態安全穩定校核，則結束本方法，否則進入步驟20）；

20）按照控制措施的排序逐個剔除控制措施，并進行減少控制措施后的暫態安全穩定校核；若電網仍能保持暫態安全穩定，則從控制措施集中剔除相應的控制措施，并更新控制措施集，返回步驟18）；若電網失去暫態安全穩定，則確認該控制措施不能剔除，返回步驟19）。